我們都知道我們應該運動。但很少有人意識到，對於我們大多數人來說，積極鍛鍊是改善或維持健康的最重要的事情。有規律的運動不僅可以降低患心臟病、中風和糖尿病的風險，還可以預防某些癌症，改善情緒，強健骨骼，增強肌肉，擴大肺活量，降低跌倒和骨折的風險，並有助於控制體重。而這些僅僅是一些比較常見的效果。
過去五年中，研究的爆炸式增長進一步擴充套件了這些觀察結果。 除此之外，運動似乎還能提升腦力——特別是執行需要注意力、組織和計劃的任務的能力，減輕某些人的抑鬱和焦慮症狀，並增強免疫系統檢測和抵禦某些型別癌症的能力。 此外，研究人員正從描述有規律的體育運動的總體健康益處，轉向詳細描述細胞和分子水平上針對特定疾病（如動脈粥樣硬化和糖尿病）發生的積極變化。
旨在追蹤人體內各種系統（心血管、消化、內分泌和神經系統，僅舉幾例）受運動影響的多種方式（無論大小）的研究表明，益處很可能來自於生理學許多方面的輕微到中等程度的改善，而不是少數過程（特別是細胞和組織）的巨大有利影響。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您將幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
研究人員也逐漸意識到，人們不必成為鐵人三項運動員也能獲得運動的好處。 二十年前，預防保健專家幾乎完全關注劇烈運動帶來的益處。 今天，他們也強調持續進行適度運動的價值。 我們中的一位（Manson）幫助證明了在大型護士健康研究和婦女健康倡議中，適度和劇烈運動對幾種健康結果具有相當的好處。 根據這些專案和其他專案的資料，最新的美國運動指南（於 2008 年釋出）建議每週至少進行 5 天或更多天（或每週 75 分鐘的劇烈運動，如慢跑）相當於至少 30 分鐘的適度運動，如快走，以及每週至少 2 天進行 30 分鐘的肌肉強化運動。
仔細觀察一些最令人興奮的發現，可以初步瞭解運動保護我們身體並使其良好運轉的那些不太明顯的方式。
即時效果
為了充分理解最新的發現，瞭解身體通常如何對增加的身體需求做出反應會有所幫助。 運動對不同的人意味著不同的事情。 從雪鞋行走、游泳到在海灘上快走，運動可以採取多種形式，強度級別也各不相同。 有氧運動是指顯著增加肌肉所需氧氣量的運動型別，需要肺部更努力地工作。 它的健康益處也是最容易理解的。 但是，更靜態的運動形式（如舉重或練習平衡）也有其作用。
科學家們已經開發出相當嚴格的方法來測量研究實驗室中有氧運動的強度。 一種有效且成本低得多的方法，可以在實驗室外測量您推動身體的程度，那就是談話測試。 當您的心跳開始加快並且呼吸變得更加急促時，適度運動就開始了。 如果您在運動時仍然可以說話或背誦詩歌，那麼您仍然處於適度水平。 如果您一次只能發出一個或兩個字，那麼您就是在劇烈運動。 在另一端，如果您在運動時可以唱歌，那麼您正在以輕微的強度水平運動。
每當一個人加快步伐時，神經系統就會讓身體的所有器官做好行動準備。 最初，個體可能會注意到意識的增強、心率加快、呼吸加快和輕微出汗。 在內部，流向那些對運動不重要的器官（如胃腸道和腎臟）的血液減少。 與此同時，活動肌肉中的血管會張開，確保有足夠的富氧血液流向那些工作最多的肌肉。
