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前言：超越體重控制的運動抗癌機制
臨床上，我們常建議大腸癌（Colorectal Cancer, CRC）患者進行規律運動以改善預後。過去的機制探討多聚焦於長期運動帶來的體重控制、改善胰島素阻抗或減少脂肪組織的慢性發炎。然而，越來越多證據顯示，運動的益處可能不完全依賴於體重減輕。
人體在運動收縮時，骨骼肌與其他器官會釋放多種生物活性分子（Exerkines）進入血液循環。2025 年發表於《International Journal of Cancer》的一項最新研究探討了這些循環因子是否能直接作用於大腸癌細胞，透過影響 DNA 修復機制來抑制癌症進展 [1]。這項研究為運動如何「直接」介入腫瘤生物學提供了重要的分子證據。
研究設計：人體運動模型與細胞驗證
該研究納入了 30 位年齡介於 50 至 78 歲的過重或肥胖成人（BMI 25–39.9 kg/m²）。受試者進行單次力竭式腳踏車測驗（Maximal incremental cycling test），並分別於「運動前」與「運動後即刻」採集血清。
為了模擬早期大腸癌的病理特徵，研究團隊選用了 LoVo 細胞株。這類細胞具有 APC 與 KRAS 突變，但 TP53 為野生型（Wild-type），代表了大腸癌發展早期的基因型態。實驗設計將 LoVo 細胞暴露於運動前或運動後的血清中，隨後給予 2 Gy 的 X 光照射以誘導次致死性（Sublethal）DNA 雙股斷裂，並觀察後續的修復動力學 [1]。
核心發現：運動血清加速 DNA 損傷修復
研究利用 γ-H2AX foci 作為 DNA 雙股斷裂的標記。結果顯示，與運動前血清相比，經運動後血清處理的癌細胞，其 DNA 修復效率顯著提升：
- 修復曲線改善：在照射後 24 小時內，γ-H2AX foci 的曲線下面積（AUC）顯著降低（$p = 0.014$），顯示整體 DNA 損傷負荷較低。
- 關鍵時間點差異：在照射後 6 小時，運動後血清組的 γ-H2AX foci 數量較運動前血清組顯著減少了 16.8%（95% CI: -29.5% to -4.0%, $p = 0.010$）[1]。
這些數據表明，急性運動所釋放的血清因子能加速癌細胞從基因毒性壓力中恢復，減少 DNA 損傷的持續累積。
關鍵機轉：上調 PNKP 與基因組穩定性
為了探究修復加速的分子機制，研究團隊分析了相關基因表現，發現運動後血清顯著上調了 PNKP（Polynucleotide Kinase 3-Phosphatase）基因的表現量。在接受照射的細胞中，運動後血清組的 PNKP 表現量是運動前組的 4.5 倍（$p = 0.029$）[1]。
PNKP 是參與鹼基切除修復（BER）與非同源性末端接合（NHEJ）的關鍵酵素。在癌症生物學中，持續且未修復的 DNA 損傷往往會驅動「致癌基因誘導的 DNA 損傷（Oncogene-induced DNA damage）」，導致癌細胞累積更多突變，進而演化出更具侵襲性或抗藥性的複製株（Clones）。
此研究提出了一個重要假說：運動透過上調 PNKP 加速 DNA 修復，可能有助於維持早期癌細胞的基因組穩定性（Genomic stability），從而限制腫瘤的異質性發展與惡性演進，而非直接透過細胞毒殺作用來殺死癌細胞。
代謝重編程：從增殖轉向粒線體呼吸
除了 DNA 修復，RNA 定序（RNA-seq）分析顯示運動血清引發了癌細胞廣泛的轉錄組重塑。運動後血清下調了與細胞週期（Cell cycle）及蛋白酶體（Proteasome）相關的基因，同時顯著上調了與粒線體氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation, OXPHOS）相關的路徑 [1]。
這意味著運動血清促使癌細胞逆轉了典型的 Warburg effect（即依賴糖解作用的代謝模式），轉向能量效率較高的粒線體呼吸。這種代謝重編程通常與較低的細胞增殖速率相關。此外，增強粒線體功能可能有助於改善腫瘤微環境中的缺氧（Hypoxia）狀態，進而創造有利於血管正常化（Vascular normalization）的條件，這對於提升化療藥物的傳輸效率具有潛在意義。
值得注意的是，血清蛋白質體分析顯示急性運動顯著增加了 IL-6、IL-6R、FLT1 與 KDR 等蛋白的濃度 [1]。其中 IL-6 的 trans-signaling 路徑已知可透過 AMPK-PGC-1α 軸線活化粒線體代謝，這可能是介導上述代謝轉變的上游機制之一。
小結：運動作為調整生化環境的輔助治療
本研究最顯著的臨床意義在於，即使是單次運動所引發的血清成分改變，便足以在體外實驗中對癌細胞產生可測量的生理影響。這提示我們：
- 獨立於減重的效應：本研究受試者均為過重或肥胖者，證實運動的抗癌潛力不需等到體重顯著減輕後才發生，運動當下的生化環境改變即具有治療價值。
- 早期介入的重要性：鑑於 LoVo 細胞代表早期大腸癌基因型（TP53 野生型），此機制可能特別適用於抑制癌前病變或早期癌症的進展與復發。
- 輔助治療定位：運動應被視為一種能主動調節體內生化環境的「輔助治療」（Adjunct therapy），透過穩定基因組與代謝重塑，與標準治療協同對抗癌症。
參考文獻
- Orange, S. T., Dodd, E., Nath, S., Bowden, H., Jordan, A. R., Tweddle, H., Hedley, A., Chukwuma, I., Hickson, I., & Sharma Saha, S. (2025). Exercise serum promotes DNA damage repair and remodels gene expression in colon cancer cells. International Journal of Cancer. https://doi.org/10.1002/ijc.70271
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