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【导语】运动是公认的健康良方，但其深层次的分子机制长期困扰着科学家。近日，一项发表在《细胞》杂志上的研究揭示了运动如何从分子层面重塑身体，并发现了一种关键“信使分子”——甜菜碱。研究显示，给小鼠补充甜菜碱能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，为开发“运动模拟药物”带来了突破性进展。然而，研究人员对此持谨慎态度，认为仍需更多临床试验验证其在人类中的安全性和有效性。这一发现不仅加深了我们对运动益处的理解，也为无法运动的人群带来了健康的新希望。

·迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子(zi)，但想用它们来(lái)逆(nì)向(xiàng)复(fù)制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。

很多人都体验过这样的“挣扎”：明知“生命在于运动”，但难以坚持。拥有一种“药丸”，吞下去就能获得如同锻炼后的健康收益，可能是很多人的梦想。

近日，一项研究在揭示了运动如何从分子层面重塑我们的身体的同时，发现了一种关键的“信使分子”——甜菜碱（Betaine）。给小鼠补充这种物质竟能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，这为我们理解人类运动的奥秘以及开发“运动模拟药物”（exercise mimetic）带来了突破性(xìng)的(de)进(jìn)展(zhǎn)。该(gāi)研(yán)究(jiū)于(yú)2025年(nián)6月(yuè)25日(rì)发(fā)表(biǎo)在(zài)《细(xì)胞(bāo)》（Cell）上(shàng)，作(zuò)者(zhě)是(shì)来(lái)自(zì)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)院(yuàn)动(dòng)物(wù)研(yán)究(jiū)所(suǒ)、国(guó)家(jiā)生(shēng)物(wù)信(xìn)息(xi)中(zhōng)心(xīn)、首(shǒu)都(dōu)医(yī)科(kē)大(dà)学(xué)宣(xuān)武(wǔ)医(yī)院(yuàn)等(děng)机(jī)构(gòu)的(de)耿(gěng)令(lìng)令(lìng)、刘(liú)光(guāng)慧(huì)等(děng)人(rén)。

体(tǐ)育(yù)锻(duàn)炼(liàn)是(shì)公(gōng)认(rèn)的(de)促(cù)进(jìn)健(jiàn)康(kāng)、抵(dǐ)抗(kàng)衰(shuāi)老(lǎo)的(de)有(yǒu)效(xiào)且(qiě)低(dī)成(chéng)本(běn)的(de)方(fāng)式(shì)。但(dàn)运(yùn)动(dòng)究(jiū)竟(jìng)是(shì)如(rú)何(hé)在(zài)我(wǒ)们(men)的(de)细(xì)胞(bāo)和(hé)分(fēn)子(zi)深(shēn)处(chù)施(shī)展(zhǎn)这(zhè)些(xiē)“魔(mó)法(fǎ)”的(de)？其(qí)深(shēn)层(céng)次(cì)的(de)分(fēn)子(zi)机(jī)制(zhì)在(zài)很(hěn)大(dà)程(chéng)度(dù)上(shàng)仍(réng)是(shì)一(yī)个(gè)谜(mí)团(tuán)。

为(wèi)了(le)系(xì)统(tǒng)地(de)描(miáo)绘(huì)运(yùn)动(dòng)引(yǐn)发(fā)的(de)“分(fēn)子(zi)蓝(lán)图(tú)”，研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)招(zhāo)募(mù)了(le)13名健(jiàn)康(kāng)的(de)年(nián)轻(qīng)男(nán)性(xìng)，并(bìng)将(jiāng)实(shí)验(yàn)分(fēn)为(wèi)三(sān)个(gè)阶(jiē)段(duàn)。首(shǒu)先(xiān)，参(cān)与(yǔ)者(zhě)们(men)度(dù)过(guò)了(le)长(zhǎng)达(dá)45天(tiān)的(de)“懒(lǎn)人(rén)生(shēng)活(huó)”，其(qí)间(jiān)严(yán)格(gé)限(xiàn)制(zhì)体(tǐ)力(lì)活(huó)动(dòng)，以(yǐ)建(jiàn)立(lì)一(yī)个(gè)稳(wěn)定(dìng)的(de)生(shēng)理(lǐ)基(jī)线(xiàn)。随(suí)后(hòu)，他(tā)们(men)进(jìn)行(xíng)了(le)急(jí)性(xìng)运(yùn)动(dòng)测(cè)试(shì)，包(bāo)括(kuò)一(yī)次(cì)5公(gōng)里(lǐ)跑(pǎo)。第(dì)三(sān)阶(jiē)段(duàn)则(zé)是(shì)为(wèi)期(qī)25天(tiān)的(de)规(guī)律(lǜ)跑(pǎo)步(bù)阶(jiē)段(duàn)，每(měi)隔(gé)一(yī)到(dào)两(liǎng)天(tiān)就完成一次5公里跑步。

