新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

2019年3月11日阅读

新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

原创 DeepTech深科技 2019-03-10 15:40:04

身体自身可以适应不断变化的条件以及生理需求的能力,对生存而言是至关重要的。想要做到这一点,每个细胞都或多或少地要能够处理一些受损或不必要的蛋白质,这是一种质量控制机制,对细胞性能和整个生物体的健康来说都至关重要。

现在,哈佛医学院( Harvard Medical School )的一项研究表明,剧烈运动、禁食和一系列激素可以激活细胞内建的蛋白质处理系统,增强细胞清除有缺陷、有毒或不需要的蛋白质的能力。

新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

图|细胞(来源:CC0 Public Domain)

该研究结果于 2 月19日 PNAS 上发表,揭示一种被人体用来快速启动负责清除垃圾蛋白的分子机制,这使得细胞能够调节其蛋白质含量,以满足新的需求。这是一种以前未知的机制。研究表明,这种机制由激素水平的波动所触发,而激素水平的波动是生理条件变化一种信号。

哈佛医学院 Blavatnik 研究所的细胞生物学教授,该研究的资深作者 Alfred Goldberg 表示:“我们的研究结果显示,人体‘内置’的可以启动负责除去废弃蛋白质的分子机制,这对于细胞适应新环境的能力至关重要。”

细胞清洁与疾病和健康的关系

细胞蛋白质处理机制发生故障可能会导致错误折叠蛋白质的积累,从而阻塞细胞,干扰其功能,并且随着时间的推移,加速疾病的发展,其中包括神经退行性疾病,例如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和阿尔茨海默症。

目前研究最为深入的细胞清除垃圾蛋白生化系统是泛素-蛋白酶体途径。它涉及到用泛素分子会给有缺陷或不再需要的蛋白质打上标签——这个过程被称为“死亡之吻”,这标志着蛋白质将要被细胞的蛋白质处理单元 26 S 蛋白酶体破坏。

Goldberg 实验室过去的研究表明,这种机制可以被药理学试剂激活,药理学试剂可以提高一种叫做 cAMP 的分子水平,cAMP 是一种细胞内的信使物质,而蛋白激酶A又依赖于 cAMP 的 。研究表示,cAMP 刺激药物可以增强对有缺陷或有毒蛋白质的破坏,尤其是可以导致神经退行性疾病的突变蛋白质。然而,新的发现表明,这种质量控制过程是由生理状态的变化和相应激素的变化持续调节的,并不是依赖于药物。

新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

图|剧烈运动(来源:iStock / RomanOkopny)

过去的研究,包括 Goldberg 实验室的工作,都主要集中在控制过度活跃的蛋白质分解——一种蛋白质去除过多的状态,这种状态会导致癌症患者的肌肉萎缩。事实上,Goldberg 和他的团队开发的一种蛋白酶体抑制剂已经被广泛应用于多发性骨髓瘤的治疗中。多发性骨髓瘤是一种常见的血癌,其特征是异常的蛋白质积累和异常活跃的蛋白酶体。

相比之下,该研究小组的最新工作则专注于相反作用的疗法——当细胞的蛋白质处理机制过于迟缓时,该如何激活它。

“利用细胞的自然能力处理蛋白质,从而增强去除致病的有毒蛋白质。我们相信我们的这个发现会促进治疗的发展。”研究主要研究员 Jordan VerPlank 说道。

研究小组表示,这种治疗不一定要设计新的分子,而是要刺激细胞的内在控制能力。

Goldberg 说:“这确实是一种观察我们能否打开‘废弃蛋白质处理中心’的新方法。之前,我们一直认为这需要新型分子的发展,但我们并没有真正意识到,其实我们的细胞就会不断地激活这一过程。”

他补充道:“这种新疗法的美妙之处在于,它可能涉及带动天然内源性通路,并利用人体原有的能力进行质量控制。”

研究人员说,锻炼有很多有益,这是众所周知的。但新的发现也暗示了一种可能性,即锻炼和禁食还可能有助于降低罹患阿尔茨海默氏症和帕金森症等疾病的风险。当然,研究小组也指出,这一观点还需要更多的研究来佐证。

在他们的实验中,研究人员分析了四名志愿者在剧烈骑车前后大腿肌肉细胞的变化。在运动后,这些细胞的蛋白酶体显示出更多的蛋白质降解的分子标记,包括更高水平的 cAMP ,这种化学触发物可以启动级联反应,导致细胞内的蛋白质降解。同样的变化也出现在被麻醉的大鼠的肌肉中,这些大鼠的后腿也曾受到反复刺激。

