糖尿病是一种代表性的慢性代谢性疾病。其发生与肥胖及健康状况密切相关。现在它已成为一个全球性的公共卫生问题。因此，石冬云课题组以糖尿病为切入点，开展氧化还原平衡的相关研究。
2型糖尿病的特点是体内糖代谢异常，导致高血糖，其根源与肝脏氧化还原失衡有关。运动和抗氧化剂补充作为糖尿病的非药物治疗策略引起了越来越多的关注。但现实中，也有糖尿病患者或其他慢性病患者希望通过运动来改善健康，甚至对疾病治疗产生作用。但有的人却没有效果，反而病情加重，因此有人怀疑运动是否有益。运动在某些情况下对健康有益，但运动并不适合所有人，不适合的运动会损害身体健康。缺乏确定适当运动量的指标限制了运动疗法的益处。此外，抗氧化营养干预和运动在自由基研究中显示出相反的作用机制，抗氧化剂和运动的结合有时会抵消彼此的益处。
目前尚不清楚什么情况下运动和抗氧化干预对人体有益，以及哪种干预适合哪类人群。因此，有必要寻找一种新的能够区分个体差异、指导个性化干预的评价方法。近日，复旦大学基础医学院石东云教授课题组等人在《eLife》杂志上发表了题为：Hepatic AMPKsignalingactivationinresponstodynamicREDOXbalanceisabiomarkerofexemoringto Improve血糖控制的研究论文。
通过比较2型糖尿病大鼠的运动和抗氧化干预，该研究首次发现适度运动可以通过增加代偿性抗氧化能力来实现肝脏中更高水平的氧化还原平衡。相比之下，抗氧化干预通过抑制氧化应激来实现低水平的氧化还原平衡。这两种干预措施都可以通过激活肝脏 AMPK 信号传导促进葡萄糖分解代谢并抑制糖异生，从而改善糖尿病并维持健康的体内平衡。该论文还入选《eLife 摘要》科学文摘评审报告。
图1：运动和抗氧化干预的不同机制模型（来源：Wu ML.et al., eLife, 2022）
适量运动可以减轻许多疾病的症状，包括精神、神经、代谢、心血管、肺部、肌肉骨骼，甚至癌症[1]。然而，目前还没有合适的生物标志物来定义适度和过度运动。作者前期工作发现调节肝脏的氧化还原平衡可以改善血糖控制[2]。在这项研究中，作者发现运动过程中，运动产生的不同水平的ROS对肝脏中AMPK的活性和表达有不同的调节作用。适度运动产生的ROS促进肝脏AMPK谷胱甘肽的激活。然而，过度运动会损害线粒体功能，增加氧化损伤，并抑制 AMPK 活性和表达。
研究团队首次提出AMPK激活/降解结合氧化损伤指标可以作为糖尿病运动干预过程中氧化还原状态变化的“哨兵生物标志物”进行研究，并可用于分析和区分氧化还原状态。适度运动与过度运动的平衡。指导适当运动或抗氧化干预的状态阈值。
图2：AMPK可作为糖尿病运动和抗氧化治疗的前哨生物标志物（来源：Wu ML.et al., eLife, 2022）
本研究发现氧化还原平衡哨兵标志物，有助于科学定义氧化还原平衡状态；作者用钟形曲线描述了运动和抗氧化干预下活性氧（ROS）与生理功能之间的关系，这也令人信服地表明运动和抗氧化干预需要个体化。对于亚健康和糖尿病前期人群，可以坚持规律、适度的运动，以恢复健康的体内平衡。轻症患者可以在氧化还原平衡范围内选择适度运动和/或抗氧化干预。对于更严重的糖尿病，可以使用抗氧化干预，但运动干预可能不适合。运动强度还应根据人的年龄/体质，跟踪观察运动过程中氧化还原状态的动态变化，从而精细调整运动强度。
AMPK前哨标记物的发现为氧化还原平衡指导抗氧化和运动对糖尿病患者进行个性化有效干预和调节提供了理论依据；对于亚健康等疾病的有效防治也具有指导意义。
史东云教授为本文通讯作者。这项工作由我国自由基医学资深专家、复旦大学上海医学院刘善林教授精心指导，并与复旦大学基础医学院、氧化还原医学中心相关专家合作完成华东师范大学. 。该研究也是响应象山科学会议“氧化还原平衡与重大疾病防治新策略”专家共识所做的突破性工作的一部分。该研究得到了国家自然科学基金委的资助。
参考文献： 1. 栾新，田新，张辉，黄瑞，李宁，陈鹏，等。运动作为各种疾病患者的良方。运动健康科学杂志。 2019;8(5):422- 41. 2. 吴敏, 廖琳, 蒋琳, 张成, 高华, 乔琳, 等.肝脏靶向 Nano-MitoPBN 通过改善线粒体氧化还原平衡使葡萄糖代谢正常化。生物材料。 2019；222：119457。
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