科学网—揭开“跑步”还是“举铁”背后的分子面纱
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2025-10-2 21:15
| 个人分类: 科谱文章 | 系统分类: 科研笔记
揭开“跑步”还是“举铁”背后的分子面纱
史仍飞/文
跑步和骑车等有氧运动，和举铁、深蹲这些抗阻训练，到底有什么不一样？有氧训练能提升心肺耐力、增强线粒体功能；抗阻训练则能增加肌肉体积和力量。它们对身体的好处背后，分子层面是怎么实现的？也许很多人都有疑惑。
运动科学已 进入一个“分子时代”。当我们在跑步机上挥汗如雨，或在杠铃下默默负重时，其实肌肉里已经上演了一场精妙的分子交响曲。可如果你翻看传统的分子研究，就会发现一个有趣的现象：仅靠基因表达（转录组）或蛋白含量（蛋白质组）的差异，还不足以完全解释这些不同的适应。也就是说，肌肉里一定还有更微妙的“开关”在发挥作用。
最近，《Nature Communications》的一项新研究就瞄准了这些“开关”——翻译后修饰（PTMs）。这是蛋白质在合成后被加上“标记”的过程，就像给蛋白穿衣服、戴徽章，改变它的功能和命运。研究者们特 别关注了其中的两类：
1.磷酸化：在蛋白质上加一个小小的“磷酸标签”，常用于快速开关信号。
2.乙酰化：给蛋白加一个“乙酰帽”，往往与代谢状态和线粒体功能密切相关。
该团队进行了两部分实验。
一个是长期运动训练的干预实验。研究者把年轻受试者分成 两组，一组做 12 周高强度间歇有氧（HIIT），另一组做 12 周抗阻训练（RT）。最后停训 72 小时后采集股四头肌组织，分析蛋白、磷酸化和乙酰化情况。另一个是一次急性运动实验，让受试者一条腿做一次有氧（AAE），另一条腿做一次抗阻（ARE），在运动前后不同时间点采肌肉和血液，观察即时反应。这样，研究者既能看长期适应，也能看短期信号。
研究一发现， HIIT 的秘密是“乙酰化”，而RT 的秘密是“磷酸化” 。
研究发现，HIIT 在 12 周后引发了大规模的线粒体蛋白乙酰化。换句话说，和能量代谢相关的关键蛋白（TCA 循环、电子传递链的蛋白）都穿上了“乙酰化外套”。这可能帮助肌肉更高效地利用燃料，从而解释了为什么 HIIT 对提升耐力和代谢健康特别有效。更有意思的是，HIIT 还提高了去乙酰化酶 SIRT3 的含量，按理说它应该把乙酰化“去掉”，但结果却是乙酰化水平上升。研究者猜测，可能是运动后乙酰基分子供应太多，超过了清除能力，或者乙酰化本身在保护这些蛋白不被降解。
相比之下，抗阻训练在磷酸化方面大展身手。研究发现，RT 让许多与肌肉收缩和结构相关的大蛋白（比如肌球蛋白、Titin、Filamin-C 等）发生了显著的磷酸化变化。就好比在建筑工地上，工人们不断修改、加固支架，让“肌肉大楼”更坚固。这与抗阻训练带来的肌肉增长和力量提升高度吻合。
一次有氧运动则促发“磷酸化”修饰。在急性实验中，最惊艳的发现是：一次有氧运动引发了比抗阻运动大得多的磷酸化反应。有氧运动后，约 14.5% 的可检测位点被磷酸化调控；而抗阻运动后，仅 1.2%。这种差异主要源于有氧运动对能量代谢的巨大挑战，短时间内需要动员海量的能量调控通路。
其中一个明星蛋白叫 NACA（核糖体伴侣蛋白）。在一次有氧后，它的磷酸化修饰是所有蛋白中变化最大的。NACA 负责帮助新合成的蛋白找到归宿，尤其和线粒体有关。研究者推测，NACA 可能是有氧运动让肌肉更快修复和适应的关键角色。
小结
这项研究给出了一个漂亮的答案，即有氧训练（HIIT）靠给线粒体蛋白加“乙酰帽”，提升能量工厂的效率；而抗阻训练（RT）：通过给收缩和结构蛋白打上“磷酸标签”，强化肌肉硬件。一次有氧运动：迅速点燃全身磷酸化信号，还特别点名了新角色 NACA。换句话说，跑步和举铁在肌肉里讲述的是两种完全不同的分子故事。
这项研究的亮点不只是发现了这些分子“标签”，还在于给科学家可以据此寻找新的运动靶点，比如：能否通过药物或营养干预，模仿 HIIT 带来的乙酰化效应？NACA 是否能成为促进肌肉修复和代谢健康的新靶点？
对于普通人来说，这个 研究也在提醒我们：跑步和举铁的好处并不互相替代，而是互补的。 想要既强壮又耐力好，最好是两种训练结合。
文献来源： https://www.nature.com/articles/s41467-025-60049-0
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