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健身运动可以减缓衰老的主要特征(二)正规的足球外围网站智库

作者:小编时间:2022-10-23 16:58:36

接上文:健身运动对葡萄糖感应生长轴的年龄下降具有保护作用,并且还在肌肉水平激活三个主要相互关联的营养感应系统,即氨基酸感应mTOR通路和低能量感应AMPK和SIRT通路,从而促进有益的肌肉合成代谢状态。另一方面,健身运动通过增加4型葡萄糖转运蛋白的产生来提高胰岛素敏感性。


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此外,抗阻健身运动会急剧增加睾酮生激素和IGF-1的循环水平,效果的大小通常随着健身运动强度的增加270或持续时间的增加更短的休息间隔和更高的健身运动肌肉而增加大量的。因此,抗阻健身运动是预防肌肉减少症的有用方法,因为它能够增加蛋白质合成骨骼肌质量。然而,老年人对健身运动训练的肌肉蛋白质合成率低于年轻人,导致改善骨骼肌力量和纤维大小的能力降低。另一方面,补充必需氨基酸和抗阻训练可以增加年轻人和老年人的肌肉蛋白质合成,尽管这种效果在后者中也会减弱,至少部分是由于降低了ERK1/2和mTOR发信号。


线粒体功能障碍

mtDNA突变随着年龄的增长在不同组织中积累,主要包括神经和骨骼肌组织。肌肉mtDNA的突变在与肌肉减少症有关的生理机制中起因果作用,特别是在电子传递系统异常肌纤维萎缩和断裂中。尽管经典研究表明健身运动诱导的线粒体生物发生在年轻小鼠中而不是在老年小鼠中,最近的研究结果表明,有氧健身运动训练可以减轻衰老的人体骨骼肌中的线粒体功能障碍和线粒体含量的损失,同时增加氧化能力和不同电子传递链蛋白复合物的活性。


由电子传递链产生的ROS对线粒体的累积损伤是Harman首次提出的线粒体衰老理论的基础。对mtDNA的氧化损伤随着衰老而增加,影响mtDNA复制和转录,进而改变线粒体蛋白的功能。兰扎等人。证明在耐力训练的人类中没有与年龄相关的线粒体氧化能力下降,他们表现出线粒体蛋白mtDNA和线粒体转录因子的表达升高。在mtDNA突变小鼠中,有氧健身运动促进全身线粒体生物合成,防止mtDNA耗竭和突变,增加线粒体氧化能力和呼吸链组装,恢复线粒体形态,并减弱多个组织中细胞凋亡的病理水平。因此,作者得出结论,培训计划导致了系统性的“线粒体再生”。


与年轻人相比,老年人的线粒体酶活性较低与骨骼肌中编码线粒体蛋白的mRNA的下调有关。老年受试者的肌纤维缺乏细胞色素c氧化酶,296尤其是在少肌或mtDNA突变含量较高的那些局灶区域。然而,对于大多数参与线粒体功能的基因,抗阻健身运动训练可以将衰老的肌肉转录特征逆转回年轻水平。戈麦斯等人。最近,通过优雅地展示SIRT1介导且独立于PGC-1α和-β的调节途径,随着衰老降低NAD+水平,从而降低SIRT1活性并导致氧化磷酸化受损。用烟酰胺单核苷酸对22个月大的小鼠进行短期治疗逆转了几个生化指标肌肉线粒体衰老,腓肠肌中OXPHOS转录物增加。有人提出NMN或其他能够增加NAD的化合物+是人类抗衰老武器库中的候选者。然而,与健身运动相反,NMN无法逆转其他与年龄相关的全身效应,例如肌肉力量的丧失。


除了上面提到的抗阻健身运动对肌肉力量的好处之外,直到生命结束,定期健身运动对人类线粒体功能/生物发生具有深远的有益影响,这种影响是PGC-1和SIRT介导的。111积极的生活方式可以减轻衰老的线粒体功能障碍,通过热量限制的常见途径促进长寿。291此外,一些“肌动蛋白”具有线粒体再生作用,例如内脂素,一种刺激SIRT-1途径的NAD+生物合成酶。


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细胞衰老

细胞衰老被定义为细胞周期的稳定停滞以及刻板的表型变化,其在衰老过程中的调节是一个复杂的过程。事实上,同样的现象,即衰老细胞的消除,有利于延缓与年龄相关的疾病,从而促进长寿,也可能刺激癌症的发展。除了诱导抗肿瘤肌因子的分泌,例如分泌的酸性蛋白和富含半胱氨酸钙卫蛋白或白血病抑制因子,302健身运动,主要是有氧健身运动,可以通过多种机制降低癌症发病率并帮助改善癌症预后,包括增强自然杀伤细胞活性增强抗原呈递减少炎症和预防功能性衰老细胞的积累。303端粒相关蛋白调节细胞衰老,并且如上所述,通过健身运动上调。此外,有氧健身运动增加了端粒重复结合因子2和Ku70的主动脉表达,并降低了细胞周期检查点激酶2p16INK4a和p53等细胞凋亡调节因子或生存调节因子的表达。216


