多做运动还有这种好处！减轻肝脏损伤

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运动已经被广泛地证明可以维持和恢复机体、组织、细胞和分子水平的内稳态，以预防或抑制多种疾病如肿瘤、心脏病、高血压、糖尿病等。在临床实践中，高水平的体能储备已经越来越多的被认为是一项有利于手术预后的指标，预康复性训练 (Prehabilitation) 这一概念，即系统的提高患者术前的心血管储备能力从而提高全身应对术中可能存在的系统性失调的耐受。引起了世界各地的医疗机构越来越多的关注。然而，目前针对术前运动疗法保护肝脏等局部器官免受炎症损伤的研究还十分缺乏，阻碍了这种易于使用且兼具经济性的非药物治疗策略的广泛应用。了解术前运动疗法的潜在机制将有助于充分发挥其潜力，更重要的是，有助于针对运动不耐受患者研究设计潜在的药理学治疗靶点。

2021年6月14日，来自俄亥俄州立大学黄海/Allan Tsung/邓美虹研究团队在Nature Metabolism发表题为 Preoperative exercise therapy triggers anti-inflammatory trained immunity of Kupffer cells through metabolic reprogramming的研究论文，通过单细胞测序 (Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)、基于质谱流式细胞术 (CyTOF) 、SeahorseTM及Metabolomics等技术对肝脏巨噬细胞，即枯否细胞（Kupffer Cells, KCs）在运动前后肝脏缺血再灌注损伤中的作用进行了系统研究，发现了术前运动可直接减轻肝脏手术中常见的缺血再灌注损伤，并发现KCs在其中发挥关键作用【1】。

本文作者重点关注肝脏手术过程中的炎症反应及肝脏损伤。肝脏缺血再灌注 (Liver ischemia/reperfusion injury, I/R) 损伤常见于肝移植、肝脏部分切除术、失血性休克等，是困扰手术成败和导致患者死亡的重要原因。现有治疗策略在预防肝脏I/R损伤或显著逆转肝脏I/R损伤等方面收效甚微，因此，对于接受肝脏手术的患者，尤其是有肝功能减退等既往肝病背景的患者，尤其需要更为可靠、有效的治疗方法。

作者使用小鼠肝脏I/R损伤模型，模拟临床肝脏手术中I/R损伤，发现4周的术前有氧运动可以显著保护肝脏免受肝脏I/R后的炎症损伤，这种保护效果在完成术前运动疗法后的7天内仍然存在。作者更进一步利用单细胞测序 (Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq) 及基于质谱流式细胞术 (CyTOF) 等技术进一步研究发现运动对肝脏免疫微环境有影响。即参与术前运动的小鼠肝脏巨噬细胞即枯否细胞显著增加，且运动组促使小鼠肝脏枯否细胞具有显著抗炎表型。

术前运动如何预防肝脏手术并发症【2】

运动训练已被证明能够启动多种细胞的代谢重编程【3】。免疫细胞的代谢状况对其炎症表型至关重要，例如，促炎巨噬细胞通过有氧糖酵解获得能量，而抗炎巨噬细胞通过氧化磷酸化获得能量【4】。基于此，作者使用Seahorse及Metabolomics等技术更进一步分析运动前后肝脏KCs，研究发现，运动对肝脏KCs的代谢环境有影响，即术前运动可以使巨噬细胞获得能量的的方式由促炎的有氧糖酵解转变为抑制炎症的氧化磷酸化。

Trained Immunity是指固有免疫系统获得免疫记忆，即当固有免疫细胞在遇到第一次 “刺激”时经历长期的功能重编程后返回到非激活状态下，如果遇到第二次“刺激”，则会强劲地重新激活，并展示出高度的适应性免疫特性【5】。研究机制发现运动增加了Itaconate的水平，Itaconate是TCA循环中的一种抗炎代谢产物。Itaconate通过Nrf2分子信号通路将KCs“训练”成具有抗炎作用的巨噬细胞，即运动通过对Itaconate的代谢重编程诱导出肝脏KCs获得具有抗炎作用的trained immunity，最终改善肝脏I/R后的炎症损伤。

俄亥俄州立大学外科系黄海助理教授、Allan Tsung教授、邓美虹副教授为该论文共同通讯作者，博士后张洪基为论文第一作者。

“我们的研究为临床应对手术应激提供了新的思路，也发现了相应的细胞和分子靶点，可用于潜在的药物开发来模拟这种术前运动治疗策略，使运动不耐受的患者也能受益。” 黄海助理教授表示，“也希望通过我们的研究来再次呼吁大家坚持运动是对健康有益的”。

实验室现招聘博士后1-2名，访问学者1-2名。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42255-021-00402-x

制版人：十一

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