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外泌体喊你锻炼啦!

 生物_医药_科研 2019-01-02

   耐力锻炼是一种很有效的促进机体全身生理功能的方式,而且是代谢性疾病的一线治疗。不容置疑的是,物理锻炼能降低疾病的致残致死率,并在肥胖和2型糖尿病患者中有利于控制血糖和提高胰岛素敏感性。小鼠模型的运动训练也证实,锻炼能减弱衰老对线粒体和抗氧化酶的影响,减弱许多非肌肉器官,如脂肪组织、肾、脑和肝的氧化损伤。     虽然体育锻炼的保护性作用已经非常明确,但是其中的机制还未明。



耐力训练能介导多系统的适应,缓和代谢相关疾病,如肥胖和2型糖尿病(T2DM)。然而其中的分子机制却还是个谜。锻炼诱导骨骼肌和其他器官释放肽和核酸,统称为“exerkines”,被认为可能与此有关。由于细胞外环境可能不太适合这些不稳定的exerkines存在,一个脂质囊泡的递送模式由此演变出来。有两种细胞外囊泡,外泌体和微囊泡,被证实含有蛋白和核酸,能参与细胞和组织间的肽、miRNAmRNA和线粒体DNA的交换。有趣的是,在耐力锻炼中,循环中的细胞外囊泡的内容物会以一种强度依赖性的方式增多。由此推测,锻炼对人体各系统的好处可能是外泌体或微囊泡的自分泌、旁分泌或内分泌形式介导的。而且原始的或者经过修饰的富含exerkines的外泌体将在肥胖和2型糖尿病的治疗应用中有一定价值。

体育锻炼能诱导产生体液因子如肽、代谢物、DNAmRNAmiRNA和其他RNA,以内分泌形式发挥多系统的效益。

 


1 外泌体的形成与释放




2 外泌体介导耐力训练的系统性效益

锻炼引起骨骼肌收缩,释放外泌体入血循环(也称exersomes),内含物为exerkines,促进外周和远处器官的交流,促进各系统代谢。

目前还没有明确证据证明在耐力锻炼后,上述的exerkines是由外泌体释放,但是已有证明外泌体中含有这些肽、miRNA、线粒体DNAmRNA,而且肌肉组织可以释放这些包含有上百种蛋白的外泌体,以上证据都提示一种可能性,这些exerkines的确是通过一种内分泌形式释放,与锻炼引起的系统效益有关。

有一研究证明,快速的脚踏车锻炼能迅速升高细胞外囊泡的数量,这种增长呈训练强度依赖性。



3 安静不动的小鼠(SED)与急性耐力训练后的小鼠(Acute END,电动跑步机15 m/ min90min),肌肉组织中外泌体含量比较。红色:ALIX,外泌体标志蛋白;蓝色:DAPI,细胞核)。


未来在外泌体的研究中,研究者们还面临一些问题:难以对外泌体和微囊泡的定义达成共识,许多研究声称已经分离纯化出来高纯度的外泌体,但是仍有部分囊泡的直径是大于100nm的,分离出的外泌体的大小与分离的方法很有关系,而且很多用于定义外泌体的蛋白质在其他直径大于100nm的微囊泡中也有发现。


将来的510年,关于外泌体和微囊泡在肥胖和糖尿病中的作用,将有一个研究热潮。进一步探索exerkine和外泌体的特点,将有利于对那些日常不进行体育锻炼的肥胖和2型糖尿病患者的疾病干预。可能的治疗方法有,输注自于健康运动员的外泌体(在运动完的特定时间点采集),类似于胰岛素的皮下注射,或者经生物工程改造的包含exerkines的外泌体。




参考文献:The potential of endurance exercise-derived exosomes to treat metabolic diseases.Adeel Safdar, Ayesha Saleem and Mark A. Tarnopolsky.NATURE REVIEWS | ENDOCRINOLOGY 27 May 2016


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