一旦進入肌肉細胞，氧氣就會擴散到稱為線粒體的細胞結構中，線粒體利用氧氣為細胞產生能量。 這個過程的基本燃料是糖分子葡萄糖，身體透過分解較大的食物顆粒並在消化過程中吸收葡萄糖來產生葡萄糖。 線上粒體中向葡萄糖新增氧氣會引發一種高效的燃燒。 當氧氣充足時，線粒體每葡萄糖分子產生的能量幾乎是在沒有氧氣的情況下產生的能量的 20 倍。
來源：Brown Bird Design
身體首先燃燒以糖原形式儲存的葡萄糖分子，糖原主要存在於肝臟和肌肉中。 但是，隨著運動的繼續，可用的糖原儲備會耗盡，甘油三酯（一種脂肪）分子會成為主要的燃料來源。 所有這些內部燃燒都會產生某些副產品，如乳酸和二氧化碳，它們從肌肉滲入血液，身體的其他部位會感知到它們。 這些廢物濃度的增加會促使大腦、肺部和心臟發生進一步的生化反應，最終使這些化合物的去除更加高效，減少疲勞。
一旦體育活動成為日常習慣，運動的好處就會真正開始積累。 身體會適應不斷增加的需求，隨著個體變得更加健康，耐力也會增強。 例如，肺部會處理更多的氧氣，因為每次呼吸都會變得更深，心臟每次跳動都會泵出更多的血液。 這些適應通常在達到或超過聯邦體育活動指南後的幾周內開始顯現，也會導致生物學上的變化，從而改善長期健康。
分子變化
大量的資料可以證明運動對從主要器官系統到各種基因如何開啟或關閉的所有方面的影響。 資訊圖中概述了一些頂級結論，該資訊圖與本文一起提供[請參閱上面的“運動甚至有益於身體的隱蔽部位”]。 但我們將在此重點關注一些新發現的機制，這些機制有助於解釋為什麼運動可以擴充套件我們的認知能力、提高我們控制血糖水平的能力並增強我們的心血管系統。 這些變化對日常生活質量的影響比幾乎任何其他運動益處都要大。
運動員長期以來都知道運動可以提升他們的情緒和心理健康。 然而，直到 2008 年，科學家們才能夠直接測量所謂的跑步者的快感——一種在長時間運動後產生的欣快感。 他們不僅表明，大腦在長跑過程中釋放了更多的內啡肽（類似於阿片類藥物的激素，會引發愉悅的感覺），而且還確定這些化合物在大腦中負責強烈情緒的區域活躍。 （以前的工作只檢測到血液中的內啡肽激增，這與大腦的變化無關。）
最近，研究人員將重點放在大腦中的化學變化上，透過這些變化，運動可以增強我們的注意力、思考和決策能力。 2011 年，一項針對 120 名 60 多歲和 70 多歲人群的隨機對照試驗表明，運動可以增加大腦中稱為海馬體的某個部分的大小。 該研究的作者指出，受運動影響的海馬體的特定部分是讓人記住熟悉環境的部分； 它也是大腦中少數幾個產生新神經細胞的區域之一——至少在老鼠身上是這樣。 新生的神經元被認為有助於區分相似但不同的事件和事物。 動物研究進一步表明，運動會增加負責觸發這些新神經元生長的化學物質的水平——一種稱為腦源性神經營養因子或 BDNF 的分子。 最近，動物研究已經確定了海馬體中產生的一種蛋白質，該蛋白質負責增加 BDNF 表達並開啟與認知相關的基因。 研究人員希望開發一種可注射形式的這種蛋白質，稱為鳶尾素，最終可用於增強大腦保護途徑。
現在，研究正在挑戰我們之前對運動如何預防心臟病的認知。 科學家最初認為，常規活動主要透過降低血壓和降低血液中低密度脂蛋白膽固醇（也稱為壞膽固醇）的含量，同時提高高密度脂蛋白膽固醇（好膽固醇）的含量來降低心血管風險。 這個結論只是部分正確。 運動確實可以顯著降低某些人的血壓，但對於大多數人來說，運動的這種益處相對較小。 此外，運動——尤其是抗阻運動，如舉重訓練——可以提高高密度脂蛋白膽固醇，這種變化通常需要幾個月才能顯現，儘管效果相當有限——大約幾個百分點。
