·迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種在運動效果中起到關(guān)鍵作用的分子，但想用它們來逆向復(fù)制運動的全部效果是幾乎不可能完成的任務(wù)。

很多人都體驗過這樣的“掙扎”：明知“生命在于運動”，但難以堅持。擁有一種“藥丸”，吞下去就能獲得如同鍛煉后的健康收益，可能是很多人的夢想。

近日，一項研究在揭示了運動如何從分子層面重塑我們的身體的同時，發(fā)現(xiàn)了一種關(guān)鍵的“信使分子”——甜菜堿（Betaine）。給小鼠補充這種物質(zhì)竟能重現(xiàn)運動帶來的諸多益處，甚至延緩衰老，這為我們理解人類運動的奧秘以及開發(fā)“運動模擬藥物”（exercise mimetic）帶來了突破性的進(jìn)展。該研究于2025年6月25日發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）上，作者是來自中國科學(xué)院動物研究所、國家生物信息中心、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的耿令令、劉光慧等人。

體育鍛煉是公認(rèn)的促進(jìn)健康、抵抗衰老的有效且低成本的方式。但運動究竟是如何在我們的細(xì)胞和分子深處施展這些“魔法”的？其深層次的分子機(jī)制在很大程度上仍是一個謎團(tuán)。

為了系統(tǒng)地描繪運動引發(fā)的“分子藍(lán)圖”，研究團(tuán)隊招募了13名健康的年輕男性，并將實驗分為三個階段。首先，參與者們度過了長達(dá)45天的“懶人生活”，其間嚴(yán)格限制體力活動，以建立一個穩(wěn)定的生理基線。隨后，他們進(jìn)行了急性運動測試，包括一次5公里跑。第三階段則是為期25天的規(guī)律跑步階段，每隔一到兩天就完成一次5公里跑步。

在整個過程中，研究人員通過采集參與者的血液和糞便樣本，結(jié)合各項生理指標(biāo)的測量，利用多組學(xué)技術(shù)對他們體內(nèi)發(fā)生的細(xì)微變化進(jìn)行了全方位掃描。所謂“多組學(xué)”，就好比是為身體拍了一張超高分辨率的“分子全景照片”，能同時看到基因、蛋白質(zhì)、代謝小分子等不同層面的變化，從而揭示出復(fù)雜的生命活動規(guī)律。

結(jié)果顯示，雖然在急性運動期間一些炎癥因子會顯著上升，但到規(guī)律跑步階段，運動帶來的變化會在人體中“沉淀”下來。研究人員觀察到，參與者的免疫細(xì)胞狀態(tài)、脂質(zhì)代謝、腸道微生物菌群等都發(fā)生了顯著的適應(yīng)性改變。而在成千上萬個發(fā)生變化的分子中，一個名叫“甜菜堿”的物質(zhì)水平出現(xiàn)了顯著提升。

甜菜堿是一種我們體內(nèi)天然存在的、經(jīng)過修飾的氨基酸，在甜菜、菠菜等食物中也較為常見，它在細(xì)胞的代謝活動中扮演著重要角色。運動怎么會讓我們體內(nèi)的甜菜堿變多呢？為了追根溯源，研究團(tuán)隊將目光轉(zhuǎn)向了小鼠模型。通過對運動后小鼠的多個器官進(jìn)行分析，他們發(fā)現(xiàn)，這個“甜菜堿工廠”主要位于腎臟。運動像一個指令，啟動了腎臟中一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，從而加大了甜菜堿的生產(chǎn)，并將其釋放到血液中，輸送到全身。

甜菜堿具體起到了什么樣的作用？研究人員找到了甜菜堿在細(xì)胞內(nèi)的直接“接頭人”——一個名為“TBK1”的蛋白激酶。TBK1是“雙刃劍”般的存在，雖然它在抵抗病原體的先天免疫中是關(guān)鍵角色，但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，它也是一個促進(jìn)衰老的“加速器”。當(dāng)細(xì)胞受到壓力或隨著年齡增長，TBK1會被異常激活，進(jìn)而引發(fā)慢性炎癥、驅(qū)動細(xì)胞衰老。而甜菜堿的作用就像一把精準(zhǔn)的“分子鑰匙”，能直接結(jié)合并抑制TBK1的活性，從而為身體踩下了這道通往炎癥和衰老的“剎車”。

既然甜菜堿是運動誘導(dǎo)的、能抑制促衰老蛋白的關(guān)鍵分子，那么直接補充甜菜堿，能否模擬運動的抗衰老效果呢？為此，他們進(jìn)行了一項驗證實驗，讓一群步入老年的小鼠飲用添加了甜菜堿的水。

與沒有補充甜菜堿的同齡小鼠相比，這些“喝了神水”的老年小鼠展現(xiàn)出了肉眼可見的年輕化狀態(tài)。它們的肌肉力量（通過握力測試衡量）更強，皮膚狀態(tài)更顯年輕，體內(nèi)多個器官的炎癥水平和衰老細(xì)胞數(shù)量都顯著下降。從改善新陳代謝到緩解認(rèn)知能力下降，攝入甜菜堿讓這些小鼠直接享受到了堅持運動的益處。

這是否意味著人們可以通過甜菜堿補劑來替代運動？研究人員們對此持謹(jǐn)慎態(tài)度。他們提到，這項研究的結(jié)論主要基于年輕男性和老年小鼠，其在廣大普通人群中，尤其是作為一種抗衰老干預(yù)措施的安全性和有效性，仍有待更大型、更多樣化人群的臨床試驗來驗證。

運動對人體的益處是全方位的、極其復(fù)雜的。迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種在運動效果中起到關(guān)鍵作用的分子，但想用它們來逆向復(fù)制運動的全部效果是幾乎不可能完成的任務(wù)。但對于那些因為衰老、行動限制而無法運動的人來說，“運動模擬藥物”無疑是保障健康的福音。該研究不僅為我們理解“運動為何能延年益壽”提供一種機(jī)制解釋，也為開發(fā)真正有效的“運動模擬物”指明了具體靶點和方向。

參考文獻(xiàn)：

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