Nat Commun 空军军医大学唐都医院李妍教授/胡朗讲师团队揭示中等强度运动加剧高热量饮食状态下心脏脂毒性损伤

肥胖已成为全球公共卫生问题，严重影响人类健康与生活质量。肥胖作为一种全身代谢紊乱，可引发全身多器官系统损害，并与多种癌症正相关。心脏是肥胖相关并发症的主要受累器官。高热量饮食/肥胖会直接损害心脏代谢，导致左心室肥厚和心室舒张功能障碍的发生。热量限制和运动训练是对抗肥胖及其并发症的最常用策略。近期研究指出，间歇禁食可以显著降低心血管病风险并延长小鼠寿命。同样的，运动训练也可显著提高心肌的抗缺血损伤能力。然而，尚不清楚运动训练是否可以在发挥减重作用的同时，抵消高热量饮食引发的心脏功能损伤。

2025年1月12日，空军军医大学唐都医院李妍教授/胡朗讲师团队在Nature Communications期刊发表了题为“Moderate-Intensity Interval Exercise Exacerbates Cardiac Lipotoxicity in High-Fat, High-Calories Diet-Fed Mice”的研究论文。研究人员通过构建高热量饮食小鼠运动模型，联合多种功能监测和组学研究，首次报道了不同强度运动对高热量饮食小鼠心脏功能潜在的损伤效应，进一步揭示运动促使全身器官脂质重分配，引发心脏脂质代谢紊乱和脂毒性。本研究为临床高热量饮食以及肥胖人群科学制定运动策略提供理论依据。

首先，研究人员对小鼠进行高脂饮食喂养(60% calories from fat)构建小鼠高热量饮食模型。同时，参照既往文献，对小鼠进行中等强度跑步运动，监测小鼠体重、血糖、血脂、胰岛素水平和胰岛素敏感性等全身代谢状态改变。监测结果显示，中等强度运动有效阻止了高热量饮食诱发的小鼠体重增加，并改善了高热量饮食小鼠的全身代谢状态。心脏功能检测结果表明，8周高热量饮食引发了心脏舒张功能损伤，收缩功能仍然维持正常。然而，中等强度运动未能抵消高热量饮食引发的心脏功能损伤。相反，与未运动小鼠相比，中等强度运动进一步引发了心脏收缩功能损伤。心脏漂浮导管检测心脏功能进一步证实了中等强度运动对于高热量饮食小鼠心脏功能的损伤效应。 

为了进一步研究运动强度对于运动效果的影响，研究者设置了三个不同强度的运动强度(低等、中等、高等强度运动)。结果显示，随着运动强度的升高，其减重效果不断增强。然而，对于高热量饮食小鼠，中-高等强度运动表现出显著的心脏损伤效应，其中，高等强度运动引发的心脏功能损伤最为剧烈。相反，低等强度运动表现出心脏保护作用，改善了高热量饮食小鼠的心脏功能。 

接下来，研究者对这种反常现象的可能内在机制进行了研究。首先，研究者对高热量饮食小鼠运动训练后的心肌组织进行了代谢组学检测，结果显示，差异代谢物主要富集在脂质相关代谢物。分离的成年心肌细胞荧光染色结果和电镜检测结果也表明，中等强度运动进一步加重了高脂饮食小鼠的心脏脂质堆积。为了进一步探索心脏过度脂质堆积的来源，研究者利用¹³C同位素和荧光两种手段在体标记脂肪酸，结果显示：高热量饮食小鼠运动训练后，循环脂质从肝脏和脂肪组织向心肌和骨骼肌重新分布，加重了心肌的脂质负荷。 

最后，为了探索不同运动强度对于高热量饮食小鼠心脏代谢功能的影响，研究者采用多种手段(蛋白组学、转录组学、线粒体呼吸功能检测)对心脏代谢能力和代谢相关基因的表达进行了检测，结果显示：对于高热量饮食小鼠，运动训练在促进心肌脂质摄取的同时，损害了心脏的脂质代谢能力。线粒体功能和超微结构检测显示，运动训练导致高脂饮食小鼠心脏线粒体功能的进一步损伤和超微结构损伤。以上结果表明，运动训练加重了高热量饮食小鼠的心脏脂质负荷，过多的脂质摄取超过了心脏的脂质代谢能力，造成毒性脂质堆积和线粒体功能损伤。最终，这种脂质代谢的恶性循环引发了心脏功能异常。 

综上，本研究首次提出，在持续高热量饮食状态下，中等强度运动虽具有显著的减重效果并改善全身代谢状态，但会加重心脏脂质堆积损害心脏功能，其机制与运动引发的全身器官脂质重分配和心脏脂质代谢失衡有关。该研究对高热量饮食人群科学制定运动策略，避免运动诱导的器官损伤等负面效应具有重要指导意义。 

空军军医大学唐都医院心血管内科硕士研究生耿静、张晓亮和西安国际医学中心郭艳杰医生为该论文的共同第一作者，唐都医院心血管内科李妍教授与胡朗讲师为本论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队资助、空军军医大学“新飞计划”资助、唐都医院学科助推计划的大力支持。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-55917-8