進一步的調查表明，更重要的低密度脂蛋白相關影響與運動如何改變分子的特性有關，而不是減少血液中的含量。 從技術上講，低密度脂蛋白與膽固醇不是同義詞； 相反，它像送貨卡車運送雜貨一樣，在血液中攜帶膽固醇。 （膽固醇由脂肪製成，無法溶解在血液的水性環境中，因此必須包裝在可以溶解的東西中。） 低密度脂蛋白顆粒也有各種尺寸，就像雜貨可以用小型貨車或大型卡車運送一樣。
在過去的幾年裡，越來越多的科學家發現，較小的低密度脂蛋白分子尤其危險。 例如，它們傾向於失去電子，然後電子會在血管周圍反彈，損害其他分子和細胞（想想駕駛破舊麵包車的瘋狂司機）。 另一方面，較大的低密度脂蛋白分子則更加穩定，並且在血液中漂浮而不會撞到任何東西（更類似於配備專業司機的大型、維護良好的卡車）。
現在的研究表明，運動會增加較大、更安全的低密度脂蛋白分子的數量，同時減少較小、危險的低密度脂蛋白分子的數量，並且它透過提高脂肪和肌肉組織中一種稱為脂蛋白脂肪酶的酶的活性來改變這種比例。 血液中膽固醇含量相同但身體活動水平不同的人，其患心臟病的風險狀況可能大相徑庭。 懶漢可能有很多小的低密度脂蛋白，幾乎沒有或根本沒有大的低密度脂蛋白，而活躍的人的血液中則以大的低密度脂蛋白分子為主。 然而，儘管膽固醇水平相同，但第一個人患心臟病的風險可能是第二個人的數倍。
有規律的體育活動對血液的另一個關鍵成分——糖葡萄糖產生積極影響。 肝臟、胰腺和骨骼肌通常無縫協作，以確保身體的每個部位都能獲得所需的糖，無論您是休息還是活動。 顧名思義，運動會對骨骼肌提出更高的要求，骨骼肌需要越來越多的葡萄糖來為其努力提供燃料。 從長遠來看，運動還會促使肌肉內的纖維更有效地利用葡萄糖，從而增強肌肉力量。
肝臟會立即響應更多燃料的需求，將糖分子傾倒入血液中，胰腺會釋放一種稱為胰島素的激素，該激素會發出訊號，指示細胞從血液中吸取越來越多的葡萄糖。 您可能會想象，整個過程可能會導致葡萄糖水平的劇烈波動，但身體會努力將血糖水平保持在相當有限的範圍內，即 70 到 140 毫克/分升之間（空腹狀態下遠低於 126 毫克/分升）——至少對於沒有糖尿病的人來說是這樣。 血糖需要保持在 70 毫克/分升以上的原因之一是大腦嚴重依賴葡萄糖作為其主要燃料來源，因此對血液中發現的葡萄糖量的任何變化都非常敏感。 儘管極低的葡萄糖水平會在幾分鐘內導致昏迷和死亡，但同樣重要的是不要長時間處於高水平。 廣義上講，血液中過多的糖分會使工作變得混亂，導致細胞過早衰老。
隨著運動逐漸成為日常習慣，肌肉對胰島素的影響變得更加敏感。 這意味著胰腺不必那麼努力地工作來幫助控制血糖水平； 較低水平的胰島素將達到與以前較高水平相同的效果。 用更少的胰島素做更多的事情對 2 型糖尿病患者特別有幫助，他們的身體難以將血糖保持在正常範圍內，這在很大程度上是因為他們對胰島素的作用產生了抵抗力。 但胰島素也會促進新細胞的增殖或快速產生——因此，較高的胰島素水平與患乳腺癌和結腸癌的風險增加有關。
最近，體育活動也被證明可以透過另一種不需要胰島素存在的途徑促進葡萄糖的攝取。 擁有第二條途徑將葡萄糖從血液中排出並進入肌肉細胞，可能會為糖尿病的治療開闢新的方向。
