• 迄今為止，科學家們已經發現了多種在運動效果中起到關鍵作用的分子，但想用它們來逆向複製運動的全部效果是幾乎不可能完成的任務。

很多人都體驗過這樣的“掙扎”：明知“生命在於運動”，但難以堅持。擁有一種“藥丸”，吞下去就能獲得如同鍛煉後的健康收益，可能是很多人的夢想。

近日，一項研究在揭示了運動如何從分子層面重塑我們的身體的同時，發現了一種關鍵的“信使分子”——甜菜堿（Betaine）。給小鼠補充這種物質竟能重現運動帶來的諸多益處，甚至延緩衰老，這為我們理解人類運動的奧秘以及開發“運動模擬藥物”（exercise mimetic）帶來了突破性的進展。該研究於2025年6月25日發表在《細胞》（Cell）上，作者是來自中國科學院動物研究所、國家生物資訊中心、首都醫科大學宣武醫院等機構的耿令令、劉光慧等人。

體育鍛煉是公認的促進健康、抵抗衰老的有效且低成本的方式。但運動究竟是如何在我們的細胞和分子深處施展這些“魔法”的？其深層次的分子機制在很大程度上仍是一個謎團。

為了系統地描繪運動引發的“分子藍圖”，研究團隊招募了13名健康的年輕男性，並將實驗分為三個階段。首先，參與者們度過了長達45天的“懶人生活”，其間嚴格限制體力活動，以建立一個穩定的生理基線。隨後，他們進行了急性運動測試，包括一次5公里跑。第三階段則是為期25天的規律跑步階段，每隔一到兩天就完成一次5公里跑步。

在整個過程中，研究人員通過採集參與者的血液和糞便樣本，結合各項生理指標的測量，利用多組學技術對他們體內發生的細微變化進行了全方位掃描。所謂“多組學”，就好比是為身體拍了一張超高解析度的“分子全景照片”，能同時看到基因、蛋白質、代謝小分子等不同層面的變化，從而揭示出複雜的生命活動規律。

結果顯示，雖然在急性運動期間一些炎症因數會顯著上升，但到規律跑步階段，運動帶來的變化會在人體中“沉澱”下來。研究人員觀察到，參與者的免疫細胞狀態、脂質代謝、腸道微生物菌群等都發生了顯著的適應性改變。而在成千上萬個發生變化的分子中，一個名叫“甜菜堿”的物質水準出現了顯著提升。

甜菜堿是一種我們體內天然存在的、經過修飾的氨基酸，在甜菜、菠菜等食物中也較為常見，它在細胞的代謝活動中扮演著重要角色。運動怎麼會讓我們體內的甜菜堿變多呢？為了追根溯源，研究團隊將目光轉向了小鼠模型。通過對運動後小鼠的多個器官進行分析，他們發現，這個“甜菜堿工廠”主要位於腎臟。運動像一個指令，啟動了腎臟中一系列的生物化學反應，從而加大了甜菜堿的生產，並將其釋放到血液中，輸送到全身。

甜菜堿具體起到了什麼樣的作用？研究人員找到了甜菜堿在細胞內的直接“接頭人”——一個名為“TBK1”的蛋白激酶。TBK1是“雙刃劍”般的存在，雖然它在抵抗病原體的先天免疫中是關鍵角色，但近年來的研究發現，它也是一個促進衰老的“加速器”。當細胞受到壓力或隨著年齡增長，TBK1會被異常啟動，進而引發慢性炎症、驅動細胞衰老。而甜菜堿的作用就像一把精准的“分子鑰匙”，能直接結合並抑制TBK1的活性，從而為身體踩下了這道通往炎症和衰老的“刹車”。

既然甜菜堿是運動誘導的、能抑制促衰老蛋白的關鍵分子，那麼直接補充甜菜堿，能否模擬運動的抗衰老效果呢？為此，他們進行了一項驗證實驗，讓一群步入老年的小鼠飲用添加了甜菜堿的水。

與沒有補充甜菜堿的同齡小鼠相比，這些“喝了神水”的老年小鼠展現出了肉眼可見的年輕化狀態。它們的肌肉力量（通過握力測試衡量）更強，皮膚狀態更顯年輕，體內多個器官的炎症水準和衰老細胞數量都顯著下降。從改善新陳代謝到緩解認知能力下降，攝入甜菜堿讓這些小鼠直接享受到了堅持運動的益處。

這是否意味著人們可以通過甜菜堿補劑來替代運動？研究人員們對此持謹慎態度。他們提到，這項研究的結論主要基於年輕男性和老年小鼠，其在廣大普通人群中，尤其是作為一種抗衰老干預措施的安全性和有效性，仍有待更大型、更多樣化人群的臨床試驗來驗證。

運動對人體的益處是全方位的、極其複雜的。迄今為止，科學家們已經發現了多種在運動效果中起到關鍵作用的分子，但想用它們來逆向複製運動的全部效果是幾乎不可能完成的任務。但對於那些因為衰老、行動限制而無法運動的人來說，“運動模擬藥物”無疑是保障健康的福音。該研究不僅為我們理解“運動為何能延年益壽”提供一種機制解釋，也為開發真正有效的“運動模擬物”指明了具體靶點和方向。

來源：中國科技日報