【导语】科学家们长期致力于探索运动促进健康的奥秘，但逆向复制运动的全部效果一直是个巨大挑战。近日，一项发表在《细胞》杂志上的研究揭示了运动如何从分子层面重塑身体，并发现了一种关键“信使分子”——甜菜碱。给小鼠补充甜菜碱能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，这为开发“运动模拟药物”带来了突破性进展。然而，研究人员对此持谨慎态度，认为仍需更多临床试验来验证其安全性和有效性。尽管如此，这一发现为那些因衰老或行动限制无法运动的人带来了健康保障的新希望。
·迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子，但想用它们来逆向复制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。
很多人都体验过这样的“挣扎”：明知“生命在于运动”，但难以坚持。拥有一种“药丸”，吞下去就能获得如同锻炼(liàn)后(hòu)的(de)健(jiàn)康(kāng)收(shōu)益(yì)，可(kě)能(néng)是(shì)很(hěn)多(duō)人(rén)的(de)梦(mèng)想(xiǎng)。
近(jìn)日(rì)，一(yī)项(xiàng)研(yán)究(jiū)在(zài)揭(jiē)示(shì)了(le)运(yùn)动(dòng)如(rú)何(hé)从(cóng)分(fēn)子(zi)层(céng)面(miàn)重(zhòng)塑(sù)我(wǒ)们(men)的(de)身(shēn)体(tǐ)的(de)同(tóng)时(shí)，发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)种(zhǒng)关键的(de)“信(xìn)使(shǐ)分(fēn)子(zi)”——甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)（Betaine）。给(gěi)小鼠补充这种物质竟能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，这为我们理解人类运动的奥秘以及开发“运动模拟药物”（exercise mimetic）带来了突破性的进展。该研究于2025年6月25日发表在《细胞》（Cell）上，作者是来自中国科学院动物研究所、国家生物信息中心、首都医科大学宣武医院等机构的耿令令、刘光慧等人。
体育锻炼是公认的促进健康、抵抗衰老的有效且低成本的方式。但运动究竟是如何在我们的细胞和分子深处施展这些“魔法”的？其深层次的分子机制在很大程度上仍是一个谜团。
为了系统地描绘运动引发的“分子蓝图”，研究团队招募了13名健康的年轻男性，并将实验分为三个阶段。首先，参与者们度过了长达45天的“懒人生活”，其间严格限制体力活动，以建立一个稳定的生理基线。随后，他们进行了急性运动测试，包括一次5公里跑。第三阶段则是为期25天的规律跑步阶段，每隔一到两天就完成一次5公里跑步。
在整个过程中，研究人员通过采集参与者的血液和粪便样本，结合各项生理指标的测量，利用多组学技术对他们体内发生的细微变化进行了全方位扫描。所谓“多组学”，就好比是为身体拍了一张超高分辨率的“分子全景照片”，能同时看到基因、蛋白质、代谢小分子等不同层面的变化，从而揭示出复杂的生命活动规律。
结果显示，虽然在急性运动期间一些炎症因子会显著上升，但到规律跑步阶段，运动带来的变化会在人体中“沉淀”下来。研究人员观察到，参与者的免疫细胞状态、脂质代谢、肠道微生物菌群等都发生了显著的适应性改变。而在成千上万个发生变化的分子中，一个名叫“甜菜碱”的物质水平出现了显著提升。
甜菜碱是一种我们体内天然存在的、经过修饰的氨基酸，在甜菜、菠菜等食物中也较为常见，它在细胞的代谢活动中扮演着重要角色。运动怎么会让我们体内(nèi)的(de)甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)变(biàn)多(duō)呢(ne)？为(wèi)了(le)追(zhuī)根(gēn)溯(sù)源(yuán)，研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)将(jiāng)目(mù)光(guāng)转(zhuǎn)向(xiàng)了(le)小(xiǎo)鼠(shǔ)模(mó)型(xíng)。通(tōng)过(guò)对(duì)运(yùn)动(dòng)后(hòu)小(xiǎo)鼠(shǔ)的(de)多(duō)个(gè)器(qì)官(guān)进(jìn)行(xíng)分(fēn)析(xī)，他(tā)们(men)发(fā)现(xiàn)，这(zhè)个(gè)“甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)工(gōng)厂(chǎng)”主要(yào)位(wèi)于(yú)肾(shèn)脏(zàng)。运(yùn)动(dòng)像(xiàng)一(yī)个(gè)指(zhǐ)令(lìng)，启动了肾脏中一系列的生物化学反应，从而加大了甜菜碱的生产，并将其释放到血液中，输送到全身。
甜菜碱具体起到了什么样的作用？研究人员找到了甜菜碱在细胞内的直接“接头人”——一个名为“TBK1”的蛋白激酶。TBK1是“双刃剑”般的存在，虽然它在抵抗病原体的先天免疫中是关键角色，但近年来的研究发现，它也是一个促进衰老的“加速器”。当细胞受到压力或随着年龄增长，TBK1会被异常激活，进而引发慢性炎症、驱动细胞衰老。而甜菜碱的作用就像一把精准的“分子钥匙”，能直接结合并抑制TBK1的活性，从而为身体踩下了这道通往炎症和衰老的“刹车”。
既然甜菜碱是运动诱导的、能抑制促衰老蛋白的关键分子，那么直接补充甜菜碱，能否模拟运动的抗衰老效果呢？为此，他们进行了一项验证实验，让一群步入老年的小鼠饮用添加了甜菜碱的水。
与没有补充甜菜碱的同龄小鼠相比，这些“喝了神水”的老年小鼠展现出了肉眼可见的年轻化状态。它们的肌肉力量（通过握力测试衡量）更强，皮肤状态更显年轻，体内多个器官的炎症水平和衰老细胞数量都显著下降。从改善新陈代谢到缓解认知能力下降，摄入甜菜碱让这些小鼠直接享受到了坚持运动的益处。
这是否意味着人们可以通过甜菜碱补剂来替代运动？研究人员们对此持谨慎态度。他们提到，这项研究的结论主要基于年轻男性和老年小鼠，其在广大普通人群中，尤其是作为一种抗衰老干预措施的安全性和有效性，仍有待更大型、更多样化人群的临床试验来验证。
运动对人体的益处是全方位的、极其复杂的。迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子，但想用它们来逆向复制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。但对于那些因为衰老、行动限制而无法运动的人来说，“运动模拟药物”无疑是保障健康的福音。该研究不仅为我们理解“运动为何能延年益寿”提供一种机制解释，也为开发真正有效的“运动模拟物”指明了具体靶点和方向。
参考文献：
Geng, L. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.001 (2025).