在现代社会，随着生活节奏的加快和工作压力的增大，越来越多的年轻人开始意识到保持身体健康的重要性。下班后坚持定期锻炼，24小时健身房的兴起，以及深夜健身人数的不断增加，都证明了这一点。运动不仅对我们的身体健康至关重要，而且在维护我们的细胞构成和基本生理功能方面发挥着关键作用。科学家已经确认，体育锻炼对身体产生了广泛而深远的影响。然而，尽管我们已经了解到运动对身体有益，但关于其改变分子过程及其为整体健康带来的具体优势，仍有许多未解之谜。
外泌体与miRNA
miRNA是一种小的RNA分子，具有在转录后具有抑制mRNA信息的能力。他们通过与称为RNA诱导的沉默复合物的细胞结构的相互作用来实现这一目标。miRNA在控制与活性氧引起的生产，消除或修复危害相关的细胞功能中起着至关重要的作用。此外，它们在维持细胞中氧化还原水平的平衡方面发挥了重要作用。定期体育锻炼会导致线粒体在骨骼肌中的生长和功能增加，这有助于肌肉随着时间的流逝而适应运动。
miRNA在控制基因在各种细胞活性中的表达方面起主要有效的作用，包括生长，发育，复制和代谢过程。截至目前，已经发现有2200多个基因包含在哺乳动物基因组中产生miRNA的说明。多个肌瘤是一组miRNA，可以在心脏和骨骼肌肉中大量发现。这些包括miR-1，miR-133a，miR-133b，miR-206，miR-208，miR-208b，miR-486和miR-499。
外泌体与运动
外泌体是一种细胞外囊泡（EV），具有一系列特征，包括大小、来源、组成和密度。通过超速离心技术，我们可以将EV区分为大、中、小三种尺寸。此外，根据它们的生成机制，EV被分为“过体”和“外泌体”两种类型，这涉及到多囊体与细胞膜的融合或从细胞膜突出的过程。外泌体及其形成过程在维持蛋白质质量方面发挥着重要作用，因为它们的释放能够引发周围细胞外基质的重组，并促进细胞间的通信。
外泌体是由健康和不健康细胞产生的物质，广泛存在于各种体液中。这些颗粒源自内体区域，并通过一个两步过程形成。首先，早期内体的形成是由于细胞膜的内陷，如图所示。随后，多个腔内囊泡（ILV）通过一种称为内体膜内陷的机制出现。这一过程最终导致多囊体（MVB）的形成。外泌体的生产和释放需要一个能够将相反膜聚集在一起并切断它们之间联系的机制，最终将腔内囊泡释放到外部环境中。
相关研究案例
研究表明，体育锻炼可导致外泌体中多种miRNA的产生，如miR-1、miR-133a和b、miR-206、miR-208a及miR-499等，这些miRNA在短循环程序或更长时间的运动后均有所发现。各种运动均可促使血液中富含miRNA的外泌体数量增加。尽管这一领域相对较新，但已有研究通过细致观察外泌体的颗粒特征和基因表达，深入探讨了急性体育锻炼对特定类型外泌体的影响。现有研究表明，急性运动对身体有显著影响，这在外泌体的表面特征上尤为明显。
另一项研究已提供大量证据，表明运动产生的外泌体具有多种组成成分，主要由淋巴细胞（主要是CD4+和CD8+）、单核细胞（特别是CD14+）、内皮细胞（特定于CD105+和CD146+）以及血小板（CD41+）等组成。出乎意料的是，骨骼肌也参与了这一过程，特别是α-肌营养不良糖蛋白+外泌体（SCGA+）。这意味着，即使体育锻炼强度较低（在系统性乳酸水平升高和儿茶酚胺峰值出现之前），它仍然可以刺激外泌体的分泌，而随着运动的持续或强度增加，外泌体的分泌也会变得更加强烈。外泌体可能因锻炼相关的线索而迅速出现，如剪切应力、机械信号传导、肌肉收缩或钙介导的事件。随后，激素（如皮质醇）、代谢应激和活性氧等信号可能会增强外泌体的反应。必须强调的是，外泌体的释放受到Ca2+离子的显著影响，当抑制了与Ca2+相关的蛋白质时，外泌体的产生也会减少。在动作电位通过运动神经元后，肌质网释放Ca2+到周围区域，然后与肌钙蛋白C结合，允许肌动蛋白和肌球蛋白跨桥运动。在骨骼肌中，体育活动期间的强烈收缩会导致Ca2+释放显著增加，与其他组织相比，外泌体的释放可能更为迅速。然而，骨骼肌在体育锻炼期间产生外泌体的确切功能尚不清楚。尽管先前研究表明骨骼肌释放了多种与运动相关的物质，但尚未确定其在运动后观察到的外泌体池中起主要作用。相反，在体育活动中，外泌体的释放可能是由多种细胞类型共同驱动的结果。
运动诱导的外泌体miRNA与疾病预防
心血管疾病是全球范围内的主要死因之一。研究发现，运动诱导的外泌体miRNA在心血管疾病的预防和治疗中发挥着重要作用。例如，长期有氧运动能够刺激血管内皮细胞释放含有miR-342-5p的外泌体，这些外泌体通过抑制心肌细胞凋亡和增强存活信号传导来保护心脏免受缺血再灌注损伤。这一发现为缺血性心脏病的预防和治疗提供了新的思路。
代谢性疾病，如肥胖、糖尿病和脂肪肝等，与机体的免疫代谢异常密切相关。运动通过诱导外泌体释放特定的miRNA来调节免疫代谢，从而预防和治疗代谢性疾病。例如，运动训练能够增加脂肪组织中外泌体miRNA-122的表达水平，进而促进脂肪酸的氧化分解和减少脂肪堆积。这一发现为代谢性疾病的治疗提供了新的策略。
肿瘤的发生和发展与机体的免疫状态密切相关。研究发现，运动诱导的外泌体miRNA在肿瘤的预防和治疗中也具有潜在作用。例如，运动能够刺激免疫细胞释放含有肿瘤抑制性miRNA的外泌体，这些外泌体通过靶向并抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭来发挥抗肿瘤作用。
结论
外泌体miRNA作为细胞间信息传递的重要媒介，在解密运动的连锁反应和提升免疫力方面发挥着重要作用。运动通过诱导外泌体的释放和改变其miRNA组成来调节细胞功能和组织稳态，从而增强机体的免疫力并预防和治疗各种疾病。未来随着研究的深入和技术的发展，基于外泌体miRNA的新型疗法将为人类健康带来更多的希望和可能。
参考文献
[1]Li, H., Liu, G., Wang, B. et al. Exosomes and microRNAs as mediators of the exercise. Eur J Med Res 30, 38 (2025). https://doi.org/10.1186/s40001-025-02273-4.
[2]Isaac R, Reis FCG, Ying W, Olefsky JM. Exosomes as mediators of intercellular crosstalk in metabolism. Cell Metab. 2021;33(9):1744–62.
免责声明：本文旨在科普相关知识，不作为医疗指导意见。
编辑｜Ning.ZG
审核｜Geng.ZG