我们都知道我们应该运动。但很少有人意识到，对于我们大多数人来说，积极锻炼是改善或维持健康的最重要的事情。有规律的运动不仅可以降低患心脏病、中风和糖尿病的风险，还可以预防某些癌症，改善情绪，强健骨骼，增强肌肉，扩大肺活量，降低跌倒和骨折的风险，并有助于控制体重。而这些仅仅是一些比较常见的效果。
过去五年中，研究的爆炸式增长进一步扩展了这些观察结果。 除此之外，运动似乎还能提升脑力——特别是执行需要注意力、组织和计划的任务的能力，减轻某些人的抑郁和焦虑症状，并增强免疫系统检测和抵御某些类型癌症的能力。 此外，研究人员正从描述有规律的体育运动的总体健康益处，转向详细描述细胞和分子水平上针对特定疾病（如动脉粥样硬化和糖尿病）发生的积极变化。
旨在追踪人体内各种系统（心血管、消化、内分泌和神经系统，仅举几例）受运动影响的多种方式（无论大小）的研究表明，益处很可能来自于生理学许多方面的轻微到中等程度的改善，而不是少数过程（特别是细胞和组织）的巨大有利影响。
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研究人员也逐渐意识到，人们不必成为铁人三项运动员也能获得运动的好处。 二十年前，预防保健专家几乎完全关注剧烈运动带来的益处。 今天，他们也强调持续进行适度运动的价值。 我们中的一位（Manson）帮助证明了在大型护士健康研究和妇女健康倡议中，适度和剧烈运动对几种健康结果具有相当的好处。 根据这些项目和其他项目的数据，最新的美国运动指南（于 2008 年发布）建议每周至少进行 5 天或更多天（或每周 75 分钟的剧烈运动，如慢跑）相当于至少 30 分钟的适度运动，如快走，以及每周至少 2 天进行 30 分钟的肌肉强化运动。
仔细观察一些最令人兴奋的发现，可以初步了解运动保护我们身体并使其良好运转的那些不太明显的方式。
即时效果
为了充分理解最新的发现，了解身体通常如何对增加的身体需求做出反应会有所帮助。 运动对不同的人意味着不同的事情。 从雪鞋行走、游泳到在海滩上快走，运动可以采取多种形式，强度级别也各不相同。 有氧运动是指显著增加肌肉所需氧气量的运动类型，需要肺部更努力地工作。 它的健康益处也是最容易理解的。 但是，更静态的运动形式（如举重或练习平衡）也有其作用。
科学家们已经开发出相当严格的方法来测量研究实验室中有氧运动的强度。 一种有效且成本低得多的方法，可以在实验室外测量您推动身体的程度，那就是谈话测试。 当您的心跳开始加快并且呼吸变得更加急促时，适度运动就开始了。 如果您在运动时仍然可以说话或背诵诗歌，那么您仍然处于适度水平。 如果您一次只能发出一个或两个字，那么您就是在剧烈运动。 在另一端，如果您在运动时可以唱歌，那么您正在以轻微的强度水平运动。
每当一个人加快步伐时，神经系统就会让身体的所有器官做好行动准备。 最初，个体可能会注意到意识的增强、心率加快、呼吸加快和轻微出汗。 在内部，流向那些对运动不重要的器官（如胃肠道和肾脏）的血液减少。 与此同时，活动肌肉中的血管会张开，确保有足够的富氧血液流向那些工作最多的肌肉。
一旦进入肌肉细胞，氧气就会扩散到称为线粒体的细胞结构中，线粒体利用氧气为细胞产生能量。 这个过程的基本燃料是糖分子葡萄糖，身体通过分解较大的食物颗粒并在消化过程中吸收葡萄糖来产生葡萄糖。 在线粒体中向葡萄糖添加氧气会引发一种高效的燃烧。 当氧气充足时，线粒体每葡萄糖分子产生的能量几乎是在没有氧气的情况下产生的能量的 20 倍。
来源：Brown Bird Design
身体首先燃烧以糖原形式储存的葡萄糖分子，糖原主要存在于肝脏和肌肉中。 但是，随着运动的继续，可用的糖原储备会耗尽，甘油三酯（一种脂肪）分子会成为主要的燃料来源。 所有这些内部燃烧都会产生某些副产品，如乳酸和二氧化碳，它们从肌肉渗入血液，身体的其他部位会感知到它们。 这些废物浓度的增加会促使大脑、肺部和心脏发生进一步的生化反应，最终使这些化合物的去除更加高效，减少疲劳。
一旦体育活动成为日常习惯，运动的好处就会真正开始积累。 身体会适应不断增加的需求，随着个体变得更加健康，耐力也会增强。 例如，肺部会处理更多的氧气，因为每次呼吸都会变得更深，心脏每次跳动都会泵出更多的血液。 这些适应通常在达到或超过联邦体育活动指南后的几周内开始显现，也会导致生物学上的变化，从而改善长期健康。
分子变化
