過度運動可能損害腦部功能

運動被廣泛認為是預防疾病和促進健康的有效途徑，包括延緩與年齡相關的認知衰退。然而，一些臨床研究表明，過度運動與認知能力下降之間存在關聯。但迄今為止，其潛在機制仍不清楚。

中南大學湘雅醫院的研究人員取得了一項突破性進展。 2025年12月3日，由羅向航和彭輝領導的內分泌科團隊在《美國醫學科學院院刊》（NPI）上發表了一篇論文。 細胞代謝 標題 過度劇烈運動會透過肌肉衍生的粒線體假體損害認知功能。他們的研究結果揭示了過度訓練如何損害認知功能，為「運動應該適度」的原則提供了新的科學證據。這項研究也解釋了為什麼一些高強度運動愛好者會出現記憶力衰退。

背景

運動與健康之間呈現「倒U型」或「J型」關係並非生理學上的新發現。極限耐力訓練可能導致心臟纖維化和暫時性免疫抑制等風險。近期的臨床觀察提示，過度運動也可能損害認知功能，但其生物機制尚不清楚。

科學家將目光轉向了突觸，它是認知功能的微觀基礎。突觸嚴重依賴附近的粒線體提供能量。當能量供應不足時，突觸的結構和功能就會退化，這標誌著認知衰退的早期階段。

另一個新興的研究領域是粒線體衍生囊泡（MDVs）。這些微小的囊泡在壓力條件下釋放，攜帶受損的粒線體蛋白或DNA。它們充當細胞和器官之間的「壓力信使」。先前，肌肉來源的MDVs對大腦記憶中心－海馬體的潛在影響尚未被研究。

方法和結果

從大數據到小鼠模型：證實J形曲線

研究團隊分析了英國生物銀行超過31萬名參與者的數據。在調整了年齡、教育程度和其他因素後，呈現出清晰的J型模式：整體身體活動量與認知風險相關，其中以劇烈運動的影響最為顯著。最佳運動量約為每週1216代謝當量分鐘，大致相當於每週進行四到五次每次30分鐘的高強度跑步。超過此閾值，認知風險就會增加。

在小鼠模型中，過度運動的動物在行為測試中表現出顯著的學習和記憶缺陷。顯微鏡觀察顯示，海馬體突觸密度降低且結構受損，證實過度訓練會導致突觸喪失和認知障礙。

肌肉來源的囊泡導致突觸功能障礙

骨骼肌是運動的主要器官，過度訓練後，骨骼肌中的粒線體出現腫脹。血液檢測顯示，富含粒線體蛋白和DNA的特殊囊泡水準升高，這些囊泡以PCNA相關因子為標誌。研究團隊將這些囊泡命名為「otMDVs」。

實驗表明，otMDVs能夠穿過血腦屏障並在海馬神經元中積聚。將otMDVs注射到健康小鼠體內會導致突觸喪失和認知功能下降。抑制otMDVs的產生即使在過度運動的情況下也能保護認知功能，這證明otMDVs是腦損傷的關鍵介質。

乳酸作為觸發因素

研究發現，乳酸是誘導otMDV釋放的觸發因子。只有長時間高強度運動並維持較高的乳酸水平才能導致otMDV釋放。直接注射乳酸可以重現這種效應，而減少乳酸生成則會抑制此效應。從機制上講，乳酸透過化學修飾作用影響轉錄因子ATF5，導致蛋白質和粒線體DNA異常包裝成otMDV。

雙重攻擊機制

一旦進入海馬神經元，otMDVs 就會透過兩種方式破壞突觸：

1. 物理幹擾PAF 蛋白劫持了粒線體的錨定位點，阻斷了能量供應。

2. 訊號中斷粒線體DNA活化了發炎通路，抑制了負責運輸粒線體的蛋白質KIF5。這種雙重打擊導致了能量危機和認知能力下降。

過度運動的更廣泛影響

除了認知方面的影響，過度訓練也會從多個方面損害身體：

• 肝纖維化過多的代謝廢物會加重肝臟負擔，增加脂肪肝和肝硬化的風險。

• 加速衰老氧化壓力會傷害DNA，導致肌肉流失和皮膚過早老化。

• 免疫力下降長期高強度運動會造成抵抗力下降的“開放窗口期”，使感染的可能性增加。

重點：適度運動

彭輝教授強調：“運動與健康的關係呈J型曲線。適度運動益處最大，但一旦超過閾值，益處就會迅速減少，甚至可能產生危害。”

過度運動不是指專業運動員的訓練，而是指一般人超越安全極限，例如每天跑步超過 10 公里或連續訓練數小時不休息。

健康運動的實用指南

• 控制強度選擇一些可以讓你輕鬆交談的活動，例如快走、慢跑、游泳或瑜珈。

• 管理持續時間成年人每週應進行 150-300 分鐘的運動，每次運動時間為 30-60 分鐘。

• 優先恢復確保睡眠7-8小時，補充蛋白質和水分，並讓肌肉休息至少48小時。

• 傾聽你的身體持續疲勞、頭暈或關節疼痛是過度訓練的警訊。

健康沒有捷徑。質量和平衡比極端的時間長短或強度更重要。

結論

這項研究揭示了過度運動與認知能力下降之間的一整套關聯事件：
長時間劇烈運動 → 肌肉中持續的乳酸累積 → ATF5 修飾 → 釋放攜帶有害蛋白質和 DNA 的 otMDV → otMDV 進入海馬體 → 突觸能量危機和結構損傷 → 學習和記憶受損。

訊息很明確：在追求「更高、更快、更強」的過程中，找到身體和大腦和諧運作的平衡才是通往健康的真正途徑。

參考

[1] Huang Y, Hu B, Liu Y, Xie LQ, Dai Y, An YZ, Peng XY, Cheng YL, Guo YF, Kuang WH, Xiao Y, Chen X, Zheng YJ, Xie GQ, Wang JP, Peng H, Luo XH. 過度劇烈運動會透過肌肉來源的粒線體替代物損害認知功能。 Cell Metab. 2025 年 12 月 3 日:S1550-4131(25)00486-3。 doi：10.1016/j.cmet.2025.11.002。 PMID：41344322。