这项发表在《生命科学》(Life Sciences)期刊上的研究,旨在考察在力量训练的最早阶段,即体重减轻可能影响结果之前,脂肪组织发生了什么。在FAPESP的支持下,该研究建立在近二十年探索运动如何影响代谢健康的工作基础之上。
自2007年以来,该研究小组一直在探索体力活动对肥胖和糖尿病等疾病产生影响背后的生物学机制。随着分子分析技术的进步,科学家们已将研究重点从体重减轻和肌肉增长等可见结果,扩展到研究细胞内部发生的变化。
“我们一直听说体育锻炼能燃烧脂肪并帮助减肥。但我们很少停下来思考这是如何发生的、需要多少运动量,以及这种脂肪燃烧实际上意味着什么,”该研究的作者、UNICAMP教授、医生兼体育教育专业人士、运动细胞生物学实验室(ECeBiL)协调员Leandro Moura说道。该实验室致力于研究体育锻炼和运动引起的生理、代谢和生物分子适应。
力量训练实验是如何进行的
实验使用了雄性小鼠。一组接受标准饮食,而另一组则被喂食高脂饮食以诱发肥胖。随后,肥胖小鼠被分为两组。一组保持久坐不动,而另一组则完成了一项力量训练计划。
在实验期间,两组肥胖小鼠继续食用相同的高脂饮食。通过保持饮食一致,研究人员能够更JianCe地分离出运动的效果。
为了模拟力量训练,小鼠在尾部负重的情况下爬一段70厘米高的阶梯。每次训练在70%最大能力下进行,包括20次爬梯,每次爬梯之间休息60至90秒。动物们总共完成了7次训练。
“我们计算了每只小鼠在爬阶梯时能携带多少重量。显然,不可能完全复制人类进行的力量训练动作,但我们能够在小鼠体内诱导出类似的发力,产生更强烈的肌肉收缩,从而有效地模拟人类的力量训练,”Moura解释道。
研究人员关注内脏脂肪
研究人员将分析重点集中在肠系膜脂肪组织上,该组织环绕在肠道周围。据Moura介绍,这种组织是人类“内脏脂肪”的主要代表——即积聚在腹部深处、内脏器官之间的脂肪。
内脏脂肪被认为比直接位于皮下的皮下脂肪对健康更有害。当内脏脂肪过多时,它会向血液中释放影响全身代谢的炎症物质。
选择短暂的七天训练期是经过深思熟虑的。研究人员希望在体重开始下降之前,考察运动本身对脂肪组织产生了什么作用,因为体重减轻会引发额外的生理变化,这可能会使分离力量训练的直接效果变得更加困难。
“当我们能够保持相同的体重并观察体内发生的变化时,我们就可以直接分离出体育锻炼在体重减轻之前所发挥的作用,”Moura解释道。在整个实验过程中,两组肥胖动物被喂食相同的饮食,以避免引入其他变量。
脂肪细胞在体重发生变化前缩小
尽管总体重没有显示出减少,但进行力量训练的小鼠比久坐不动的肥胖小鼠拥有更少的肠系膜脂肪组织。它们的脂肪细胞(负责储存脂肪的细胞)也更小。
脂肪细胞的大小对代谢健康有重要影响。在肥胖状态下,脂肪细胞会膨胀,直到处于慢性应激状态并开始向血液中释放炎症物质。运动后这些细胞的缩小表明,即使在体重变化变得可见之前,该组织也正在向更健康的代谢状态转变。
力量训练重新激活脂肪分解
随后,研究人员检查了脂肪细胞内部的分子活动。他们发现肥胖破坏了参与脂解的蛋白质,脂解是储存的脂肪被分解并转化为可用能量的过程。
经过七次力量训练后,该脂肪分解系统的部分功能已重新开始运作。
研究的蛋白质包括PLIN1(围脂滴蛋白-1)、ABHD5和ATGL。PLIN1有助于控制脂肪在脂肪细胞内的储存方式。当运动刺激PLIN1时,它会发生变化并释放ABHD5,从而帮助启动脂肪分解。
然后,ABHD5与ATGL结合,ATGL是一种参与分解细胞内储存的甘油三酯第一阶段的酶。
研究人员还检测到Scd1基因的表达量降低,该基因在产生脂肪分子中发挥作用。这一发现表明,身体可能变得不那么倾向于将食物中的热量储存为脂肪。
在久坐不动的肥胖小鼠中,ABHD5水平较低,这意味着脂肪分解系统未被强烈激活。力量训练增加了ABHD5与ATGL之间的相互作用,并激活了与脂解相关的其他标志物。
“人们往往认为,如果他们进行了两个月的力量训练却没有减轻体重,那就没有起到任何作用。但我们在这项研究中看到,仅仅经过七天的力量训练——即使当时还没有出现体重减轻——促进脂肪积累的分子通路就变得不那么活跃,而刺激脂肪分解的分子通路则变得更加活跃,”Moura评论道。
力量训练的作用不止于增肌
Moura表示,这些发现挑战了普遍的观念,即有氧运动主要负责减轻体重,而力量训练主要用于增强肌肉。
“这两种类型的运动以不同的强度激活了相似的通路,同时也激活了不同的通路。因此,将两者结合起来仍然是想减肥者的最佳建议和最佳策略,”Moura说。
研究人员接下来的研究计划
研究人员提醒,这些结果仍处于实验阶段。这些发现并不意味着七天的力量训练必然会在人体中产生相同的效果。
该研究仅包含雄性小鼠,考察了单一类型的脂肪沉积物,并专门关注与脂肪分解相关的基因、蛋白质和分子信号。
未来的研究将对动物进行更长时间的训练跟踪,以观察一旦开始减重,这些早期变化将如何发展。该团队还在研究运动如何影响其他脂肪沉积物,包括心脏周围的脂肪。
Moura表示,这些发现仍然可以为那些最近开始锻炼但尚未注意到体重秤上发生变化的人提供鼓励。
“即使我们肉眼还看不到任何变化,但在代谢层面上,在我们体内,各种有益健康的信号——包括减轻体重——正在发生。这就是为什么我们不应该因为短期内力量训练缺乏可见结果而感到气馁,”这位研究人员总结道。