麻省理工学院和哈佛大学的研究尝试解读营养、运动和人体之间的复杂关系

这项新研究源于麻省理工学院研究员Manolis Kellis先前进行的研究，该研究关注FTO基因区域，该区域与脂肪量和肥胖风险有关。这项早期工作证明了该区域的基因是如何调节一条信号通路，将某些类型的未成熟脂肪细胞变成燃烧脂肪的细胞或储存脂肪的细胞。

此后，Kellis将目光转向了运动，以探索它在这一过程中可能发挥的什么样的作用。与麻省理工学院和哈佛医学院的同事一起，凯利斯对骨骼肌组织、包裹在内部器官周围的白色脂肪组织和皮肤下面的皮下白色脂肪组织进行了单细胞RNA测序。

这些组织来自于四个不同实验组的小鼠。两组小鼠被喂食正常饮食或高脂肪饮食三周，然后这些组被进一步分成静止组或可使用跑步机的运动组，再进行三周。然后对这四组的组织进行分析，使科学家们能够确定53种不同类型的细胞中哪些基因被运动激活或抑制。

Kellis说："我们在研究中发现的一个普遍观点是，高脂肪饮食如何以一种方式推动所有这些细胞和系统，而运动似乎以相反的方式推动它们，这一点压倒性地明确。"它说运动真的可以对整个身体产生重大影响"。

分析显示，发生了一些有趣的变化，其中被称为间质干细胞（MSCs）的干细胞是其中的中心。这些细胞可以分化成其他细胞，如脂肪细胞或连接组织和器官的成纤维细胞，科学家发现高脂肪饮食促进了它们分化成储存脂肪的细胞的能力。相反，运动被证明可以扭转这种影响。

此外，高脂肪饮食导致间质干细胞分泌的因子，改变了细胞周围的支持结构，称为细胞外基质。这种基质的重塑创造了一个更多的炎症环境，并导致了一个新的支持结构更适合脂肪储存细胞。

Kellis说："当脂肪细胞（脂肪细胞）变得脂质过剩时，就会产生极大的压力，这就导致了低级别的炎症，这种炎症是系统性的，并能保存很长时间。这是导致肥胖症的许多不利影响的因素之一"。

我们越来越多地看到，研究揭示了我们的身体时钟或昼夜节律可以影响新陈代谢和脂肪细胞的行为，这项新的研究在这个领域也有意义。作者发现，高脂肪饮食抑制了管理昼夜节律的基因，而运动则有相反的效果，促进了它们。这些基因中有两个与人类的基因相匹配，这些基因与昼夜节律和较高的肥胖风险有关。

"已经有很多研究表明，你在白天什么时候吃东西对你如何吸收卡路里极为重要，"Kellis说。"昼夜节律的联系是一个非常重要的问题，它显示了肥胖和运动事实上是如何直接影响外周器官的这种昼夜节律的，这可能会系统地作用于远端时钟并调节干细胞功能和免疫力。"

科学家们现在正在这项工作的基础上，分析小鼠肠道、肝脏和大脑的样本，探索这些组织上的变化，并收集人们的血液和组织样本，研究人类生理上的差异。作者认为这些发现进一步证明了健康饮食和运动对我们的健康是多么重要。

但是，获得优质食品和有能力进行定期锻炼并不是必然的，也不是每个人都能进行可行的生活方式干预。出于这个原因，科学家们认为这些发现也很重要，因为它们指出了有朝一日可能复制运动效果的药物的新目标。

了解驱动运动有益影响和高脂肪饮食有害影响的分子机制是极其重要的，这样我们就能了解我们如何进行干预，并开发出能在多个组织中模仿运动影响的药物。

该研究发表在《细胞代谢》杂志上。