2008年8月11日

药物增强小鼠的运动耐力

在轮子上运行的鼠标的照片

研究人员确定了2种药物,它们在小鼠中似乎可以带来长期锻炼的许多健康益处,从而使它们具有更多的脂肪燃烧肌肉和更好的耐力。科学家说,他们的发现最终可能会导致对某些肌肉疾病,虚弱,肥胖和其他已知可以锻炼但并非总是可行的疾病的更好治疗。

长期以来,科学家一直在寻找模仿或增强运动效果及其已知治疗功效的药物。四年前,萨尔克研究所(Salk Institute)的罗纳德·埃文斯(Ronald Evans)博士及其同事确定了潜在的药物靶标-一种称为PPARδ的信号转导蛋白,它调节肌肉细胞中的几种脂肪燃烧基因。研究人员制造了基因工程小鼠,在其肌肉中产生高水平的PPARδ。这些动物的耐力几乎翻了一番,其肌肉比正常小鼠发育出更多的脂肪燃烧,抗疲劳的肌肉纤维。

在他们于2008年7月31日发布的最新研究中, 细胞, 研究人员使用药物而非基因工程来增强PPARδ和另一种与运动有关的分子AMPK的作用。这项研究的部分经费由3个NIH部门资助-国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤疾病研究所(NIAMS),国家糖尿病与消化系统和肾脏疾病研究所(NIDDK)和Eunice Kennedy Shriver国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)。

科学家首先给小鼠口服了PPARδ激活药物,持续了数周。初步结果令人失望。在跑步机测试中,这种药物本身对动物的耐力没有影响。但是,当科学家将运动训练添加到混合物中时(让小鼠每天在跑步机上跑步近一个小时,持续一个月),与单独接受运动训练的小鼠相比,经过治疗的小鼠能够跑得高出75%。与未治疗的小鼠相比,治疗的小鼠的抗疲劳性肌肉纤维多出近40%。此外,其肌肉细胞中的基因活性与先前研究中的基因工程小鼠惊人地相似。

研究人员还测试了蛋白质AMPK的作用,已知该蛋白质可通过运动激活,并参与调节许多其他基因。小鼠每天接受AICAR药物激活AMPK。令科学家惊讶的是,久坐小鼠单独接受AICAR治疗4周即可激活与运动相关的基因,并将耐力提高44%。实际上,这种药物使久坐的动物比经过数周运动训练的动物能够跑得更长久,更远。埃文斯说:“我们震惊于仅AICAR就能模仿运动。”

单独使用这两种药物都可以激活运动相关基因的独特子集。但是,将PPARδ激活药物与运动训练(激活AMPK)结合使用时,基因活性最大增加。基因活性的这种药物-锻炼模式-被称为“耐力基因签名”-导致耐力的最大改善。

由于人类和小鼠的肌肉使用相似的遗传途径,因此研究人员对他们的发现最终将导致改进的治疗方法感到乐观。他们警告说,这种药物对人体肌肉和耐力的作用仍未经测试。

—由Vicki Contie

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