運動后“快樂感”真相！PNAS：血液酸化觸發(fā)POMC與sEVs“精準對接”，革新激素轉運與內(nèi)分泌調(diào)控

每次高強度運動后，那種通體舒暢、壓力消散的感覺總能讓人欲罷不能。這背后不僅是汗水的釋放，更藏著人體激素調(diào)控的精密玄機。前阿黑皮素原（POMC）作為人體關鍵的激素前體，能加工生成β內(nèi)啡肽、促腎上腺皮質(zhì)激素、促黑素等多種活性物質(zhì)，通過黑皮質(zhì)素受體（MC1-5）和阿片受體調(diào)控能量平衡、疼痛感知等核心生理過程。但運動究竟如何精準調(diào)控POMC的分布與信號傳導，長期以來一直是未解之謎。

近日，發(fā)表于

PNAS

研究團隊首先對健康成年人血漿中的POMC與小細胞外囊泡（sEVs）的相互作用展開系統(tǒng)分析。sEVs是直徑30至200納米的膜結合納米結構，廣泛存在于體液中，可攜帶蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)參與細胞間通訊。

結果發(fā)現(xiàn)，血漿中未加工的全長POMC濃度遠高于其成熟活性肽（如促腎上腺皮質(zhì)激素、β內(nèi)啡肽），且部分POMC可與sEVs結合，這些sEVs同時表達sEV標志物CD9或CD63，說明POMC并非僅以游離形式存在于循環(huán)中。

值得關注的是，15名健康受試者進行50分鐘高強度跑步（心率達到年齡調(diào)整后最大值的76%至96%）后，血漿POMC總量和sEVs濃度均未發(fā)生顯著變化，但與sEVs結合的POMC比例卻激增四倍，且該效應在休息30分鐘后部分逆轉，呈現(xiàn)明顯的可逆性特征。

劇烈運動后，與血漿sEVs結合的POMC比例增加

為探究POMC與sEVs結合的分子基礎，研究人員檢測發(fā)現(xiàn)sEVs表面表達多種POMC相關受體，包括MC1-R、MC2-R、MC3-R、MC4-R、MC5-R及μ阿片受體（MOR）。進一步的免疫共沉淀和超高分辨率顯微鏡分析證實，POMC優(yōu)先與sEVs表面的MC1-R結合，其次是MC3-R，與其他受體的結合則極微弱。

血漿sEVs表達POMC衍生激素的受體

細胞來源分析顯示，攜帶MC1-R的sEVs主要源自血小板/巨核細胞（60.3%）和白細胞（包括粒細胞、單核細胞、T細胞等），其中血小板/巨核細胞來源的sEVs占MC1-R陽性sEVs的49.0%，提示造血細胞是這類功能型sEVs的主要產(chǎn)生者。運動后，粒細胞與POMC的結合水平幾乎翻倍，進一步佐證了免疫細胞在該調(diào)控通路中的作用。

表達激素受體的sEVs源自白細胞和血小板

功能驗證實驗中，研究團隊通過Transwell模型和類血腦屏障微流控芯片（SynBBB? 3-PLEX）證實，與sEVs結合的POMC穿過內(nèi)皮細胞單層的效率是游離POMC的兩倍，且能成功跨越結構更復雜的血腦屏障，而游離POMC則無法實現(xiàn)這一轉運。此外，sEVs結合型POMC還能有效誘導B16-F10黑色素瘤細胞產(chǎn)生黑色素，與POMC衍生促黑素的生理功能一致，表明其生物活性得以完整保留。

POMC穿過血腦屏障或內(nèi)皮屏障并刺激黑色素生成

該機制的核心驅動因素被證實是運動誘導的血液酸化。正常生理狀態(tài)下，運動時血液pH可從7.4降至6.8，且酸度與運動強度呈正相關。實驗顯示，當人工將血漿pH從7.4逐步降至6.8時，POMC與sEVs的結合率從2.6%升至23.7%；而在pH恒定條件下，降低pH與提高POMC濃度對結合率的提升效應相當。

分子動力學模擬揭示，血液酸化會導致POMC中α-MSH結構域的組氨酸殘基質(zhì)子化，引發(fā)構象改變，使β-MSH結構域暴露，從而更易與sEVs表面的MC受體結合。這一構象變化具有pH依賴性，在酸性環(huán)境下更穩(wěn)定，且結合后不易解離。

研究發(fā)現(xiàn)及潛在下游效應總結

綜上，這項研究表明運動通過血液酸化調(diào)控POMC與sEVs的結合，構建了全新的內(nèi)分泌調(diào)控路徑。該機制既解釋了運動如何精準調(diào)節(jié)激素轉運，又揭示了sEVs在內(nèi)分泌系統(tǒng)中的關鍵作用——通過與POMC結合，既實現(xiàn)激素前體的高效靶向轉運，又保障其生物活性。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對運動健康益處的認知，更為代謝疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等相關病癥的治療提供了新靶點。未來，或許可通過調(diào)控這一通路優(yōu)化激素相關藥物的遞送效率，讓運動的健康價值在醫(yī)療領域得到更廣泛的延伸，為人類健康帶來更多可能。

參考資料：

[1]Santos MF, Randa J, Tai D, et al. Physical exercise increases binding of POMC to blood extracellular vesicles. Proc Natl Acad Sci U S A. 2025;122(51):e2525044122. doi:10.1073/pnas.2525044122

來源 | 生物谷

撰文 | 生物谷

編輯 | 木白

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