论文标题：Mitochondrial Biosensorics Check-Up Is Crucial for Physical Fitness and Exercise Intervention Quality—Facts and Practical Recommendations

论文链接：https://www.mdpi.com/3042-5158/1/2/11

期刊名： Clinical Bioenergetics

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/clinbioenerg

一、引言

缺乏运动是全球慢性病高发的核心诱因，科学运动可有效防病、阻抑病情发展。但超出个人体能的高强度运动，易造成心脏损伤，甚至诱发心律失常性猝死。线粒体可塑性极强，可感知外界刺激、调控细胞稳态，守护机体健康，运动也是维护线粒体功能的核心方式。本文聚焦线粒体健康与运动能力、运动干预的双向关联，创新提出通过无创泪液多组学结合AI技术监测线粒体稳态，以此制定个性化运动方案、精准评估运动效果。

二、从真核生物的“能量工厂”到人体生命调控生物传感器：运动视角下线粒体功能重要性的演变

约 20 亿年前，地球氧气含量上升，原始真核生物内吞光合 α- 变形菌，逐步演化出线粒体，作为机体的产能细胞器。这一进化过程大幅提升了生命体的能量供给，推动生物不断发育演化，最终形成高度有序的生命结构，也为后续人类的进化奠定了基础。现代医学认为，人体整体有氧能力是决定健康水平与寿命的关键因素，主要体现在心肺功能与骨骼肌状态上。大量研究证实，长期坚持运动的人群，对心血管疾病、代谢疾病、神经退行性疾病及肿瘤的抵抗力更强，寿命显著优于久坐人群。因此，跑步被视为长寿医学的重要支撑。运动的健康保护效应，依托于线粒体的健康状态与更新再生能力。线粒体可全方位感知内外环境压力，调控机体应激反应，维持细胞增殖、存活与衰老、凋亡的动态平衡。由此可见，线粒体对监测和预判运动训练对人体健康的影响具有重要意义。

三、线粒体健康更新与机体健康的双向核心关系

线粒体的生理稳态与更新再生，是各年龄段人群维持生理储备、保持身心健康的关键。衰老加速会引发线粒体与细胞自噬功能衰退，阻碍线粒体更新，促使受损线粒体过量产生活性氧，诱发系统性炎性衰老，形成线粒体恶性循环，造成亚细胞结构不可逆损伤与细胞碎片堆积。人体自30岁起，大脑、心脏、肌肉等组织便会出现这类衰老相关病理改变。运动是科学有效的非药物干预方式，可全面促进线粒体更新、激活抗衰老机制，其中有氧运动能显著刺激线粒体自噬与循环再生。但运动效果存在显著个体差异，受机体营养状态和运动时长影响，盲目进行高强度、陌生运动易造成组织损伤、炎症激活与躯体疼痛，因此运动形式、强度、频率和时长均需个体化定制并接受专业指导。相关研究表明，衰老基本不会改变线粒体的呼吸功能与含量，终身坚持运动可提升线粒体的数量与质量，且线粒体呼吸水平与人体肌肉力量、躯体功能呈正相关。同时，衰老不会升高机体过氧化氢释放量，而运动人群的过氧化氢释放量相对更高。此外，衰老不影响线粒体钙摄取能力，但40岁以上运动人群的线粒体钙摄取水平显著优于久坐人群，这一特征也为中老年个性化运动方案的制定提供了重要依据。

四、线粒体多组学对耐力运动训练的反应具有高度组织特异性

有氧运动一般能够提高骨骼肌线粒体的 ATP 产能、体积与数量，但动物多组学研究证实，线粒体对运动的响应存在组织特异性。线粒体可塑性高，可根据不同器官功能，快速响应组织特异性急性代谢应激。

大脑、小肠、脾脏的线粒体多组学变化最弱。大脑本身线粒体丰富、静息耗能高，运动过程中代谢需求增幅有限。心脏和骨骼肌收缩时能量需求激增，线粒体 ATP 合成显著上调；骨骼肌、心脏、肝脏、结肠、肾上腺、脂肪组织及血液的分子改变最为突出，反映线粒体适应耐力训练，参与应激调控、能量代谢、信号传导与代谢重编程。

