運動防心梗！長期運動可以刺激血管分泌外泌體

　　來源：奇點網

　　心臟是如此強大，它不知疲倦地跳動，維持著生命的運轉。

　　心臟又是如此脆弱，各種因素（如機械作用、有毒物質、吸煙、酗酒、不良情緒等）都能讓它受傷，每年因心臟相關疾病死亡的人數超過千萬。

　　不過，作為生命力量之源的心臟，人類也有多種方式來保護它，其中最重要的方式之一就是——運動。

　　最近，中國第四軍醫大學的高峰和王立峰教授帶領的聯合團隊發現，長期鍛煉的人動脈血管會分泌更多的miR-342-5p（一種非編碼RNA），並通過外泌體運送到心臟，保護受損的心肌細胞，減少心肌梗死的風險。

　　這項研究首次發現了miR-342-5p對心肌細胞的保護作用，並揭示了這種保護作用的完整機制，對缺血性心臟病的預防和康復有重要意義。相關研究發表在著名學術期刊Circulation Research上[1]，論文的第一作者是Zuoxu Hou和 Xinghua Qin兩位同學。

高峰教授

　　小時候，父親就對奇點糕說，運動可以讓你擁有一顆強大的心臟。而奇點糕也從小就養成了日常鍛煉的習慣，無論生病或者精神萎靡時，都喜歡通過運動來恢復狀態。當奇點糕努力提高了自己的知識水平後，就越發喜歡運動了。因為有無數的科學證據表明運動可以減肥、壯骨、防癌、防痴獃等。

　　不僅如此，對於人類健康的最大威脅——心血管疾病，運動的益處也是顯而易見的。有研究表明，運動對受損的心臟有直接的保護作用，提高人類心臟病發作時的存活率[4]，尤其是在發生「心肌缺血再灌注損傷」後。

　　1960年，有人在狗狗身上觀察到一個現象：當心肌因阻塞而缺血後又恢復供血，會更加嚴重地損傷心肌組織，這個過程被稱為「心肌缺血再灌注損傷（MI/R）「[2，3]。MI/R可能導致心肌細胞大面積壞死，引發嚴重的心肌梗死，每個人都可能遇到。

　　高峰教授團隊曾在小鼠體內發現，長期運動能防止MI/R導致的心肌細胞凋亡，減少心肌梗死的風險[5]。但是，目前人們還不清楚運動到底是如何保護心肌細胞的。

心肌梗塞對心臟損傷很大

　　近段時間，外泌體成為醫學研究的熱點。很多細胞都能分泌一種小的（30-100 nm）內源性膜囊泡，裡面包含蛋白質、mRNA和非編碼RNA（如miRNA）等，在全身組織和器官之間傳遞信號[6]。最近有研究發現，在人類進行運動後，外泌體會增加，對心血管系統有益處[7]。

　　研究人員推測，運動對心肌細胞的保護作用可能是通過外泌體介導的。

　　他們讓一組小鼠進行游泳訓練，每天兩次，持續4周；並以一組不運動的小鼠做對照。等最後一次訓練課程結束24小時後，讓小鼠發生「心肌缺血再灌注損傷」（MI/R）。檢測發現，相比對照組，鍛煉過的小鼠心肌梗死面積更小，血清中乳酸脫氫酶水平更低。（乳酸脫氫酶主要存在於心肌細胞以及肝、細胞中，因此乳酸脫氫酶水平偏高，可以作為心肌受損的指標）

　　隨後，他們從鍛煉組和不運動組的小鼠血液中分離出了外泌體，將這兩種外泌體分別與受損的心肌細胞共孵育。發現鍛煉組小鼠的外泌體能夠大幅降低受損心肌細胞的凋亡，而不運動組小鼠的外泌體卻沒有這種效果。（受損的心肌細胞通過「有氧/無氧」過程進行誘導損傷）

左：心肌細胞吸收外泌體。右：「鍛煉」的外泌體抑制心肌細胞凋亡

　　接著，將這些外泌體注射到正常小鼠心臟中，48小時後再對他們進行MI/R。檢測發現鍛煉組來源的外泌體，能夠大幅減少小鼠的心肌梗死面積，改善心臟的功能，提高左室發展壓最大變化速率（±dp/dtmax），降低左室舒張末壓（LVEDP）等。

　　人體中的結果也一樣。研究人員分別徵集了16名健康的男性學生運動員，讓他們進行1年的賽艇訓練（每天1-2小時，每周6天）；又徵集16名不訓練的男性學生志願者。

　　在最後一次訓練結束的24小時後，收集他們的血液樣本分離外泌體，分別與受損的心肌細胞進行共孵育。發現鍛煉組學生的外泌體能抑制細胞凋亡，降低乳酸脫氫酶的釋放，並提高細胞的存活率。

人體來源的外泌體效果同樣不俗

　　這些結果表明，長期運動後產生的外泌體，確實能夠保護受損的心肌細胞。

　　不過，到底是外泌體中的哪種成分在起作用呢？聯合團隊對外泌體進行測序，發現訓練組和不運動組的小鼠外泌體miRNA有很大差別，他們從中挑選了11種在鍛煉組外泌體中被明顯上調的miRNA，分別在受損的心肌細胞中進行測試。

