上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
据调查，62%的男性和46%的女性希望自己能更高一些。 儿童和青少年时期骨骼长度和质量的获得在决定成年期身高和骨骼健康方面发挥着至关重要的作用。因此，该领域的首要目标是确保儿童达到其最大的遗传生长潜力。
众所周知，有多种外部和可改变的因素会影响骨骼生长，包括钙、维生素D等营养元素以及运动锻炼。特别是运动锻炼有潜力增强骨骼质量和强度，最终导致更好的骨骼形成。值得注意的是，运动的时间段是影响运动生理效应的重要变量之一。运动的效果可能会因一天中的时间不同而有所差异，这凸显了在设计运动干预措施时需要考虑这一因素的重要性。例如，有研究显示，在改善2型糖尿病患者的血糖水平方面，下午运动比早上运动更有效。而规律的晨练对超重或肥胖人群有益，因为它可以提高运动依从性，有助于体重管理。但不同的运动时间段对骨骼生长的潜在影响和机制尚未得到充分研究。
2024年5月28日，华中科技大学同济医学院附属协和医院陈莉莉教授团队在 Nature 子刊Nature Metabolism上发表了题为： Time of exercise differentially impacts bone growth in mice 的研究论文。
该研究发现，在不同时间段运动，对骨骼生长有不同影响，小鼠在活跃期早期（相当于人类早晨）运动，相比其他时间段能够最大程度增加骨骼长度和质量。
骨骼的生长主要是通过生长板的增殖区和肥大区内的软骨细胞的活动实现的。这些软骨细胞负责产生和组织细胞外基质，最终导致骨骼的形成和延长。这些软骨细胞在胎儿期和出生后生长期间会经历营养供应和能量消耗的周期性波动。葡萄糖氧化减少会导致能量短缺，限制增殖，阻碍蛋白质折叠，减少胶原蛋白合成。此外，三羧酸循环（TCA）中ATP合成的抑制会延迟软骨细胞的成熟。
运动锻炼对骨骼代谢和全身能量稳态有益。几种分子机制，例如AMP-激活的蛋白激酶（AMPK）和SIRT（去乙酰化酶），共同调节关键细胞代谢，以满足运动期间的细胞需求。值得注意的是，这些生物学过程具有昼夜节律性，由生物钟控制。这些因素之间的相互作用可能导致人在一天中的不同时间对运动训练产生不同的生理适应。因此，研究运动是否在特定时间段内影响骨骼生长，可以利用这一信息来优化骨骼生长的潜在益处。
在这项最新研究中，研究团队对小鼠在一天中的不同时间进行运动后骨骼的生长情况进行了比较分析。
具体来说，研究团队将一天的24小时分为6个时间段（ZT1、ZT5、ZT9、ZT13、ZT17、ZT21），让不同分组的小鼠分别在6个时间段里中的1个时间段里运动30分钟，每周运动5天，持续5周。
研究结果表明，在ZT13时间段运动的小鼠的骨骼长度和质量比其他时间段表现出更显著的增加， 相比对照组，在ZT13时间段运动的小鼠的股骨长度增加了5%，骨体积分数增加了26%，骨小梁厚度增加了54% 。
与人类的活动时间相反，小鼠鼠昼伏夜出的，因此，夜间是小鼠的活跃时间，相当于人类的白天，小鼠的ZT13时间段为活动期早期，相当于人类的早晨。
通过高通量转录组学和代谢组学研究，研究团队证明了活跃期早期的运动上调了与骨骼生长相关的基因的表达，并诱导了与骨骼代谢相关的昼夜节律。此外，该研究还发现，活跃期早期的运动通过增加氧化磷酸化（OXPHOS）增强了骨骼生长。值得注意的是，OXPHOS激活剂能够有效增加骨骼长度和质量。
预测不同时间段运动如何促进骨骼生长的分子网络
最后，研究团队构建了一个信号网络，以预测不同时间段运动对骨骼生长的影响。总的来说，这项研究揭示了运动生理学的复杂性，为提高骨骼健康提供了有价值的见解，并可能具有重要的治疗意义。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s42255-024-01057-0
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