《自然·代谢》:奔跑,可防胰岛细胞衰老!哈佛科学家发现,运动带来的胰高血糖素升高可以激活胰岛细胞的AMPK通路,逆转细胞衰老

学术   2024-09-25 18:02   北京  

*仅供医学专业人士阅读参考

2型糖尿病(T2DM)已经成为现代人不可忽视的重大威胁,我国糖尿病患者已经超过1.4亿,前驱性糖尿病更是已经悄悄缠上了许多年轻人。


2型糖尿病的一大特征是细胞衰老的加速,例如端粒缩短、线粒体DNA耗竭、胶原蛋白老化等等,细胞衰老会导致组织完整性破坏和功能丧失,这在2型糖尿病患者中都有所证实。


根据临床研究数据,2型糖尿病患者相较非糖尿病患者经历着更快的生理衰老过程,前驱性糖尿病患者程度较轻、但同样老得更快。


那么这种衰老,我们有方法预防甚至逆转吗?


今日哈佛医学院科学团队发表在《自然·代谢》杂志上的研究给出了一个简洁的答案,运动!


研究者们发现,跑步这类短期耐力运动能够提升血清胰高血糖素水平,这能激活胰岛β细胞中AMPK信号,减轻胰岛素抵抗小鼠的β细胞衰老。


研究者们收集了志愿者运动10周后的血清,与来自2型糖尿病患者供体的胰岛共培养,也同样能够显著降低衰老标志物。


也就是说,运动能够减少胰岛衰老,为治疗2型糖尿病提供了一个新方案。

论文题图

运动对糖尿病有好处,都2024年了还这么强调,读者可能要笑话我在讲废话。运动对糖尿病不仅有好处还花样频出,运动抗炎、减少应激损伤、增加肌肉功能,真是说都说不完。之前还有研究者发现,跑步控糖,下午效果更好,有需要的读者可以参考。


有不少研究发现,运动能够减少多种细胞衰老特征,而细胞衰老又是2型糖尿病的关键病理表现,研究者们不由得猜测,运动或许对关键的胰岛β细胞衰老也有改善的作用。


研究者尝试给小鼠使用了胰岛素受体拮抗剂S961,这能人为造成胰岛素抵抗。研究者选择6-9月龄的小鼠进行试验,让它们先运动10天,每天跑步1小时,再接受S961注射;或者先注射S961再运动。


这两组实验可以分别测试运动对β细胞衰老的预防和逆转作用。对照组的小鼠没有安排运动,记为久坐小鼠。

实验方案

从下面的图表可见,预防组的衰老标志物p21Cip1表达减少了56%,胰岛素耐量试验(ITT)结果显著改善;逆转组则观察到p16Ink4a表达减少了73%。

对β细胞功能和衰老标志物的检测

研究者在小鼠最后一轮运动12小时后收集血清,与久坐小鼠的胰岛共培养2天,显著降低了久坐小鼠胰岛的p21Cip1表达,看来血清中含有抗衰因子。


经分析,运动后小鼠胰岛的胰高血糖素信号和受体相关基因是上调最多的。


研究者观察到,在小鼠体内,运动1小时后胰高血糖素水平就会升高。胰高血糖素受体(GCGR)是一种G蛋白偶联受体,能够诱导胞内cAMP的增加,促进AMPK激活、抑制p21Cip1表达。研究者用胰高血糖素培养捐献胰岛,观察到了符合上述通路的分子变化。


此外,血清中的胰高血糖素样肽(GLP-1)与胰高血糖素水平变化是一致的。实验结果显示,GLP-1与胰高血糖素具有类似的作用。

胰高血糖素激活AMPK、抑制p21Cip1表达

最后,研究者们招募了5名参与中等强度运动训练计划的2型糖尿病患者,收集了他们运动前后的血清。


运动后的血清中,胰高血糖素水平显著更高。用这些血清培养捐献的人类2型糖尿病胰岛,能够显著激活AMPK并降低p21Cip1表达。


当然,除了胰高血糖素,还有很多其他受运动影响、有助于减少β细胞衰老物质,例如白介素-6、聚集素、肾上腺素等等,这些还有待研究者们去开发利用。


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参考资料:

[1]https://www.nature.com/articles/s42255-024-01130-8

[2]https://www.nature.com/articles/s42255-024-01132-6

本文作者 | 代丝雨

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