运动如何对抗糖尿病损害的新证据

佐治亚医学院血管生物学中心的专家说，血管新生是形成新血管的能力，糖尿病不仅会损害现有的血管，还会阻碍这种面对疾病和损伤时生长新血管的先天能力。

内皮细胞排列在我们的血管中，对新血管的生长至关重要。

现在，MCG的科学家们第一次有证据表明，面对糖尿病，即使是45分钟的中等强度运动，也能使更多的外泌体，即充满生物活性物质的亚微观包裹，直接向这些细胞输送更多的蛋白质，ATp7A，它可以启动血管生成，他们在FASEB杂志上报道。

MCG的血管生物学家和心脏病学家Tohru Fukai博士说，就像我们所依赖的最复杂、最有效的输送服务一样，特别是在大流行期间，外泌体携带的东西取决于它们来自哪里和要去哪里。

虽然他和共同通讯作者MCG血管生物学家Masuko Ushio-Fukai博士还不确定这些有益的外泌体的来源，但很明显，它们的一个位置是内皮细胞，Fukai说。

在2型糖尿病的动物模型和一些50多岁的健康人群中，小鼠志愿者在轮子上跑步两周，人类志愿者在有氧运动期间，外泌体中附着在内皮细胞上的ATp7A水平都有所提高。

科学家们注意到，在这一点上，这种活动并没有显著影响老鼠的体重，但它也增加了内皮功能的标志，以及血管内皮生长因子等血管生成所需的因子。

Ushio-Fukai说，锻炼也增加了强大的、天然抗氧化剂细胞外超氧化物歧化酶(SOD3)的数量，但ATp7A的负载更重，它也被认为是向细胞传递必需的矿物铜，这是充分利用SOD3的关键。

SOD3是一种重要的天然抗氧化剂，由血管壁中的血管平滑肌细胞和骨骼肌细胞产生，它帮助我们保持健康的活性氧(ROS)水平。ROS是我们使用氧气的自然副产品，是一种重要的细胞信号，使多种功能得以实现。但在糖尿病患者中，高血糖会导致高ROS水平，从而阻碍重要的正常功能。

福井夫妇发现糖尿病患者的ATp7A水平降低。他们现在也有了一些第一手的证据，表明外泌体在静止的2型糖尿病动物模型的血浆中循环，当将其与人类内皮细胞放在一个培养皿中，以及在伤口愈合的动物模型中，实际上会损害血管生成。

科学家们认为，合成外泌体，作为药物传递机制已经在研究中，有一天可以作为“模拟运动”来提高患者在糖尿病损害其先天能力时生长新血管的能力。

事实上，他们已经产生了过度表达SOD3的外泌体，并在糖尿病小鼠模型中发现了血管生成和愈合的改善。

Ushio-Fukai指出，SOD3在内皮细胞中自然沉默，因此必须从其他细胞中获取，因此外泌体的输送很重要。Fukai说，然后SOD3必须在其被称为肝素结合域的自然位置与内皮细胞结合，而铜转运体ATp7A必须存在以使SOD3在那里发挥活性。Fukai指出，ATp7A和结合位点都是关键。例如，当他们从内皮细胞中移除结合位点时(这在自然界是可能发生的)，益处就丧失了。

一旦出现并激活，SOD3将ROS超氧化物转化为过氧化氢，即H2O2，这是另一种帮助支持正常内皮细胞功能的信号ROS。fukai夫妇曾报道过，在人类内皮细胞中，过表达SOD3通过增加H2O2促进血管生成。

由于内皮细胞经常使用大量的铜，铜的连接也贯穿于这一过程，而ATp7A(我们从坚果和全谷物等食物中摄入的重要矿物质的运输工具)依赖于铜本身。

体育锻炼，比如在跑步机上跑步或走路，会促使肌肉收缩，这反过来又会促使外泌体释放到血液中。

当Fukai在埃默里大学(Emory University)心脏病科做博士后时，他是第一个证明运动能增加SOD3活性的研究小组的成员。随着年龄的增长以及糖尿病和高血压等疾病的发生，SOD3水平会下降。

外泌体正在被研究作为生物标志物广泛的疾病，如癌症和糖尿病以及精确的治疗交付工具。例如，癌细胞产生的外泌体会被磨练回癌细胞。

根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and prevention)的数据，大约十分之一的美国人患有糖尿病。

Journal Reference:

Kareem Abdelsaid, Varadarajan Sudhahar, Ryan A. Harris, Archita Das, Seock‐Won Youn, Yutao Liu, Maggie McMenamin, Yali Hou, David Fulton, Mark W. Hamrick, Yaoliang Tang, Tohru Fukai, Masuko Ushio‐Fukai. Exercise improves angiogenic function of circulating exosomes in type 2 diabetes: Role of exosomal SOD3. The FASEB Journal, 2022; 36 (3) DOI: 10.1096/fj.202101323R