禁食,即使是短暂的禁食,对细胞的蛋白质分解机制也产生了类似的效果。 12 小时不进食的小鼠,肌肉和肝细胞内的蛋白酶体活性升高。

在另一轮实验中,研究人员将老鼠的肝细胞暴露在胰高血糖素(glucagon)中。胰高血糖素是一种激素,在食物缺乏或血糖水平下降时,会刺激葡萄糖的产生,作为细胞和组织的“燃料”。研究人员观察到,接触胰高血糖素可以刺激蛋白酶体活性,增强细胞破坏错误折叠蛋白的能力。

肾上腺素会产生类似的效果。肾上腺素,负责刺激肝脏和肌肉,在生理压力期间调动能量储备,提高心率和肌肉力量。用肾上腺素处理的肝细胞 cAMP 明显升高,26S 蛋白酶体活性增强,蛋白降解增强。暴露在肾上腺素环境下,大鼠心脏中的蛋白酶体活性(蛋白质降解的标志)也会提高。同样,当研究人员将老鼠的肾脏细胞暴露在抗利尿激素(vasopressin)的环境下时,他们也观察到蛋白质降解水平更高。抗利尿激素是由下丘脑的视上核和室旁核的神经细胞分泌的9肽激素,有助于身体保持水分,防止脱水。

新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”

图| (来源:pixabay)

综上所述,这些研究结果表明,在各种组织中,随着环境的变化,蛋白质降解的速度会迅速上升和下降,而这种变化是由激素水平的波动所导致的。科学家们指出,这种反应的速度之快和持续时间之短令人吃惊。例如,实验显示,暴露在抗利尿激素的环境下,肾脏细胞中的蛋白质会在 5 分钟内分解,并在 1 小时内下降到暴露前的水平。

经典概念的新转折

即使生活中是最普通的活动,例如吃饭、睡觉、锻炼,我们体内的细胞也会每分每秒的调整着它们的组成,以应对新的需求,这一切都是为了维持正常细胞功能以及避免伤害。新的研究表明,这在这个系统中,错误折叠或不需要的蛋白质会被迅速移除,所需的新蛋白质被迅速合成。

这项新发现是基于对激素生理效应的观察,该研究由哈佛医学院(Harvard Medical School)医生Walter Cannon在近一个世纪前首次提出,并在他 1932 年出版的《身体的智慧》(The Wisdom of The Body)一书中优雅地阐述了这一观点。Cannon发表了一些著名理论,其中包括定义荷尔蒙肾上腺素的作用机制的战斗或逃跑反应,这是一种关键的生存机制,会在高压力时期表现出一连串的生理变化。

肾上腺素是一种对细胞蛋白质处理机制起作用的激素,Goldberg 的最新研究阐明了这种激素的作用。巧合的是,Goldberg 的实验室正好位于 Cannon 100 年前对同一种激素进行历史性观察的地方。

Goldberg 表示:“我们认为,我们的发现确实是一个新古典主义的发现,在近一个世纪前,这种机制就在这座大楼里被发现,我们的研究则是建立这个基础上。”

 

