体育锻炼加强线粒体抗衰老

体育锻炼减缓线粒体功能障碍

线粒体功能障碍与衰老之间的明确因果关系一直是人们广泛讨论的目标。然而，其具体机制仍未揭示。根据线粒体自由基老化理论，随着年龄的增长，线粒体出现进行性功能障碍，活性氧水平增加，随后线粒体进一步恶化和广泛的细胞损伤。然而，功能失调的线粒体可能导致衰老过程的增加，与ROS水平无关。有趣的是，活性氧水平的增加可以延长酵母和秀丽隐杆线虫的寿命。此外，不增加活性氧水平的基因操纵受损线粒体功能似乎不会加速衰老过程。基因控制的活性氧水平增加、氧化损伤更大或抗氧化防御水平更高的小鼠似乎不会很快衰老或拥有更长的寿命。活性氧的主要作用是激活代偿性稳态反应。然而，随着衰老过程中细胞应激和损伤的增加，当活性氧水平超过确定的阈值时，甚至可能加深与衰老相关的损伤。这些发现导致了对活性氧在衰老中作用的重新思考。

随着年龄的增长，线粒体完整性和生物发生能力下降，这是因为线粒体动力学和线粒体吞噬抑制的改变，损害了功能失调的线粒体去除。有几种机制似乎与线粒体完整性和生物发生有关，包括线粒体缺陷，这些缺陷增加了它们在压力下通透性的倾向，导致活性氧介导和通透性促进的炎症反应。较低的生物发生和减少的清除率通常会导致损伤增加和线粒体周转减少，这也会加速老化过程。

随着年龄的增长，许多mtDNA突变的积累，主要是缺失，影响许多组织，包括神经和骨骼肌组织。呼吸系统效能随着年龄的增长而下降，这导致电子泄漏增加和三磷酸腺苷生成水平降低。氧化应激诱导的线粒体dna突变的累积导致线粒体功能的进行性衰退。此外，线粒体DNA比核DNA更容易受到氧化损伤，因为它缺乏组蛋白保护、DNA修复能力和非编码内含子。此外，线粒体DNA损伤可能随着细胞增殖而增殖，导致扩大的生理损伤。

经常锻炼对线粒体功能有积极影响。从这个意义上说，耐力训练的人呈现出更高水平的线粒体蛋白表达、线粒体dna和TFAMs。当考虑到久坐的线粒体DNA突变小鼠（表现出加速衰老的症状）时，5个月的有氧运动计划诱导线粒体DNA的系统性线粒体生物合成，增加多器官氧化能力，从而提供表型保护，降低多系统病理学和过早死亡的风险。因此，经常的体育锻炼可以维持一个具有生物能量功能的线粒体库，通过改善全身线粒体功能，有助于降低人一生中的发病率和死亡率风险。同样，在老年人群中，通过PGC-1和SIRT调节器进行的抵抗运动减少了DNA氧化损伤（通过刺激其内源性抗氧化防御系统）、衰老引起的线粒体改变以及肌肉纤维的氧化能力的提高。

老年人的骨骼肌肌纤维细胞色素c氧化酶缺乏，mtDNA突变水平较高。此外，在老年人中常见的线粒体酶活性降低伴随着编码线粒体蛋白的mRNAs的下调。从这个意义上说，阻力训练有可能改变健康老年人骨骼肌的线粒体DNA，增强线粒体功能。一项为期6个月的阻力训练计划逆转了接近年轻人的衰老转录信号水平，从而增强了线粒体功能。

体育锻炼预防端粒磨损

端粒是核糖核蛋白复合物结构，在整个细胞周期中保护携带DNA信息的完整性，防止染色体DNA在细胞分裂过程中碱基对丢失。在连续的细胞分裂过程中，端粒长度自然减少，直到最小的临界尺寸，从而阻止细胞进一步分裂，导致细胞衰老或凋亡，也称为末端复制问题。端粒酶作为一种具有催化单元的酶，可以解决末端复制问题，促进端粒延长。然而，大多数哺乳动物体细胞不表达这种酶的事实解释了末端染色体末端的逐渐丢失以及在一些体外培养的细胞中观察到的有限增殖能力。人类的这种酶缺乏症与慢性病的早期表现有关，特别是与缺乏组织再生能力有关的慢性病（如肺纤维化、先天性角化不良或再生障碍性贫血）。正常老化过程中端粒缩短。端粒长度随着年龄的增长而减少，这有助于正常的细胞衰老过程，这一事实表明端粒可能是生物衰老的潜在标志物。此外，白细胞端粒长度也与许多健康寿命呈正相关，与许多慢性疾病及其并发症以及主要在年轻年龄段的死亡率风险相关（52，53）。一些作者提出慢性炎症与促炎细胞因子，如细胞因子肿瘤坏死因子（TNF-α）和白细胞介素（IL）-6升高以及白细胞端粒缩短之间的关系。关于TNF-α，这种细胞因子似乎在下调端粒酶活性，导致端粒缩短方面有特殊作用。

有趣的是，最近的证据支持端粒酶激活可以逆转衰老，也就是说，当端粒酶基因被激活时，端粒酶缺陷小鼠的过早衰老。体力活动与健康衰老之间的关系已被广泛认识，但体力活动与端粒长度之间的关系尚不清楚。衰老诱导DNA损伤累积，特别是在一些特别敏感的染色体区域，如端粒，最近的数据表明，体力活动可能对压力相关的端粒磨损起到保护作用。尽管潜在的机制尚不清楚，但运动对端粒长度表现出有利的影响，特别是对慢性模式，尤其是老年人，对抗典型的年龄引起的端粒磨损减少。体育锻炼有几种可能的机制，将运动和端粒长度减少与端粒酶活性、炎症、氧化应激和骨骼肌卫星细胞含量减少联系起来。

在中年运动员中，运动与保护蛋白（如端粒重复结合因子2）和DNA修复途径蛋白（如Ku蛋白）的上调以及细胞周期进程负调节蛋白（如p16）的下调有关。此外，尽管它增加了氧化应激，但持续的体育锻炼与抗氧化活性和低水平的活性氧有关，有利于氧化还原平衡，保护DNA免受损伤，并随后缩短端粒磨损。

卫星细胞是特定的骨骼肌细胞前体激活过程中肌肉再生或肌肉损伤的反应。老年人的卫星细胞数量与骨骼肌端粒长度呈正相关。这种细胞池在衰老过程中正常减少，似乎与体力活动和骨骼肌保存有关，因为抵抗力和有氧运动都起到了卫星细胞池刺激剂的作用，平衡了与衰老相关的减少。