　　實驗結果顯示，一種叫miR-342-5p的miRNA能夠明顯抑制細胞凋亡，降低乳酸脫氫酶的釋放，並提高細胞的存活率。檢測志願者的外泌體後，也發現鍛煉組外泌體的miR-342-5p含量是對照組的1.8倍。

　　隨後，研究人員又在小鼠中通過檢驗miR-342-5p的功能，證實miR-342-5p對心肌細胞的具有保護作用。看來就是它了，心臟的守護神——miR-342-5p。

　　不過，這個miR-342-5p到底是怎麼產生的呢？之前有研究發現，運動會增強血管與血流之間的剪切力，誘導血管內皮細胞產生細胞因子，對人體有益[8]。研究人員對動脈血管內皮細胞施加剪切力，發現確實能促進這些細胞產生miR-342-5p。

血流變化可以改變剪切力

　　那miR-342-5p是通過什麼方式保護心臟的呢？研究人員對miR-342-5p起作用的機制進行研究，發現其能抑制Caspase 9 和 Jnk2蛋白的水平，並增強Akt蛋白的磷酸化[9，10]。這些作用最終都會抑制細胞凋亡，防止心肌細胞因MI/R而死亡，從而降低心肌梗死的危害。

運動保護心臟的作用機制

　　這個研究清晰地揭示了長期運動保護心臟的完整機制，並首次發現了miR-342-5p的重要作用，對缺血性心臟病的預防和治療，具有潛在的臨床應用價值。

　　而對於大多數現在心臟還健康的人，不用奇點糕多說了吧？既然心很容易受傷，那就多愛護它，那就讓它更強大吧~

　　有氧運動的第一作用，就是增強心肺功能。

　　編輯神叨叨

　　有時候，人們會很慶幸對於人體至關重要的心臟很難患癌症，少了一種致命的疾病。可是轉念一想，心臟很難患癌的重要原是因為心肌細胞不能再生，這也意味著心臟受損很難修復，而每年心臟相關的疾病殺死的人數，超過了全身所有類型腫瘤造成的死亡人數的總和。

　　當然，心肌細胞無法再生是自然長期進化的結果，相對心肌細胞能再生的低等生物，恐怕是有其優勢的。而且，對於生物的進化，更多是遵循阻力而非經濟最優原則。

　　如果想及時獲取第一手科研資訊，那你絕對不能錯過瞬息~

　　參考資料：

　　[1] Hou Z， Qin X， Hu Y， Zhang X， Li G， Wu J， Li J， Sha J， Chen J， Xia J， Wang L， Gao F。 Longterm Exercise-Derived Exosomal miR-342-5p： A Novel Exerkine for Cardioprotection。 Circ Res。 2019 Mar 18。 doi： 10.1161/CIRCRESAHA.118.314635。

　　[2] Jennings R B，Sommers H M，Smyth G A，et al.Myocardial necrosis induced by temporary occlusion of a coronary artery in the dog。[J]。Archives of Pathology，1960，70（1）：68。

　　[3] Braunwald E，Kloner R A.Myocardial reperfusion：a double-edged sword？[J]。Journal of Clinical Investigation，1985，76（5）：1713–1719。 

　　[4] Calvert JW， Condit ME， Aragon JP， Nicholson CK， Moody BF， Hood RL， Sindler AL， Gundewar S， Seals DR， Barouch LA， Lefer DJ。 Exercise protects against myocardial ischemia-reperfusion injury via stimulation of β（3）-adrenergic receptors and increased nitric oxide signaling： Role of nitrite and nitrosothiols。 Circ Res。 2011；108：1448-1458

　　[5] Zhang QJ， Li QX， Zhang HF， Zhang KR， Guo WY， Wang HC， Zhou Z， Cheng HP， Ren J， Gao F。 Swim training sensitizes myocardial response to insulin： role of Akt-dependent eNOS activation。 Cardiovasc Res。 2007；75：369-380。

　　[6] Record M， Carayon K， Poirot M， Silvente-Poirot S。 Exosomes as new vesicular lipid transportersinvolved in cell-cell communication and various pathophysiologies。 Biochim Biophys Acta。 2014；1841：108-120。

　　[7] Calvert JW， Condit ME， Aragon JP， Nicholson CK， Moody BF， Hood RL， Sindler AL， Gundewar S， Seals DR， Barouch LA， Lefer DJ。 Exercise protects against myocardial ischemia-reperfusion injury via stimulation of β（3）-adrenergic receptors and increased nitric oxide signaling： Role of nitrite and nitrosothiols。 Circ Res。 2011；108：1448-1458。

　　[8] Wang L， Luo JY， Li B， Tian XY， Chen LJ， Huang Y， Liu J， Deng D， Lau CW， Wan S， Ai D， Mak KK， Tong KK， Kwan KM， Wang N， Chiu JJ， Zhu Y， Huang Y。 Integrin-YAP/TAZ-JNK cascade mediates atheroprotective effect of unidirectional shear flow。 Nature。 2016；540：579-582。

　　[9] Hausenloy DJ， Yellon DM。 Reperfusion injury salvage kinase signalling： taking a risk for cardioprotection。 Heart Fail Rev。 2007；12：217-234。

　　[10]Hoon JL， Li HY， Koh CG。 POPX2 phosphatase regulates cell polarity and centrosome placement。 Cell cycle。 2014；13：2459-2468。

　　本文作者  |  低溫藝術家 

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