端粒相关蛋白以及p16INK4a/Rb和p19ARF/p53信号传导被认为是控制人类衰老和年龄相关病理的主要途径。p16INK4a和p21是在衰老细胞中上调的细胞周期抑制剂。,p21是p53和端粒功能障碍的下游靶标,而p16INK4a似乎以不依赖p53和端粒的方式上调。306Sousa-Victor等人。最近强调了p16INK4a的重要性在细胞衰老的调节中。在老年小鼠模型中,肌肉卫星细胞由于p16INK4a的失调而失去其静止状态,而抑制p16INK4a可恢复肌肉再生能力。307因此,我们提出了p16INK4a调节作为对抗衰老相关慢性疾病的新靶点的重要性。308生活方式因素,包括吸烟和有氧健身运动,与外周血T淋巴细胞中的p16INK4amRNA水平相关,309是人类衰老的生物标志物。310因此,体育锻炼与p16INK4a呈负相关mRNA水平,即更多的体育锻炼会导致血细胞中p16INK4a的下调,这可能会促进对年龄依赖性改变的保护作用。309


如上所述,细胞衰老不仅在癌症发展中而且在衰老中都起着关键作用。事实上,细胞衰老是通过获取衰老相关分泌表型或衰老信息分泌组进行衰老研究的主要范例之一。314SASP是一种DNA损伤反应,通过产生炎症促进生长和重塑因子,可以潜在地解释衰老细胞如何改变组织微环境。315不同的动物模型研究表明,健身运动可以调节与衰老相关的衰老。因此,12周的有氧健身运动训练通过降低d-半乳糖诱导的衰老大鼠模型中的γ谷氨酰转肽酶活性和p53p21和IL-6的水平来抑制肝脏衰老标志物和下调炎症介质。316维尔纳等人。228研究了有氧健身运动对野生型内皮NO在心脏水平的端粒调节和细胞衰老机制的影响?合酶缺陷和TERT缺陷小鼠模型。他们的结果表明,健身运动上调了心脏端粒稳定蛋白,促进了抗衰老作用,并提供了对多柔比星诱导的心肌病的保护。维尔纳等人。216还研究了有氧健身运动对小鼠血管端粒生物学和内皮细胞凋亡的影响,以及长期有氧训练对人类循环白细胞端粒生物学的影响。除了改善胸主动脉和单核细胞中的端粒生物学外,健身运动还降低了细胞凋亡调节剂的血管表达。此外,与久坐不动的受试者相比,耐力健身运动员的端粒酶活性增加,细胞周期抑制剂下调。这些发现得到宋等人的支持,309发现人类有氧健身运动降低了DNA损伤生物标志物的表达,并与p16INK4a表达呈正相关,与外周血T淋巴细胞中的端粒长度呈负相关。


干细胞衰竭

组织再生潜力的下降是衰老的主要特征,而健身运动是不同成体干细胞亚群从其原组织增殖/迁移到靶向受损组织的最有效刺激之一用于后续的植入和再生。252因此,定期健身运动会减弱与年龄相关的内皮祖细胞内皮修复能力的降低。317健身运动可激活间充质干细胞,这些细胞是具有多种治疗潜力的多能祖细胞并促进神经干细胞的增殖,从而有助于提高大脑的再生能力和认知能力。252


可以说,衰老过程中受影响最大的干细胞类型是肌源性干细胞,称为卫星细胞。尽管人类骨骼肌组织在生命的大部分时间里都保持着肌纤维的替代和修复潜力,但由于卫星细胞的改变,这一过程的效率会随着年龄的增长而下降。这些肌源性细胞的年龄减少或功能减少会妨碍肌肉质量的适当维持。具体而言,II型肌纤维的老化萎缩伴随着II型肌纤维卫星细胞含量的特定下降。因此,由于肌肉减少症与II型肌纤维萎缩有关,其病理生理机制与卫星细胞含量随衰老而下降密切相关。肌肉质量和力量的老化减少都与肌肉纤维类型的特定横截面积肌核含量和卫星细胞含量呈正相关。


动物研究表明,有氧健身运动增加了年轻和老年大鼠中含有更多卫星细胞的肌纤维,并且还促进了年轻和老年小鼠卫星细胞池的扩张。324这些干细胞对骨骼肌再生的贡献已得到充分证明。正如霍克和加里所说,因为成体肌纤维是有丝分裂后的细胞,所以骨骼肌的调节依赖于一小群作为卫星细胞的常驻细胞。卫星细胞的调节涉及多种机制,包括免疫反应神经递质神经营养和血管因子细胞因子如IL-6328睾酮或NO?,其中大部分是由健身运动调节。111