有趣的是，對於糖尿病患者來說，最大的益處似乎來自於混合不同型別的運動。 兩項大型隨機臨床試驗報告稱，有氧運動和抗阻運動相結合比單獨進行任何一種運動更能控制血糖水平。 然而，第一項研究的進行方式使得尚不清楚益處是來自運動型別的組合，還是來自接受有氧運動和抗阻訓練的參與者最終比遵循單一運動計劃的參與者鍛鍊時間更長的事實。 我們中的一位（Church）決定透過領導第二項試驗來解決這個問題，在該試驗中，262 名以前久坐不動的糖尿病男女被分為四組：有氧運動組（在跑步機上行走）、抗阻組（坐姿划船、腿舉等）、組合組和對照組，對照組參加每週的伸展運動和放鬆課程。
在九個月的過程中，參與體育活動的每個組都花費了相同的時間和精力（每週約 140 分鐘）。 他們的腰圍也都減少了幾英寸，並且兩個進行有氧運動的小組都變得更健康。 但是，只有同時進行抗阻運動和有氧運動的小組，其血液中一種稱為 HbA1c 的蛋白質含量顯著下降，HbA1c 可作為過去幾個月平均血糖水平的指標。 累加益處表明，有氧運動和抗阻訓練透過不同的生理機制發揮作用——研究人員正在積極追求這一想法。
持續運動增強肌肉的另一種方式是透過促進產生能量的線粒體的形成。 為了響應有規律的運動，肌肉細胞開始產生一種稱為 PGC-1α 的蛋白質，該蛋白質指示細胞大量產生新的線粒體。 更多的線粒體意味著每個細胞可以將更多的葡萄糖轉化為能量。
久坐的危害
鑑於適度運動的多種健康益處，您可能會期望每個人都繫好鞋帶，走出家門。 但是，許多美國人甚至未能達到建議的每週 5 天或更多天進行半小時適度運動的標準。 只有 52% 的美國成年人的活動量足以達到有氧運動指南，29% 的人按照建議每週兩次、每次 30 分鐘進行肌肉強化運動。 五分之一的美國人達到了有氧運動和抗阻運動的建議。
改變人們久坐習慣的困難促使科學家們調查更輕或更短時間的運動是否對健康有任何益處。 他們希望積極的結果可能會激勵甚至懶漢開始比他們過去習慣的運動更多。 到目前為止，資料表明，即使是最低限度的日常運動習慣也可以在一定程度上延長人們的壽命。 2012 年對來自六項研究的資料進行的分析（總共包括 655,000 名美國成年人，追蹤時間約為 10 年）發現，每天花 11 分鐘在休閒活動（園藝、洗車、傍晚散步）上的人，與不活動的同齡人相比，40 歲後的預期壽命延長了 1.8 年。 誠然，達到建議的適度運動指南的參與者情況更好； 他們的預期壽命延長了 3.4 年。 每天活動 60 到 90 分鐘的人獲得了更大的收益（預期壽命延長了 4.2 年）。
儘管最小的努力有優勢，但對迄今為止的運動研究進行的全面考察表明，大多數人將受益於增加他們的活動量——例如，如果他們是輕度運動者，則增加適度運動；如果他們是適度運動者，則增加短暫的劇烈運動。 對於今天的上班族知識工作者來說，或許最糟糕的訊息是，即使您也進行了一些高強度鍛鍊，每天休閒時間坐著超過 6 個小時也可能有害。 仍然未知：是坐著本身有問題，還是通常與坐著相關的缺乏運動有問題。
鑑於不斷增加的證據表明體育活動對健康有益，資訊很明確。 需要將規律的、長時間的運動——無論強度水平可以安全地控制在什麼水平——融入每個人的日常習慣和身體環境。 它應該變得像現在跳進汽車一樣容易。
我們強烈建議醫生和其他醫療保健提供者在日常就診期間定期開具運動處方。 此外，我們倡導加強對行為計劃、公共衛生運動和城市設計變革的研究，這些研究將促進我們這個久坐不動的社會持續保持有益的體育活動水平。