我們都知道我們應該運動。但很少有人意識到，對我們大多數人來說，保持身體活躍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或死於這些疾病的風險，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。而這些只是一些比較熟悉的效果。
過去幾年研究的爆發進一步擴充套件了這些觀察。 除此之外，運動似乎還能增強腦力——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，研究人員正超越描述規律性體育運動對健康的宏觀益處，轉而詳細描述在細胞和分子水平上發生的積極變化，這些變化針對特定疾病，如動脈粥樣硬化和糖尿病。
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，這些益處最有可能來自於生理學許多方面的輕微到中等程度的改善，而不是特定細胞和組織中少量過程的巨大有利影響。
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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專注於從劇烈運動中獲得的益處。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益處。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）建議每週至少五天或更多天進行相當於至少 30 分鐘的適度運動（例如快走）（或每週 75 分鐘的劇烈運動，例如慢跑），以及每週至少兩天進行 30 分鐘的肌肉強化運動。
仔細觀察一些最令人興奮的發現，可以讓我們瞭解運動保護我們身體並使其良好執行的不太明顯的方式。
即時效果
為了充分理解最新的發現，瞭解身體通常如何應對增加的身體需求會有所幫助。運動對不同的人來說意味著不同的事情。從雪地健走到游泳再到在海灘上快走，運動可以採取多種形式，並且強度水平也各不相同。有氧運動是指顯著增加肌肉所需氧氣量的運動型別，需要肺部更加努力地工作。它的健康益處也是最容易理解的。但是，更靜態的運動形式（例如舉重或練習平衡）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來衡量你在實驗室外鍛鍊身體的程度是談話測試。當你的心臟開始跳動加快並且你的呼吸變得更沉重時，適度活動就開始了。如果你在運動時可以說話或背誦詩歌，那麼你仍然處於適度水平。如果你一次只能發出一個或兩個字，那麼你就是在進行劇烈運動。在量表的另一端，如果你可以在運動時唱歌，那麼你正在以輕度強度進行鍛鍊。
每當一個人加快步伐時，神經系統就會使身體的所有器官為行動做好準備。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（例如胃腸道和腎臟）的血液減少。與此同時，活動肌肉中的血管張開，確保足夠的富氧血液流向那些最賣力工作的肌肉。
中等到劇烈的體育活動完全
從內到外改變我們的身體。這裡看一看
一些鮮為人知的效果，從
大腦中的神經連線開始，一直延伸到
四肢的主要肌肉和骨骼。
四肢。致謝：Brown Bird Design 插圖
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，它是身體透過分解較大的食物顆粒並在消化過程中吸收而產生的。線上粒體中將氧氣新增到葡萄糖中會觸發一種高效的燃燒。當氧氣可用時，線粒體每葡萄糖分子產生的能量幾乎是無氧條件下的 20 倍。
身體首先燃燒以化合物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。但隨著運動的繼續，可用的糖原儲備耗盡，甘油三酯分子（一種脂肪）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，例如乳酸和二氧化碳，它們從肌肉滲入血液，在那裡被身體的其他部位感知。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有效、更輕鬆。
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。身體會適應對其提出的日益增長的需求，從而隨著個人變得更健康而導致耐力增加。例如，隨著每次呼吸變得更深，肺部會處理更多的氧氣，並且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
整個圖書館都可以堆滿資料，這些資料證明了運動對從主要器官系統到各種基因如何開啟或關閉的一切事物的影響。本文隨附的資訊圖表中概述了一些高級別的結論[見上方框]。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。與幾乎任何其他運動益處相比，這些變化對日常生活質量的影響更大。
運動員早就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（引起愉悅感的類阿片激素），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。（之前的研究僅在血液中檢測到內啡肽激增，這與大腦的變化無關。）
最近，研究人員將重點放在運動透過大腦中的化學變化來增強我們集中注意力、思考和做出決定的能力。在 2011 年，一項針對 120 名 60 多歲和 70 多歲人群的科學嚴謹的實驗（稱為隨機對照試驗）表明，運動會增加大腦中稱為海馬體的一部分的大小。該研究的作者指出，受運動影響的海馬體的特定部分是允許人們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 的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。
現在的研究正在挑戰我們之前認為的關於運動如何預防心臟病的知識。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 LDL 膽固醇（也稱為壞膽固醇）的量，同時提高 HDL 膽固醇（好膽固醇）的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——尤其是阻力運動，例如舉重訓練——可以提高 HDL 膽固醇，這種變化通常需要幾個月才能顯現，儘管效果相當溫和——大約幾個百分點。