在整个过程中，研究人员通过采集参与者的血液和粪便样本，结合各项生理指标的测量，利用多组学技术对他们体内发生的细微变化进行了全方位扫描。所谓“多组学”，就好比是为身体拍了一张超高分辨率的“分子全景照片”，能同时看到基因、蛋白质、代谢小分子等不同层面的变化，从而揭示出复杂的生命活动规律。

结果显示，虽然在急性运动期间一些炎症因子会显著上升，但到规律跑步阶段，运动带来的变化会在人体中“沉淀”下来。研究人员观察到，参与者的免疫细胞状态、脂质代谢、肠道微生物菌群等都发生了显著的适应性改变。而在成千上万个发生变化的分子中，一个名叫“甜菜碱”的物质水平出现了显著提升。

甜菜碱是一种我们体内天然存在的、经过修饰的氨基酸，在甜菜、菠菜等食物中也较为常见，它在细胞的代谢活动中扮演着重要角色。运动怎么会让我们体内的甜菜碱变多呢？为了追根溯源，研究团队将目光转向了小鼠模型。通过对运动后小鼠的多个器官进行分析，他们发现，这个“甜菜碱工厂”主要位于肾脏。运动像一个指令，启动了肾脏中一系列的生物化学反应，从而加大了甜菜碱的生产，并将其释放(fàng)到(dào)血(xuè)液(yè)中(zhōng)，输(shū)送(sòng)到(dào)全身(shēn)。

甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)具体起到了什么样的作用？研究人员找到了甜菜碱在细胞内的直接“接头人”——一个名为“TBK1”的蛋白激酶。TBK1是“双刃剑”般的存在，虽然它在抵抗病原体的先天免疫中是关键角色(sè)，但(dàn)近(jìn)年(nián)来(lái)的(de)研究发现，它也是一个促进衰老的“加速器”。当细胞受到压力或随着年龄增长，TBK1会被异常激活，进而引发慢性炎症、驱动细胞衰老。而甜菜碱的作用就像一把精准的“分子钥匙”，能(néng)直(zhí)接(jiē)结(jié)合(hé)并(bìng)抑(yì)制(zhì)TBK1的(de)活(huó)性(xìng)，从(cóng)而(ér)为(wèi)身(shēn)体(tǐ)踩(cǎi)下(xià)了(le)这(zhè)道(dào)通(tōng)往(wǎng)炎(yán)症(zhèng)和(hé)衰(shuāi)老(lǎo)的(de)“刹(shā)车(chē)”。

既(jì)然(rán)甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)是(shì)运(yùn)动(dòng)诱(yòu)导(dǎo)的(de)、能(néng)抑(yì)制(zhì)促(cù)衰(shuāi)老(lǎo)蛋(dàn)白(bái)的(de)关键分(fēn)子(zi)，那(nà)么(me)直(zhí)接(jiē)补(bǔ)充(chōng)甜(tián)菜(cài)碱，能否模拟运动的抗衰老效果呢？为此，他们进行了一项验证实验，让一群步入老年的小鼠饮用添加了甜菜碱的水。

与没有补充甜菜碱的同龄小鼠相比，这些“喝了神水”的老年小鼠展现出了肉眼可见的年轻化状态。它们的肌肉力量（通过握力测试衡量）更强，皮肤状态更显年轻，体内多个器官的炎症水平和衰老细胞数量都显著下降。从改善新陈代谢到缓解认知能力下降，摄入甜菜碱让这些小鼠直接享受到了坚持运动的益处。

这是否意味着人们可以通过甜菜碱补剂来替代运动？研究人员们对此持谨慎态度。他们提到，这项研究的结论主要基于年轻男性和老年小鼠，其在广大普通人群中，尤其是作为一种抗衰老干预措施的安全性和有效性，仍有待更大型、更多样化人群的临床试验来验证。

运动对人体的益处是全方位的、极其复杂的。迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子，但想用它们来逆向复制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。但对于那些因为衰老、行动限制而无法运动的人来说，“运动模拟药物”无疑是保障健康的福音。该研究不仅为我们理解“运动为何能延年益寿”提供一种机制解释，也为开发真正有效的“运动模拟物”指明了具体靶点和方向。

参考文献：

Geng, L. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.001 (2025).