线粒体应激反应调控交感-肾上腺髓质通路，调节儿茶酚胺、皮质醇水平，减轻急性应激。肝脏线粒体主导脂肪氧化，保障三羧酸循环与糖异生，维持血糖稳态；耐力训练能够提升肝脏线粒体功能品质，该作用可不依赖线粒体数量增多，且运动带来的分子变化与肝硬化的病理改变相反。棕色脂肪线粒体参与冷诱导产热、维持体温，耐力训练可显著重塑其多组学特征，与专业运动员的能量保存机制相吻合。

五、运动训练的类型、强度、频率及时长：基于个体特征的个性化方案制定

运动可降低全因死亡风险，实现一级防病、二级延缓疾病进展，但需平衡运动与恢复。运动可通过强度、频率、时长实现个体化量化调控，不同人群分层运动建议如下：

1.各年龄段健康成年人：可选择中等或高强度心肺运动，搭配每周 2-3 次抗阻、神经运动训练及柔韧性训练。方案需结合自身情况调整，配合专业指导，线粒体相关营养制剂需经个体健康评估后使用。

2.自然健美人群：目标肌群每周训练≥2 次，每组重复 6-12 次，组间休息 1-3 分钟，配合有氧减脂；高强度训练保证充分恢复，不推荐空腹有氧。

3.成人肥胖人群：中等强度有氧运动用于减重减脂；中?高强度抗阻训练保护瘦体重；有氧、抗阻或组合训练均可改善代谢，必要时可在监护下进行高强度间歇训练，同时兼顾心理、饮食等综合干预。

4.注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童：药物联合运动干预，有氧运动、持续运动搭配冥想可调节神经递质、改善神经可塑性；间歇训练可改善脑线粒体能量状态，缓解病症。

5.周围神经病变患者：推荐耐力训练联合感觉运动训练，需对患者分层；化疗相关周围神经病变重点开展感觉运动训练，线粒体导向的 3PM 方案适用于个体化康复。

6.多发性硬化患者：抗阻结合有氧运动，改善生活质量、平衡及步行能力，缓解慢性疲劳。

7.长新冠综合征患者：采用循序渐进的分级康复，1-8 周优先半卧位 / 卧位低强度运动，9-12 周过渡到步行慢跑，可选用肺康复、抗阻训练等，逐步提升运动负荷，防止运动后不适。

六、体能与运动干预质量：线粒体生物传感的个体化检测（结语）

运动是有效的非药物干预方式，可更新线粒体、发挥抗衰老作用，有氧运动能促进线粒体自噬与再生，但效果因人而异，不当运动易引发损伤与炎症。运动的类型、强度等需依托 AI 健康评估，实行个体化处方与专业指导。

线粒体的生物传感及质量控制，对预测诊断、个体化健康防护十分关键，应以此为依据优化普通人群、亚健康易感人群、肌少症及心功能减退群体的运动与康复方案。

推荐开展数字健康监测，采用泪液多组学结合 AI 解读的无创技术，监测线粒体稳态，用于制定训练计划、评估运动成效。国际专家认可线粒体相关营养制剂，但必须结合个体健康风险评估进行个性化选用。上述创新模式包含三大核心支柱（见图 1）。

图1. 基于 3PM 理念的创新策略，依托高精度线粒体生物传感技术完善健康促进型体力活动的综合管理；各项保护干预措施均依据个体特征进行定制化设计。

Golubnitschaja, O. Mitochondrial Biosensorics Check-Up Is Crucial for Physical Fitness and Exercise Intervention Quality—Facts and Practical Recommendations. Clin. Bioenerg. 2025, 1, 11.

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Sergej M. Ostojic

1. Department of Nutritional Sciences, Texas Tech University, 1301 Akron Ave, Lubbock, TX 79409, USA

2. Faculty of Health Sciences, University of Pécs, Vörösmarty M. Str. 4, H-7621 Pécs, Hungary

3. Department of Nutrition and Public Health, University of Agder, Universitetsveien 25, 4604 Kristiansand, Norway

Clinical Bioenergetics（ISSN:3042-5158）是一个致力于推进生物能量学在人类健康和疾病领域的研究的同行评审、开放获取的国际性期刊，由MDPI在线出版。本刊关注能量代谢的基础和应用方面，尤其侧重于生理和病理条件下生物能量系统的机制、功能障碍和治疗性调控。期刊旨在成为一个专门的平台，促进整合性和转化性生物能量学研究，连接基础发现和临床应用。

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Acceptance to Publication：7 Days