進一步的調查表明，更重要的 LDL 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，LDL 並不等同於膽固醇；相反，它像送貨卡車運送雜貨一樣，將膽固醇輸送到血液中。（由於膽固醇是由脂肪製成的，因此無法溶解在血液的水性環境中，因此必須將其包裝在可以溶解的東西中。）LDL 顆粒的大小也各不相同，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 LDL 分子特別危險。例如，它們有失去電子的趨勢，然後電子會在血管周圍反彈，破壞其他分子和細胞（想想一個瘋狂的司機駕駛著一輛破舊的麵包車）。另一方面，大的 LDL 分子更穩定，可以在血液中漂浮而不會撞到任何東西（更像是有專業司機的大型、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 LDL 分子的數量，同時減少較小、危險的 LDL 分子的數量，並且它透過增強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。兩個血液中膽固醇含量相同但身體活動水平不同的人因此可能具有非常不同的心臟病風險概況。沙發土豆可能有很多小的 LDL，而幾乎沒有或根本沒有大的 LDL，而大的 LDL 分子將在活躍的人的血液中占主導地位。然而，儘管膽固醇水平相同，但第一個人患心臟病的風險是第二個人的幾倍。
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分，無論您是休息還是活動。顧名思義，運動對骨骼肌提出了更高的要求，骨骼肌需要越來越多的葡萄糖來為其活動提供燃料。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，從而使肌肉更強壯。
當需要更多燃料時，肝臟會立即做出反應，將糖分子攪入血液，胰腺會釋放一種稱為胰島素的激素，向細胞發出訊號，從血液中吸收越來越多的葡萄糖。你可能會想象，整個過程可能會導致葡萄糖水平的劇烈波動，但身體會努力將其血糖水平保持在 70 到 140 毫克/分升之間的相當有限的範圍內（並且在空腹狀態下遠低於 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，因此對血液中葡萄糖含量的任何變化都非常敏感。雖然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量表的上限。廣義上講，血液中過多的糖分往往會阻礙工作，導致細胞過早衰老。
隨著運動成為一種更日常的習慣，肌肉對胰島素的作用變得更加敏感。這意味著胰腺不必那麼努力地幫助控制血糖水平；較低水平的胰島素將達到與以前較高水平相同的效果。對於 2 型糖尿病患者來說，用較少的胰島素做更多的事情尤其有幫助，他們的身體很難將血糖保持在正常範圍內，這在很大程度上是因為他們已經對這種激素的作用產生了抵抗力。但胰島素還會促進新細胞的增殖或快速產生——因此，胰島素水平升高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。擁有第二條將葡萄糖從血液中取出並進入肌肉細胞的途徑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，最大的好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，有氧運動和阻力運動的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阻力訓練的參與者最終比那些遵循單一運動計劃的參與者運動時間更長。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）、阻力組（坐姿划船、腿部推舉等）、混合組和對照組，對照組每週參加伸展和放鬆課程。
在九個月的過程中，每組參加體育活動的人都花費了相同的時間和精力（每週約 140 分鐘）。他們也都減掉了腰圍，並且進行有氧運動的兩個組都變得更健康了。但只有同時進行阻力和有氧運動的小組，他們血液中一種名為 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。累加的益處表明，有氧運動和阻力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促進產生能量的線粒體的形成。為了響應規律的運動，肌肉細胞開始製造一種名為 PGC-1α 的蛋白質，該蛋白質指導細胞產生新的線粒體。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
鑑於適度運動的多重健康益處，您可能會期望每個人都在繫好步行鞋並出門。但是，許多美國人甚至未能達到建議的每週五天或更多天進行半小時適度活動的目標。只有 52% 的美國成年人足夠活躍，可以達到有氧運動指南，29% 的人按照建議每週兩次、每次 30 分鐘進行肌肉鍛鍊。五分之一的美國人符合有氧運動和阻力運動的建議。
改變人們久坐習慣的困難促使科學家們調查較輕或較短的運動是否對健康有益。他們希望，積極的結果可能會激勵即使是沙發土豆也開始比他們習慣做的更多運動。到目前為止，資料表明，即使是最少的日常運動也能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，總共追蹤了美國 655,000 名成年人約 10 年，發現每天花費 11 分鐘進行休閒活動（園藝、洗車、傍晚散步）的人，與不活躍的同齡人相比，40 歲後的預期壽命延長了 1.8 年。誠然，達到適度活動建議指南的參與者情況更好；他們的預期壽命延長了 3.4 年。每天活躍 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）。
儘管最小努力有優勢，但迄今為止對運動研究的全面觀察表明，大多數人將從加強他們的活動中受益——例如，如果他們是輕度鍛鍊者，則增加適度活動，或者如果他們是適度鍛鍊者，則增加短時劇烈活動。對於當今久坐辦公室的知識工作者來說，最壞的訊息也許是，即使您也進行了一些高強度鍛鍊，每天休閒時間坐六個多小時也可能有害。仍然未知：是坐姿本身有問題，還是通常與之相關的缺乏運動有問題。
鑑於持續不斷且越來越多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（無論在哪個可以安全管理的強度水平）融入每個人的日常習慣和物理環境中。它應該變得像現在跳上汽車一樣容易。
我們強烈建議醫生和其他醫療保健提供者在日常就診時定期開出運動處方。此外，我們提倡加強對行為計劃、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中持續的有益體育活動水平。