IJT:六个“本草纲目”或能防癌!科学家发现,半小时中等强度的间歇性有氧运动,可修复细胞DNA损伤,抑制肠癌细胞活性

来源:奇点糕 | 2022-05-22 13:31:33 |

今天,你“本草纲目”了吗?

对炎炎夏日最大的尊重就是成为“刘畊宏女孩”,因为春天播种运动,夏天就可以收获又美又健康的自己了呀!常言道“生命在于运动”,这可不是夸张,适度运动不仅可以塑造强健的体魄,还能预防疾病呢

近日,来自英国纽卡斯尔大学的Samuel T. Orange团队在《国际癌症杂志》上发表重要成果。他们发现,半个小时的中等强度的间歇性有氧运动,就可促进IL-6的分泌,调节细胞DNA损伤修复,从而有效抑制结直肠癌细胞的增殖[1]。

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大量流行病学证据表明,规律的体育锻炼可以预防结直肠癌发生,并能降低结直肠癌的复发率及死亡率[2-5]。关于防癌的潜在机制,部分学者认为,可能是锻炼能够减少肥胖或者下调循环中的胰岛素及相关促炎因子[3,6],但是也有研究表明,无需调整饮食或体重变化,仅进行体育锻炼也能减少肿瘤进展[7,8]。这提示我们,运动预防结直肠癌背后另有玄机。

我们知道,运动过程中,骨骼肌和相关器官会分泌一些生物活性物质,比如蛋白质、核酸、代谢产物等,其通过循环系统可以作用于多个组织。Orange团队曾报道,人锻炼后的血清能够抑制多种结直肠癌细胞株的增殖[9]。在此基础上,他们试图通过检测有氧运动前后人血清中相关细胞因子水平的变化,并研究其对结肠癌细胞的影响,从而探索运动降低结直肠癌风险的潜在机理。

众所周知,无肉不欢、重口味、喜食腌制食品、不运动、酗酒、抽烟,这些不良量生活习惯都是容易导致肠癌的风险因素[10]。Orange团队在此项研究中招募的16名参与者都是具有肠癌风险因素的50岁以上男性,他们的BMI ≥ 25 kg/㎡或腰围 ≥ 94 cm,并在入组前3个月内未参加过剧烈运动。而伴有心血管疾病、代谢性疾病、肾病、高血压、中风史等疾病病史的报名者则被排除在外。

参与者们被随机分成两组,在研究的第一阶段,有9人进入运动组,另外7人进入对照组;在第二阶段中,运动组和对照组的组员对调,原先运动的9人转变为对照组(运动序贯对照),原先在对照组休息的7人则进入运动组(对照序贯运动)。这一设计有效避免了由于参与者个体差异所产生的误差。

参与者入组流程

那么,怎么运动才算是有效防癌的运动呢?该研究以骑行室内自行车的方式实现中等强度的间歇性有氧运动。

所有参与者运动前均要进行采血作为运动前血样,之后,运动组先轻松地蹬蹬自行车完成10分钟热身练习,随后进行5分钟中等强度骑行,接着是2.5分钟热身练习作为间歇,如此反复,共进行6个循环。而对照组成员在相应时间段内安静地待在休息室“躺平”即可。运动结束后,采集所有参与者的血清作为运动后血样。

两组参与者运动方案

接下来,研究者们检测了各组血清对人结肠癌细胞LoVo增殖能力的影响,结果显示,在运动组中,运动后血清比运动前血清培养的LoVo细胞活力下降了4.2%(P = 0.006);而“躺平”组运动后血清则使细胞活力增强了5.4%(P = 0.003)。

另外,与对照组相比,运动组血清使LoVo细胞的活力下降5.7%(P = 0.002)。由此可知,有氧运动后的血清能够显著抑制LoVo细胞增殖。

参与者运动后的血清可显著抑制LoVo结肠癌细胞的细胞活力

那么,运动后血清中究竟有何玄机呢,居然能够影响肠癌细胞活力?实验结果显示,经运动后血清孵育60分钟后,LoVo细胞内γ-H2AX(DNA损伤标志物)的表达水平下调了24.6%(P = 0.029)。

之前的研究表明,γ-H2AX是DNA双链断裂的标志物,它表达下调意味着细胞内DNA损伤程度降低、基因组稳定性增高、发生促癌性突变的可能性下降,这或许就是细胞增殖能力减弱的原因所在[11,12]。

看来,运动可能是通过调节细胞DNA损伤修复能力来抑制肠癌细胞增殖的。桥豆麻袋,这转折也太生硬了,运动是怎么管得到DNA损伤修复的呢?

运动后血清可下调LoVo细胞内γ-H2AX表达水平

研究继续,通过检测血清中几种主要细胞因子的浓度,科学家们发现,运动能够显著刺激人血清中的IL-6浓度升高24.6%(P = 0.002),而IL-8、TNF-α等的浓度在运动前后变化不大。

运动可显著刺激人血清IL-6升高

回顾既往研究,研究者们发现:在运动过程中,IL-6可由收缩肌产生并分泌进入血液循环[13],而短期的IL-6刺激,具有促进细胞DNA损伤修复、抑制细胞增殖的能力[14-16]。结合实验结果和既往研究报导,IL-6很可能就是运动调控细胞内DNA修复的“信使”。

为进一步验证此结论,研究人员用不同浓度的IL-6处理LoVo细胞,随后检测γ-H2AX表达水平及细胞活力。

结果显示,以10 pg/mL IL-6处理LoVo细胞,γ-H2AX表达下降20.4%(P = 0.014),细胞活力下降7.5%(P < 0.001);以100 pg/mL IL-6处理LoVo细胞,γ-H2AX表达下降32.1%(P < 0.001),细胞活力下降5.8%(P = 0.002)。这一结果提供了直接性证据,即IL-6可通过调节细胞DNA损伤修复抑制肠癌细胞增殖

IL-6可显著下调LoVo细胞内γ-H2AX的表达水平

至此,运动防治结直肠癌的生物学机制已基本明晰:中等强度的间歇性有氧运动,会刺激人体分泌IL-6,而IL-6能够促进细胞内DNA损伤修复,增强细胞基因组稳定性,从而抑制肠癌细胞增殖活力,发挥预防结直肠癌的作用。

运动通过促进IL-6分泌调节DNA损伤修复发挥抑癌作用