撰文 | 张梦洁
知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual
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早睡早起、控制饮食、坚持运动，如果有机会调查现代人的年度计划，这三项大概会名列前茅。对于把最后一项列入清单的朋友，本文将要介绍一个利好消息：运动能显著促进心肌细胞再生，健康的心脏因为运动更年轻，受损的心脏因为运动康复更好。
“我们想知道，能否通过一种自然的方式提高心肌细胞的再生，”论文的第一作者、哈佛大学干细胞研究所、干细胞和再生生物学系的博士后Ana Vujic在接受《哈佛公报》采访时说，“最后想到了运动，既安全，成本又低。”[2]
研究者以成年小鼠为实验对象，运动组小鼠住在装有跑步轮的笼子里，它们每天平均自发在轮子上“跑步”5.6千米左右，而对照组的小鼠没有这项运动装备，因而无法‘跑步’。实验8周后，研究者对比两组小鼠的心肌组织发现，运动小鼠心肌细胞的再生率是普通小鼠的4.6倍（8周再生率分别为1.15% vs. 0.25%，年再生率为7.5% vs. 1.63%）。
即使增长后的再生率不是很高，也不能小瞧。Detlef Wencker等人在小鼠中的研究发现，失去比例极微的心肌细胞——每10万个细胞中损失23个，0.023%，相当于在四十磅的蛋糕中挖掉一小勺——即可引发致命的心脏衰竭[3]，造成人体心脏衰竭的比例与之类似（0.08%-0.25%）[4][5]。而人一旦进入成年期，心肌细胞的再生率就降到1%以下，且此后逐年下降，到老年时只有0.3% 左右[6]。
不过，运动对心肌的好处，对心脏受损的个体适用吗？据世界卫生组织2017年统计，心血管病仍是疾病中的头号杀手，全球平均每年超过一千七百万人的生命被它摁停。地球人每心跳两下，就有一个人的心脏因病停跳。
“我们很想知道在心脏病发作之后，运动还能否对心肌起效，”Ana Vujic 说，“因为我们最关心的是治愈。”[2]
于是，研究者将心脏缺血性损伤后的小鼠再次分为运动组和普通组。这些小鼠即使心脏受损，一旦住进有跑步轮的笼子，照样自觉“跑步”。结果发现，在受损心脏的心肌梗塞外周，“跑步”小鼠其心肌细胞的再生水平显著高于普通小鼠（2.7% vs. 0.4%）。结合以往研究中，运动和心肌细胞分裂活动增强对心脏康复的促进作用，研究者推测，运动能通过促进心肌细胞再生，促进受损心脏的恢复。
对与生命的微观世界打交道的研究者而言，另一个有趣的问题是：运动通过怎样的通路促进心肌再生？
Rosenzweig实验室早在2015年的研究中发现，miR-222在小鼠游泳和跑步后增加表达，而这种小分子核糖核酸的表达一旦受到抑制，运动引发的心肌再生效果显著下降[7] 。但这项研究没有区分心肌细胞的再生与多核化，计算的再生率因而有一定误差。本研究通过多同位素质谱分析等方法消除了这种误差，并通过实验进一步确认，运动能通过增加miR-222表达，抑制HIPK1基因的表达，最终促进心肌细胞再生。
“如果我们能在合适的时机和患者体内开启这样的通路，”论文的另一位通讯作者、哈佛大学干细胞和再生生物学系教授Richard T. Lee说，“受损的心脏就有可能得到更好的康复。”[2]
然而查阅《自然》期刊对本研究的评审意见稿可以发现，在该研究的初审阶段，负责匿名评审的同行科学家认为，独以miR-222—HIPK1通路解释运动的作用机制，未免过于草率[8]：比如来自德克萨斯大学西南医学中心心脏内科的Yuji Nakada等人2017年发表在《自然》的研究表明，缺氧也能诱发成年小鼠的心肌细胞再生[9]。因此，不能排除运动通过缺氧应激的通路间接起作用的可能。
研究者通过后续实验证明，miR-222起码并不直接作用于缺氧诱导表达的基因。但运动能否基于一些与miR-222无关的通路对心肌起类似的作用，我们仍不得而知，这也是未来研究的一个有趣方向。
此外，对比人类和小鼠运动量的数据目前还很少见。实验中的小鼠平均每天跑5千米以上，相比之下，我们需要怎样运动，才能实现类似的心肌增长？
美国心脏协会（American Heart Association）建议，保持每周5天30分钟的中等强度运动或3天25分钟的高强度运动或二者适量组合，能让我们的心血管系统更健康；如果时间有限，将运动切分成每次10-15分钟也不错；而且总体而言，运动总比不运动好[10]。
西班牙国立心血管研究中心的发育生物学家Miguel Torres在推特上评价：“对我而言，这项研究是成年哺乳动物心肌中，心肌细胞更新的最佳证明，对跑步者来说也是个好消息。”
最后，Lee建议大家：“每天多运动一会儿，你的心脏也许会更年轻。”[2]
1.Ana Vujic et al. Exercise induces new cardiomyocyte generation in the adult mammalian heart. Nature. 2018. DOI: 10.1038/s41467-018-04083-1.
2.https://news.harvard.edu/gazette/story/2018/04/exercise-may-help-make-heart-younger-harvard-affiliated-study-says/?utm_medium=Feed&utm_source=Syndication
3.Detlef Wencker et al. A mechanistic role for cardiac myocyte apoptosis in heart failure. J Clin Invest. 2003. https://doi.org/10.1172/JCI17664.
4.Giorgio Olivetti et al. Apoptosis in the failing human heart. N Engl J Med. 1997. DOI: 10.1056/NEJM199704173361603
5.Jagat Narula et al. Apoptosis in myocytes in end-stage heart failure. N Engl J Med. 1996. DOI: 10.1056/NEJM199610173351603
6.Olaf Bergmann et al. Dynamics of cell generation and turnover in the human heart. Cell. 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.05.026.
7.Liu et al. miR-222 is necessary for exercise-induced cardiac growth and protects against pathological cardiac remodeling. Cell Metabolism. 2015. http://dx.doi.org/10.1016 /j.cmet.2015.02.014.
8.https://www.nature.com/articles/s41467-018-04083-1#article-comments
9.Nakada et al. Hypoxia induces heart regeneration in adult mice. Nature. 2017 doi:10.1038/nature20173.
10.https://www.heart.org/HEARTORG/HealthyLiving/PhysicalActivity/FitnessBasics/American Heart-Association-Recommendations-for-Physical-Activity-in Adults_ UCM_ 307976 Article. jsp#.WsoXZC-ZNjQ
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