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增加白肌有助于糖尿病患者保持血糖

2013.4.09

  就像家禽体内有浅色和深色的肉类一样,哺乳动物多种肌肉:红色,白色和间于两者之间的颜色肌肉。其中红色肌是指脊椎动物的横纹肌,其红色部分是由于其中线粒体而来,这种肌肉在从事耐力训练的人,如马拉松运动员中含量丰富,而白肌则是在一些举重运动员和短跑运动员中富集,这些人需要短时间内的爆发力。

  近日,密歇根大学生命科学研究所的研究人员对一项长期以来所持有的观点提出了挑战,这一观点认为糖尿病患者骨骼肌变成白肌是有害的。而最新研究则指出通过阻力训练增加白肌,有助于糖尿病患者保持血糖。此外,这项研究也分析了这一现象涉及的分子途径,这将有助于研发针对肥胖和代谢性疾病的候选药物。相关研究成果在线刊登在了近期出版的《自然-医学》(Nature Medicine)杂志。

  当你运动的时候,神经系统就会告诉你的肌肉要收缩了,此时肌肉需要能量。当举重的时候,白肌就会利用糖原产生三磷酸腺苷(ATP),这是细胞用以完成任务的能量来源。虽然这个过程——称为糖酵解,能在短时间内产生大量能量,但是糖原很快就耗尽了。

  而如果大脑告诉肌肉进行一项缓慢而稳定的长跑的时候,红肌中的线粒体就会主要依靠氧化脂肪,而不是糖原分解产生ATP,这样能源供应就能持续更长的时间,但是这种力量不同于来自糖酵解的爆发力。

  患有糖尿病的患者常出现肌肉组合往白肌方向发展。

  研究人员表示,长期以来,这种从红肌向白肌转变的过程都被认为导致了肌肉更少对胰岛素作出应答,胰岛素是一种减低血糖的激素,但这种观点并未得到证明,当年龄大了,或患上了糖尿病,红肌就会减少,但这是真正的罪魁祸首吗?

  为了找到答案,这一研究组发现一种能促进白肌形成的蛋白,他们通过筛查公共数据中的芯片数据,发现了许多多见于白肌,而不在红肌中出现的候选蛋白清单。

  之后他们聚焦于其中一种称为BAF60c的蛋白,发现了一种“邮政编码”作用机制,这种机制会告诉细胞何时,以及如何表达某些基因。研究人员构建了一个转基因小鼠模型,其骨骼肌中出现BAF60c的表达增加,结果他们首先发现BAF60c增加的小鼠肌肉看上去更白。

  研究人员又利用电子显微镜观察肌肉中线粒体的含量,确认BAF60c转基因小鼠中的肌肉比正常对照组的线粒体更少。研究人员观察到了分子标记的预测变化,但最终的检测还要看小鼠运动方面的情况。

  如果BAF60c小鼠在短途中具有爆发力,但很快没力的话,那么科学家们就能确认BAF60c途径是产生白肌的一个关键组成部分。通过小鼠“跑步机”,研究人员比较了BAF60c小鼠与对照组正常小鼠的耐力,发现BAF60c转基因小鼠只能跑对照组小鼠约五分之三的时间。研究人员解释说,白肌利用的糖原,转基因小鼠很快就消耗完了肌肉中糖原的供应。

  此后研究人员又通过一些后续实验,找到了BAF60c精确调控的分子,从中找到了促进白肌形成的主要途径。接下来他们希望能发现白肌对于糖尿病患者来说,是否有害。研究人员给小鼠喂食了“巨无霸餐”,令其患上了肥胖病,通过这样的高脂肪饮食,小鼠体重在两至三个月里增加了一倍,结果他们发现,BAF60c转基因肥胖小鼠能更好的控制血糖。

  研究人员表示,研究结果令许多人感到惊讶,这表明糖尿病和肌肉代谢,还有更为复杂的作用机制。

  对于人类来自,阻力训练能促进白肌肉的增长,有助于降低血糖。如果未来人体试验确定了BAF60c途径是细胞形成白肌的方式,并且能优化代谢功能,那么这项发现就为药物靶标指出了一种新候选途径。

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