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1,021 条评论

评论

  • 齐天小圣143432292 2天前
  • 人体没有人们想象中那么脆弱,否则几千万年历史中早就灭绝了! 生物为了生存,都有一套自我防御机制! 免疫系统就是人体最强大的屏障! 只不过在平时都被压制了没有得到动员! 所以体质弱的人免疫系统也弱,动不动就生病!体质好的免疫系统强大,百病不侵! 人体进化原则就是不用则退!就好比肌肉,越锻炼越折磨它就越强大,肌肉长时间不用就萎缩了!免疫系统也是如此,越不用他就越退化,越用它越强大! 由于人们总依赖药物,免疫系统得不到锻炼机会,就逐步退化!现实里也能看到,越是频繁依赖吃药的,越容易生病,越很少吃药的反倒很少生病!有的人动不动就感冒发烧,有的人好几年不感冒一次! 就像毒品海洛因,其实人大脑里就有毒品的成分,负责调节人体情绪和缓解肌肉关节疼痛作用,因为人在运动中,关节都处于摩擦磨损状态,如果没有毒品的调节神经作用,人会痛的要死! 只不过人大脑里天然的毒品含量非常的低,仅只是够满足人体正常需求!但如果外界大剂量的注射,就逐渐替代了人体自身产生毒品的作用而退化了!所以一旦突然停止外界注射,自身又不能产生,人立刻觉得浑身如针扎一般疼痛,情绪低落到崩溃边缘,简直生不如死!结果只能两个,要么继续依赖外界补充,要么就慢慢等人体自身慢慢恢复继续分泌毒品! 人为何会有情绪变化?就在于大脑里能分泌毒品的那个器官,分泌多能让人心情愉悦快乐,分泌少,人就痛苦情绪低落! 所以,免疫系统和人体分泌毒品的器官机制一样,一旦有外界替代品了,那么人体的就退化了,没有外界替代品,只能依靠自身的,反倒越锻炼越强大!这是人体生存机制,人不是那么脆弱一碰就死的,否则人类早就灭绝了!原始社会古代条件那么艰苦,人类也没灭绝啊照样一代代繁衍下来!所谓的物竞天择,适者生存!体弱多病的被淘汰掉,体质强大的生存延续下来,并把强大的基因通过繁殖传递给下一代,人类整体进化中! 所以,我信奉的观念是,小病靠自身,正好锻炼下免疫系统!大病,自身免疫系统扛不住了,才寻求外界帮助吃药!反正小病死不了人,就是难受几天而已!小时候感冒了都不吃药,喝点热水躺热被窝里出出汗,第二天自己就好了神清气爽!如今好多年都没怎么感冒发烧过! 还是自身最靠得住,关键时刻可能保命,当一种病任何药物都不起作用时候,谁的免疫系统更强大谁就更可能生存下去! 就像细菌和人类战斗了几千万年,不管人类科技制药多么进步也没法击败细菌,就在于细菌也在不断进化!总看新闻,如今超级细菌出现,对各种药物都有耐药性不管用了!这也是为何国家开始重视禁止滥用抗生素,细菌进化耐药性越来越强!上大学时候听老师上课说过,第一种抗生素青霉素刚发明时候简直是神药,几百个单位就立竿见影,可如今青霉素注射几百万个单位都不一定管用,感冒打吊瓶,连续好多天打几大瓶子都不一定见效!就在于青霉素被使用几十年,细菌早就产生耐药性了杀不死了!新药的研发速度永远赶不上细菌进化的速度!甚至看过一个文章,十九世纪第一杀手肺结核在二十世纪因为抗生素发明被消灭,但二十一世纪可能再次成为人类第一杀手,就在于肺结核病菌进化了,如今人类发明的所有抗生素都对他无效! 要不说,药物靠不住,关键时刻还是自身免疫系统能起大作用!物竞天择,适者生存,体质更强大免疫系统更强大的,更容易生存下去!
  • 回复  ⋅ 53条回复449 
  • 拉文飞飞 2天前
  • 我就发现,上火了别吃药,饿两天,多喝水就什么炎症都没了
  • 回复  ⋅ 78条回复644 
  • 幸福没有捷径只有经营6 46分钟前
  • 我每天都不吃早餐,怪不得身体倍棒[大笑]
  • 回复0 
  • 江湖人称小小妙471 2天前
  • 能不能重启蛋白系统我不知道,禁食七天肯定重启生命系统
  • 回复  ⋅ 28条回复211 
  • 云层青蛙 2天前
  • 我去年九月份开始不吃晚饭 每晚打羽毛球二小时 到现在不到六个月 我瘦了七十斤!脂肪肝减没了 血压正常了 身上的黑色素 和脸上的雀斑都几乎没了!二十几年的皮肤病也好了!我坚信饥饿配剧烈运动对身体肯定有效!
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  • 湖南小哥在老挝 2天前
  • 我只知道剧烈运动的后果是提早衰老,四肢报废
  • 回复  ⋅ 7条回复57 
  • 远离的你2 3小时前
  • 我一个一米九的未成年人为了减肥坚持一天一顿饭坚持了一年,然后瘦了14斤,直到上次我暑假美术集训晕倒,结果去医院检查完后,人家医生直接把我训了一顿,说我一个未成年正在长身体节什么食,然后给我家长说没什么事就是营养不良、血糖偏低、贫血再加上天气太热休息和睡眠不足造成的。饭最好还是要吃的,早上吃好中午吃饱晚上吃少。
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  • 远航的帆24 2天前
  • 研究证明。运动,节食,和适当的禁食有益身体的健康…
  • 回复  ⋅ 1条回复11 
  • 阿伦169385376 2天前
  • 中国道教的“辟谷”算是世界上最早激活人体免疫系统的修复能力来达到延年益寿的目的。
  • 回复  ⋅ 11条回复124 
  • Akimono 2天前
  • 我很想问 禁食不吃不是会出现胃酸过多吗?
  • 回复  ⋅ 21条回复53 
  • vv杰 2天前
  • 过午不食,太对了,古人早就知道了身体自然的奥秘
  • 回复  ⋅ 2条回复3 
  • 人生没有重来716 2天前
  • 卧槽,小时候宣传说是耗尽人体能量,超负荷不利健康吗
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  • 是非分明111 2天前
  • 一天跑一次全程马拉松,连续3天,这3天除喝些盐水外,不吃任何东西,体内垃圾能够基本排空。
  • 回复  ⋅ 42条回复73 
  • 玉光瓶子 2天前
  • 研究表明,剧烈运动后,会有下一代。
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  • 馬莉蓮 2天前
  • 新研究表明:剧烈运动、禁食能激活人体“蛋白质垃圾处理系统”
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