运动能改变你的DNA

作者：帕克·艾莉斯

发表日期：2012年3月7日

与致癌物与具毒物质所引起的致畸及基因突变不同，运动令DNA改变的方式更像是发动机的保养调整，它帮助肌肉更完美更有效地工作。并且，即便只是一次耗时20分钟的运动，这种改变都会发生。

瑞典斯德哥尔摩卡罗琳斯卡医学院的生理学家朱丽安·泽罗斯（Juleen Zierath）教授和她的同事在《细胞新陈代谢》杂志上发表了有关肌肉细胞经过初次运动后进行改变的研究成果。研究人员与一个由14位年轻男女组成的志愿小组一起工作。这些被选出来的志愿者相对来说不太愿意活动，在研究过程中，他们被要求进行一次身体达到最大极限水平的自行车骑行运动。然后，参与人员自愿地贡献出一点儿他们四头肌部位的肌肉组织，当然，由于是在局麻情况下进行活体切片，取得肌肉组织的过程相对来说疼痛感很小。研究人员在20分钟的运动前后分别取两次肌肉细胞。

利用这些生物活体样本，研究人员对比了运动前后一系列与肌肉相关的基因组的活动情况。运动之后，细胞中有更多的基因组被激活，并且参与者的DNA表现出更少的甲基化作用。所谓甲基化，是指甲基基团与DNA分子发生共价结合的过程。这一过程会限制细胞转化为特定基因的能力。在特定时间特定细胞中，通过控制甲基化过程的多少，机体可管控DNA中哪些细胞能被激活。比如，DNA中不同基因被激活，使得细胞发育成为或者眼睛细胞，或者肝脏细胞。

当你在人行道上进行一英里长的慢跑时，甲基化作用同时帮助机体主要的肌肉细胞进行着一次锻炼，它令细胞抽出正确的酶和营养物供应给肌肉组织以令其获得能量并消耗热量。Zierath教授解释道：“我们正在试图获取肌肉所发出或接收如下信号时的初始信息，这些信号好比是肌肉在说‘我这发生了一些情况，我们需要协调配合一下，我们需要更多的酶，需要更多的工具，这样我们才能更好的应付这次锻炼’。”

运动强度越大，活跃的甲基基团就越多。她的科研小组通过对比一周内进行了两次不同强度体育锻炼的参与者的基因活动获得了这个一手资料。两次骑行运动分别达到参与者40%及80%的最大极限量。而80%这一组，运动后取得的肌肉活体细胞中甲基基团呈现出更低的聚集状态，因此细胞中存在更多的RNA（核糖核酸是基因活动的第一副产品）。

为了确认运动在基因表达中所扮演的角色，科学家们还研究了钙是如何影响整个机体系统的。当肌肉细胞开始预备迎接激烈的活动如体育锻炼时，它们就会释放钙，钙是肌肉收缩过程的动因。而当科学家们封锁了钙的产生，这种效用就消失了，进而肌肉也不会收缩得那么强烈了。

此时，Zierath投入了一些咖啡－－或者更确切地说，咖啡因。咖啡因触发钙质的释放，因而促使甲基基团移开进而激活基因，帮助肌肉收缩。当她将咖啡因注入盛有大鼠腿部肌肉细胞的实验器皿中，肌肉细胞中呈现了低浓度的甲基和更多的mRNA －－这是一种与锻炼后相似的效应——而这正是她所预期的。

但是，Zierath说，这并不意味着你可以不运动而以喝杯咖啡来代替锻炼。“咖啡因绝大部分的生理效应作用于我们的中枢神经系统，并非分散到肌肉组织中，”她说，“如果为了获得和我们在细胞中看到的那同样的效果，我们一天得喝掉50杯咖啡，而这接近咖啡致死剂量了。因此，在我看来，半小时适度的高强度锻炼足以做到同样的事情。”