不仅在年轻人中,而且在衰老过程中,抗阻训练能够诱导骨骼肌卫星细胞增殖和分化,从而导致II型纤维肥大。反过来,后一种现象减弱了与衰老相关的II型纤维萎缩相关的促肌肉减少生理事件,另一方面,尽管对男女老年人进行阻力训练可以抵消肌肉损失质量和力量,最近的一项研究报告称,在老年男性中,对单次抗阻健身运动的卫星细胞感应延迟。还表明,与年轻人相比,肌肉生成抑制素的肌肉水平在老年人中高出两倍,他们的基础干细胞和II型纤维也减少了35%-干细胞含量的特异性损伤。作者得出结论,肌生长抑制素与卫星细胞的共定位解释了老化骨骼肌的生肌能力恶化。事实上,Snijders等人最近证明了II型肌纤维卫星细胞对急性抗阻健身运动的反应会随着年龄的增长而减弱激活。此外,卫星细胞对阻力健身运动的反应与训练引起的肌肉肥大程度有关。


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改变细胞间通讯

衰老与导致炎症或“炎症”的细胞间通讯改变有关。这一过程有多种机制,包括促炎组织损伤的积累免疫功能障碍衰老细胞释放促炎细胞因子NF-κB的更高激活或自噬调节受损。,这些事件激活NOD样受体蛋白3“炎症小体”,其特征是IL-1β肿瘤坏死因子-α和干扰素升高。有趣的是,在患有2型糖尿病的肥胖个体中,热量限制和健身运动介导的体重减轻会导致脂肪组织中NLRP3炎性体和IL-1β的表达减少,从而减少炎症。


衰变因子AUF1与炎症反应的停止以及通过调节TERT维持端粒长度有关。AUF1的下调导致小鼠细胞衰老加速和过早衰老,这可以通过使该因子的表达正常化来挽救。赖等人。发现慢性肌肉收缩活动增加了健康大鼠肌肉中不同的AUF1同种型,从而提高了肌肉可塑性以响应随后的收缩活动。339衰老细胞通过多种机制将其状况传递给其他细胞,包括ROS生长因子和白细胞介素。如上所述,慢性体育锻炼可减少ROS损伤,它是通过减少线粒体水平的ROS产生同时上调内源性抗氧化防御来实现的。


重要的是,骨骼肌纤维产生数百种分泌因子或“肌因子”,在局部和全身水平上具有潜在的药物样作用,即蛋白质生长因子细胞因子或金属肽酶,而这健身运动训练期间和之后的分泌能力增加。定期健身运动的累积效应可以减轻全身性低水平炎症和相关疾病,例如心血管疾病或癌症,在此期间肌肉可以释放IL-6,可以说是肌动蛋白原型。341这反过来又通过诱导抗炎细胞因子IL-1受体拮抗剂IL-10或TNF可溶性受体的产生,同时抑制促炎细胞因子TNF-α。341工作肌肉中IL-6的释放随着健身运动强度342和持续时间343和内源性NO?以及Ca2+之间的相互作用而增加/活化T细胞核因子和糖原/p38MAPK是建议的导致其分泌的上游信号。344其他抗炎肌因子包括IL-4IL-10或IL-13。345346因此,终身有氧健身运动训练与较低的炎症水平相关。347–349在70–79岁的人群中,较高水平的有氧健身运动也与较低水平的C反应蛋白IL-6和TNF-α相关。350然而,尽管已知健身运动训练对广泛的器官和系统具有有益的抗炎作用,但还需要对老年人进行更多的研究,特别是确定老年人与年轻人群相比所涉及的分子机制和途径是否相似段。


定期锻炼的好处在于,通常在人体中观察到剂量反应。较高水平的中度至剧烈健身运动与更长的预期寿命相关。此外,精英健身运动员——那些维持尽可能高的健身运动水平的人——通常比一般人群寿命长得多。


体育锻炼对我们基因组相当一部分的表达产生深远影响,基因组已经进化到在食物稀缺的环境中优化有氧代谢。因此,缺乏身体活动正在成为全球主要的公共卫生问题。354健身运动当然不能逆转衰老过程,但它确实会减弱其许多有害的全身和细胞影响。最常见的与年龄相关的慢性病是生理疾病,因此生理干预在很大程度上是答案。我们建议应该投入更多的研究工作来深入了解健身运动益处的分子介质。除了将更多的抗衰老药物投放市场外,明智的做法是确定对老年人最有效的健身运动组合类型和剂量,并针对老年人和年轻人实施有效的健身运动干预人口细分。注意:为简单起见,本文主要使用常用术语“锻炼”而不是“身体活动”。


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