大量的资料可以证明运动对从主要器官系统到各种基因如何开启或关闭的所有方面的影响。 信息图中概述了一些顶级结论，该信息图与本文一起提供[请参阅上面的“运动甚至有益于身体的隐蔽部位”]。 但我们将在此重点关注一些新发现的机制，这些机制有助于解释为什么运动可以扩展我们的认知能力、提高我们控制血糖水平的能力并增强我们的心血管系统。 这些变化对日常生活质量的影响比几乎任何其他运动益处都要大。
运动员长期以来都知道运动可以提升他们的情绪和心理健康。 然而，直到 2008 年，科学家们才能够直接测量所谓的跑步者的快感——一种在长时间运动后产生的欣快感。 他们不仅表明，大脑在长跑过程中释放了更多的内啡肽（类似于阿片类药物的激素，会引发愉悦的感觉），而且还确定这些化合物在大脑中负责强烈情绪的区域活跃。 （以前的工作只检测到血液中的内啡肽激增，这与大脑的变化无关。）
最近，研究人员将重点放在大脑中的化学变化上，通过这些变化，运动可以增强我们的注意力、思考和决策能力。 2011 年，一项针对 120 名 60 多岁和 70 多岁人群的随机对照试验表明，运动可以增加大脑中称为海马体的某个部分的大小。 该研究的作者指出，受运动影响的海马体的特定部分是让人记住熟悉环境的部分； 它也是大脑中少数几个产生新神经细胞的区域之一——至少在老鼠身上是这样。 新生的神经元被认为有助于区分相似但不同的事件和事物。 动物研究进一步表明，运动会增加负责触发这些新神经元生长的化学物质的水平——一种称为脑源性神经营养因子或 BDNF 的分子。 最近，动物研究已经确定了海马体中产生的一种蛋白质，该蛋白质负责增加 BDNF 表达并开启与认知相关的基因。 研究人员希望开发一种可注射形式的这种蛋白质，称为鸢尾素，最终可用于增强大脑保护途径。
现在，研究正在挑战我们之前对运动如何预防心脏病的认知。 科学家最初认为，常规活动主要通过降低血压和降低血液中低密度脂蛋白胆固醇（也称为坏胆固醇）的含量，同时提高高密度脂蛋白胆固醇（好胆固醇）的含量来降低心血管风险。 这个结论只是部分正确。 运动确实可以显著降低某些人的血压，但对于大多数人来说，运动的这种益处相对较小。 此外，运动——尤其是抗阻运动，如举重训练——可以提高高密度脂蛋白胆固醇，这种变化通常需要几个月才能显现，尽管效果相当有限——大约几个百分点。
进一步的调查表明，更重要的低密度脂蛋白相关影响与运动如何改变分子的特性有关，而不是减少血液中的含量。 从技术上讲，低密度脂蛋白与胆固醇不是同义词； 相反，它像送货卡车运送杂货一样，在血液中携带胆固醇。 （胆固醇由脂肪制成，无法溶解在血液的水性环境中，因此必须包装在可以溶解的东西中。） 低密度脂蛋白颗粒也有各种尺寸，就像杂货可以用小型货车或大型卡车运送一样。
在过去的几年里，越来越多的科学家发现，较小的低密度脂蛋白分子尤其危险。 例如，它们倾向于失去电子，然后电子会在血管周围反弹，损害其他分子和细胞（想想驾驶破旧面包车的疯狂司机）。 另一方面，较大的低密度脂蛋白分子则更加稳定，并且在血液中漂浮而不会撞到任何东西（更类似于配备专业司机的大型、维护良好的卡车）。
现在的研究表明，运动会增加较大、更安全的低密度脂蛋白分子的数量，同时减少较小、危险的低密度脂蛋白分子的数量，并且它通过提高脂肪和肌肉组织中一种称为脂蛋白脂肪酶的酶的活性来改变这种比例。 血液中胆固醇含量相同但身体活动水平不同的人，其患心脏病的风险状况可能大相径庭。 懒汉可能有很多小的低密度脂蛋白，几乎没有或根本没有大的低密度脂蛋白，而活跃的人的血液中则以大的低密度脂蛋白分子为主。 然而，尽管胆固醇水平相同，但第一个人患心脏病的风险可能是第二个人的数倍。
有规律的体育活动对血液的另一个关键成分——糖葡萄糖产生积极影响。 肝脏、胰腺和骨骼肌通常无缝协作，以确保身体的每个部位都能获得所需的糖，无论您是休息还是活动。 顾名思义，运动会对骨骼肌提出更高的要求，骨骼肌需要越来越多的葡萄糖来为其努力提供燃料。 从长远来看，运动还会促使肌肉内的纤维更有效地利用葡萄糖，从而增强肌肉力量。
肝脏会立即响应更多燃料的需求，将糖分子倾倒入血液中，胰腺会释放一种称为胰岛素的激素，该激素会发出信号，指示细胞从血液中吸取越来越多的葡萄糖。 您可能会想象，整个过程可能会导致葡萄糖水平的剧烈波动，但身体会努力将血糖水平保持在相当有限的范围内，即 70 到 140 毫克/分升之间（空腹状态下远低于 126 毫克/分升）——至少对于没有糖尿病的人来说是这样。 血糖需要保持在 70 毫克/分升以上的原因之一是大脑严重依赖葡萄糖作为其主要燃料来源，因此对血液中发现的葡萄糖量的任何变化都非常敏感。 尽管极低的葡萄糖水平会在几分钟内导致昏迷和死亡，但同样重要的是不要长时间处于高水平。 广义上讲，血液中过多的糖分会使工作变得混乱，导致细胞过早衰老。
