麻省理工學院和哈佛大學的科學家們的一項新研究深入研究了營養、運動和人體之間的複雜關係，並發現了一些迷人的見解。這項研究探討了高脂肪飲食和體育活動的細胞機制，以及它們如何引導細胞和身體系統向健康或不健康的方向發展。
這項新研究源於麻省理工學院研究員Manolis Kellis先前進行的研究，該研究關注FTO基因區域，該區域與脂肪量和肥胖風險有關。這項早期工作證明了該區域的基因是如何調節一條信號通路，將某些類型的未成熟脂肪細胞變成燃燒脂肪的細胞或儲存脂肪的細胞。
此後，Kellis將目光轉向了運動，以探索它在這一過程中可能發揮的什麼樣的作用。與麻省理工學院和哈佛醫學院的同事一起，凱利斯對骨骼肌組織、包裹在內部器官周圍的白色脂肪組織和皮膚下面的皮下白色脂肪組織進行了單細胞RNA測序。
這些組織來自於四個不同實驗組的小鼠。兩組小鼠被餵食正常飲食或高脂肪飲食三周，然後這些組被進一步分成靜止組或可使用跑步機的運動組，再進行三周。然後對這四組的組織進行分析，使科學家們能夠確定53種不同類型的細胞中哪些基因被運動激活或抑制。
Kellis說：”我們在研究中發現的一個普遍觀點是，高脂肪飲食如何以一種方式推動所有這些細胞和系統，而運動似乎以相反的方式推動它們，這一點壓倒性地明確。”它說運動真的可以對整個身體產生重大影響”。
分析顯示，發生了一些有趣的變化，其中被稱為間質幹細胞（MSCs）的幹細胞是其中的中心。這些細胞可以分化成其他細胞，如脂肪細胞或連接組織和器官的成纖維細胞，科學家發現高脂肪飲食促進了它們分化成儲存脂肪的細胞的能力。相反，運動被證明可以扭轉這種影響。
此外，高脂肪飲食導致間質幹細胞分泌的因子，改變了細胞周圍的支持結構，稱為細胞外基質。這種基質的重塑創造了一個更多的炎症環境，並導致了一個新的支持結構更適合脂肪儲存細胞。
Kellis說：”當脂肪細胞（脂肪細胞）變得脂質過剩時，就會產生極大的壓力，這就導致了低級別的炎症，這種炎症是系統性的，並能保存很長時間。這是導致肥胖症的許多不利影響的因素之一”。
我們越來越多地看到，研究揭示了我們的身體時鐘或晝夜節律可以影響新陳代謝和脂肪細胞的行為，這項新的研究在這個領域也有意義。作者發現，高脂肪飲食抑制了管理晝夜節律的基因，而運動則有相反的效果，促進了它們。這些基因中有兩個與人類的基因相匹配，這些基因與晝夜節律和較高的肥胖風險有關。
“已經有很多研究表明，你在白天什麼時候吃東西對你如何吸收卡路里極為重要，”Kellis說。”晝夜節律的聯繫是一個非常重要的問題，它顯示了肥胖和運動事實上是如何直接影響外周器官的這種晝夜節律的，這可能會系統地作用於遠端時鐘並調節幹細胞功能和免疫力。”
科學家們現在正在這項工作的基礎上，分析小鼠腸道、肝臟和大腦的樣本，探索這些組織上的變化，並收集人們的血液和組織樣本，研究人類生理上的差異。作者認為這些發現進一步證明了健康飲食和運動對我們的健康是多麼重要。
但是，獲得優質食品和有能力進行定期鍛煉並不是必然的，也不是每個人都能進行可行的生活方式干預。出於這個原因，科學家們認為這些發現也很重要，因為它們指出了有朝一日可能複製運動效果的藥物的新目標。
了解驅動運動有益影響和高脂肪飲食有害影響的分子機制是極其重要的，這樣我們就能了解我們如何進行干預，並開發出能在多個組織中模仿運動影響的藥物。
該研究發表在《細胞代謝》雜誌上。