為了保證生活質(zhì)量，我們需要及時(shí)清理垃圾，保持衛(wèi)生。
細(xì)胞同理。
在蛋白質(zhì)合成的復(fù)雜過程中，難免出現(xiàn)一些錯(cuò)漏，如果這些錯(cuò)誤折疊的畸形、有毒、或者無用的“垃圾”蛋白質(zhì)大量聚積，無疑會對機(jī)體的正常新陳代謝產(chǎn)生影響。在神經(jīng)退行性疾病患者的大腦里，可以發(fā)現(xiàn)很多錯(cuò)義突變的蛋白質(zhì)，清除這些蛋白質(zhì)，可以緩解病情、改善認(rèn)知[1,2]。
雖然細(xì)胞有自己的“自我清潔”系統(tǒng)，但是總有一些情況下，“清理趕不上排放”，所以如何使細(xì)胞更有效地進(jìn)行的自我清潔，就成了科學(xué)家們樂此不疲的研究課題。
近期發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一篇文章，可以說是找到了促進(jìn)細(xì)胞自我清潔最簡單的方法。
只要十分鐘左右的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，或者不超過24小時(shí)的短暫禁食，就可以激活細(xì)胞的“自我清潔”系統(tǒng)，更快地處理掉那些有缺陷、有毒或者多余的蛋白質(zhì)[3]。
感謝來自哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Blavatnik研究所Jordan VerPlank博士和他的團(tuán)隊(duì)！
泛素——蛋白酶體系統(tǒng)作為細(xì)胞內(nèi)專業(yè)的“垃圾清理站”，參與了細(xì)胞內(nèi)80%以上的蛋白質(zhì)降解。泛素在發(fā)現(xiàn)有缺陷的蛋白質(zhì)之后，會和蛋白質(zhì)偶聯(lián)，使蛋白質(zhì)泛素化。之后由26S蛋白酶體出動(dòng)，靶向降解這些被泛素標(biāo)記的蛋白質(zhì)。泛素化標(biāo)記還因此有了一個(gè)名字，叫做“死亡之吻”（kiss of the deat）[4]。
誒怎么感覺有點(diǎn)冷？
在之前的研究中，Jordan VerPlank博士就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過藥物刺激腺苷酸環(huán)化酶（cAMP），可以激活泛素—蛋白酶體途徑，增強(qiáng)26S蛋白酶體的活性，幫助細(xì)胞更好地清理有缺陷的蛋白質(zhì)。
cAMP是細(xì)胞內(nèi)的第二信使，參與了多種激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。比如，在血糖調(diào)節(jié)的過程中，先由腎上腺激素或者胰高血糖素等“第一信使”激活cAMP，再由cAMP來激活或抑制某些關(guān)鍵酶的活性，調(diào)控血糖平衡。
這就讓Jordan VerPlank博士聯(lián)想到，經(jīng)由腎上腺素或者胰高血糖素激活的cAMP，是否也能夠促進(jìn)細(xì)胞的“自我清潔”系統(tǒng)呢？
提高細(xì)胞自我清潔的工作效率，工具酶的活性很重要。研究人員用腎上腺素、胰高血糖素和福斯考林（一種激活cAMP的藥物）分別處理小鼠的肝細(xì)胞1小時(shí)，測定26S蛋白酶體的活性。
結(jié)果顯示，腎上腺素、胰高血糖素和福斯考林的加入都會使蛋白酶體的活性增加。工具酶的活性增加了，工作效率當(dāng)然也就增加了，用放射性元素標(biāo)記肝細(xì)胞蛋白，可以發(fā)現(xiàn)激素和福斯考林的處理都加速了有缺陷的蛋白質(zhì)的降解。