随着运动逐渐成为日常习惯，肌肉对胰岛素的影响变得更加敏感。 这意味着胰腺不必那么努力地工作来帮助控制血糖水平； 较低水平的胰岛素将达到与以前较高水平相同的效果。 用更少的胰岛素做更多的事情对 2 型糖尿病患者特别有帮助，他们的身体难以将血糖保持在正常范围内，这在很大程度上是因为他们对胰岛素的作用产生了抵抗力。 但胰岛素也会促进新细胞的增殖或快速产生——因此，较高的胰岛素水平与患乳腺癌和结肠癌的风险增加有关。
最近，体育活动也被证明可以通过另一种不需要胰岛素存在的途径促进葡萄糖的摄取。 拥有第二条途径将葡萄糖从血液中排出并进入肌肉细胞，可能会为糖尿病的治疗开辟新的方向。
有趣的是，对于糖尿病患者来说，最大的益处似乎来自于混合不同类型的运动。 两项大型随机临床试验报告称，有氧运动和抗阻运动相结合比单独进行任何一种运动更能控制血糖水平。 然而，第一项研究的进行方式使得尚不清楚益处是来自运动类型的组合，还是来自接受有氧运动和抗阻训练的参与者最终比遵循单一运动计划的参与者锻炼时间更长的事实。 我们中的一位（Church）决定通过领导第二项试验来解决这个问题，在该试验中，262 名以前久坐不动的糖尿病男女被分为四组：有氧运动组（在跑步机上行走）、抗阻组（坐姿划船、腿举等）、组合组和对照组，对照组参加每周的伸展运动和放松课程。
在九个月的过程中，参与体育活动的每个组都花费了相同的时间和精力（每周约 140 分钟）。 他们的腰围也都减少了几英寸，并且两个进行有氧运动的小组都变得更健康。 但是，只有同时进行抗阻运动和有氧运动的小组，其血液中一种称为 HbA1c 的蛋白质含量显著下降，HbA1c 可作为过去几个月平均血糖水平的指标。 累加益处表明，有氧运动和抗阻训练通过不同的生理机制发挥作用——研究人员正在积极追求这一想法。
持续运动增强肌肉的另一种方式是通过促进产生能量的线粒体的形成。 为了响应有规律的运动，肌肉细胞开始产生一种称为 PGC-1α 的蛋白质，该蛋白质指示细胞大量产生新的线粒体。 更多的线粒体意味着每个细胞可以将更多的葡萄糖转化为能量。
久坐的危害
鉴于适度运动的多种健康益处，您可能会期望每个人都系好鞋带，走出家门。 但是，许多美国人甚至未能达到建议的每周 5 天或更多天进行半小时适度运动的标准。 只有 52% 的美国成年人的活动量足以达到有氧运动指南，29% 的人按照建议每周两次、每次 30 分钟进行肌肉强化运动。 五分之一的美国人达到了有氧运动和抗阻运动的建议。
改变人们久坐习惯的困难促使科学家们调查更轻或更短时间的运动是否对健康有任何益处。 他们希望积极的结果可能会激励甚至懒汉开始比他们过去习惯的运动更多。 到目前为止，数据表明，即使是最低限度的日常运动习惯也可以在一定程度上延长人们的寿命。 2012 年对来自六项研究的数据进行的分析（总共包括 655,000 名美国成年人，追踪时间约为 10 年）发现，每天花 11 分钟在休闲活动（园艺、洗车、傍晚散步）上的人，与不活动的同龄人相比，40 岁后的预期寿命延长了 1.8 年。 诚然，达到建议的适度运动指南的参与者情况更好； 他们的预期寿命延长了 3.4 年。 每天活动 60 到 90 分钟的人获得了更大的收益（预期寿命延长了 4.2 年）。
尽管最小的努力有优势，但对迄今为止的运动研究进行的全面考察表明，大多数人将受益于增加他们的活动量——例如，如果他们是轻度运动者，则增加适度运动；如果他们是适度运动者，则增加短暂的剧烈运动。 对于今天的上班族知识工作者来说，或许最糟糕的消息是，即使您也进行了一些高强度锻炼，每天休闲时间坐着超过 6 个小时也可能有害。 仍然未知：是坐着本身有问题，还是通常与坐着相关的缺乏运动有问题。
鉴于不断增加的证据表明体育活动对健康有益，信息很明确。 需要将规律的、长时间的运动——无论强度水平可以安全地控制在什么水平——融入每个人的日常习惯和身体环境。 它应该变得像现在跳进汽车一样容易。
我们强烈建议医生和其他医疗保健提供者在日常就诊期间定期开具运动处方。 此外，我们倡导加强对行为计划、公共卫生运动和城市设计变革的研究，这些研究将促进我们这个久坐不动的社会持续保持有益的体育活动水平。