長壽文章

有氧運動與自噬作用:運動如何支持晚年的心臟健康與細胞回收過程 

有氧運動與自噬作用:運動如何支持晚年的心臟健康與細胞回收過程 

心臟健康狀況不佳的發生率隨著年齡的增長而顯著增加,一旦到了80 歲,心臟健康狀況不佳的發生率就會從45 歲的20% 躍升至90%。細胞機制的多種故障(包括蛋白質的損失)會導致心臟功能下降。品質控制、細胞能量發源地粒線體受損、自噬作用下降。 

自噬在希臘語中的意思是“自食”,是一種自然的、受調節的內部機制,可以去除不必要或受損的細胞或細胞部分。 如果沒有自噬,功能失調或有毒的細胞和蛋白質就會積累,並增加與年齡相關的身體衰退的風險。 隨著年齡的增長,我們所有器官和組織的自噬能力逐漸下降,包括心臟。 越來越多的研究旨在確定如何促進自噬作用來減緩這種高度普遍的心臟老化——其中一種方法可能是有氧運動, 作為 最近發表的一項研究 老化細胞 揭開。 Cho 及其同事撰寫的這項研究表明,這些簡單的生活方式改變可能是預防典型的與年齡相關的心臟自噬下降的可行方法,並在我們 60 歲及以上時支持心血管健康。

心臟健康

老化與自噬

由於我們的心肌細胞生長和分裂的能力有限,因此它們特別依賴自噬作用來維持正常功能。 我們心臟的自噬能力通常會隨著年齡的增長而下降,導致心臟和血管功能較差。 雖然數千項研究已經證明運動對健康有益,但這是第一個研究晚年體力活動如何影響老年小鼠心臟自噬和粒線體健康的研究。 

在這項最近的研究中,Cho 和同事比較了老年小鼠和年輕小鼠心臟健康的各種標記。 正如預期的那樣,根據幾種蛋白質的測量,老年小鼠的自噬作用顯著減少。 這些衰老的小鼠還存在蛋白質聚集過度積累(衰老和年齡相關疾病的常見特徵)和氧化應激,即活性氧(ROS)炎症化合物的積累。 此外,老年小鼠表現出心臟和血管功能受損的跡象,如心壁增厚、疤痕和泵血能力低下。 

所有這些對心臟有害的變化都發生在這些老年動物身上。 但 Cho 和同事的目的是看看使用漸進式阻力跑步機養生法進行定期有氧運動是否可以緩解這些擔憂——事實確實如此。 

運動如何幫助細胞清除垃圾

由於自噬作用是一個高度動態的過程,因此術語「自噬通量」通常用於評估其不斷變化的狀態。 這種流動狀態的一個面向是自噬體的形成——一種囊狀膜,類似於回收場景中含有細胞垃圾的垃圾袋。 從那裡,自噬體垃圾袋及其內容物被運送到溶酶體,溶酶體可以被認為是回收中心。 這個過程需要蛋白質 LC3,它通常被用作自噬狀態的代表。 由於自噬體形成不足會加速心臟衰老,Cho 和同事的目的是看看運動是否可以更好地支持這個過程。

在這項研究中,年齡為 21 至 24 個月(人類年齡約 65 至 70 歲)的老年小鼠在跑步機上運動後發現這些自噬過程有所改善。 運動的老年小鼠心臟中多種蛋白質的活性增強,包括 LC3,這表明自噬體向溶酶體的運輸(即清除垃圾)增加。 這有力地支持了這樣一種觀點,即隨著年齡的增長而受到抑制的自噬通量可以透過晚年的有氧運動來恢復。  

運動如何幫助細胞清除垃圾

 

利用更健康的心臟

自噬的這些改善與心臟功能、粒線體品質和適當的蛋白質平衡的積極變化有關。 久坐的老年小鼠具有高水平的氧化壓力和聚集蛋白,而運動的小鼠則表現出相反的情況。 此外,有氧運動導致兩個與粒線體功能相關的基因 Pink1 和 Park2 的活性恢復,這表明清除過量和有害 ROS 的能力更強。 總而言之,運動小鼠與年齡相關的心臟和細胞破壞均有所減輕。 

由於自噬作用是健康人類(或小鼠)不可忽視的一部分,這項研究的結果證明了簡單的生活方式改變(例如定期運動)如何可以在一生中支持這一過程。 儘管心臟健康狀況下降是一種複雜的多因素病症,但其許多特徵(包括過量的活性氧和粒線體功能不良)背後的驅動力之一是自噬不足。 

據稱有許多方法可以促進自噬,例如限制熱量、間歇性斷食以及白藜蘆醇和亞精胺等植物性化合物。 然而,隨著年齡的增長,支持自噬和心臟健康的最可行(也是最便宜)的方法之一可能是簡單地繫上網球鞋的鞋帶,並走上人行道或跑步機。 


參考: 

Cho JM、Park SK、Ghosh R 等。 晚年跑步機訓練可恢復小鼠心臟的自噬、蛋白質聚集清除和功能[線上發布,2021 年 9 月 23 日]。 老化細胞。 2021;e13467。 doi:10.1111/acel.13467

張XJ,陳S,黃KX,樂WD。 為什麼要評估自噬通量? 藥理學學報。 2013;34(5):595-599。 doi:10.1038/aps.2012.184



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