福斯考林、腎上腺素和胰高血糖素處理都使小鼠肝細(xì)胞蛋白酶體活性增加
既然腎上腺素和胰高血糖素可以取得和藥物相似的效果，Jordan VerPlank博士立馬就想到，運(yùn)動(dòng)提高腎上腺素水平，禁食提高胰高血糖素水平，那么運(yùn)動(dòng)或者禁食，是否可以直接促進(jìn)泛素—蛋白酶體系統(tǒng)清理細(xì)胞內(nèi)的缺陷蛋白質(zhì)呢？
研究人員刺激了小鼠的坐骨神經(jīng)，使小鼠的后肢肌肉發(fā)生高強(qiáng)度的收縮，模擬運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。分析小鼠后肢的肌肉裂解液，可以觀察到蛋白酶體的活性明顯增強(qiáng)，泛素化蛋白質(zhì)水平迅速下降，這就證明，被泛素標(biāo)記的那些有缺陷的蛋白質(zhì)正在快速地被清理掉。
志愿者在劇烈的腿部運(yùn)動(dòng)后，大腿肌肉中蛋白酶體活性增強(qiáng)
隨后，研究人員招募了4名成年男性志愿者，在劇烈自行車運(yùn)動(dòng)之后，對他們的大腿外側(cè)肌肉進(jìn)行肌肉活檢。正如預(yù)期的那樣，4名志愿者在劇烈運(yùn)動(dòng)之后，蛋白酶體的活性增強(qiáng)，被泛素標(biāo)記的那些有缺陷的蛋白質(zhì)水平在肌肉中急劇降低。
難道，這就是運(yùn)動(dòng)之后神清氣爽的原因？
接下來，就是檢測禁食的效果了。
食物的缺乏會導(dǎo)致體內(nèi)血糖水平下降，胰高血糖素的水平就會應(yīng)運(yùn)而升，促進(jìn)糖原分解，為身體供能。于是，又有一幫為科研事業(yè)獻(xiàn)身的小鼠被餓肚子了。
參加實(shí)驗(yàn)的雄性小鼠們分別禁食12、24、36或48小時(shí)，獲取小鼠的后肢肌肉裂解液，測定cAMP水平。
結(jié)果顯示，禁食12小時(shí)和24小時(shí)之后，小鼠后肢肌肉中的cAMP水平明顯高于正常飲食的小鼠，但是餓的時(shí)間更久就有些不劃算了，禁食36和48小時(shí)的小鼠肌肉中的cAMP水平有些降低，和正常飲食小鼠差不多了。
禁食引起的cAMP水平升高也同樣提高了小鼠肌肉中蛋白酶體的活性，大約是正常飲食小鼠的2-3倍。禁食24小時(shí)的蛋白酶體活性最高，幾乎是正常飲食小鼠的3倍還多。
禁食24小時(shí)，小鼠肌肉蛋白酶體活性達(dá)到最高，之后有所下降
關(guān)注奇點(diǎn)糕的讀者們肯定都知道，生活方式相關(guān)的研究中，運(yùn)動(dòng)和禁食都是經(jīng)常帶來好消息的研究對象，像什么游泳改善認(rèn)知啦，廣場舞降低死亡風(fēng)險(xiǎn)啦，禁食改善人體代謝啦，幾乎隔上幾天，奇點(diǎn)糕就要發(fā)文章夸一夸運(yùn)動(dòng)和禁食。
這項(xiàng)研究告訴我們，運(yùn)動(dòng)和禁食都可以增加cAMP水平，提高26S蛋白酶體活性，加快清理那些有缺陷的蛋白質(zhì)?！笆凰夭汀钡牡鞍踪|(zhì)少了，減緩了細(xì)胞的工作壓力，對多種疾病的改善都有所幫助。
既然科學(xué)家們在機(jī)制研究和相關(guān)性研究中都已經(jīng)給出了證據(jù)，證明運(yùn)動(dòng)和禁食的益處多多，我們還有什么理由不“管住嘴，邁開腿”呢？
編輯神叨叨
所以運(yùn)動(dòng)、禁食能治病是有科學(xué)依據(jù)的
