當(dāng)動(dòng)物清醒及活動(dòng)時(shí)，肌肉主要使用葡萄糖（碳水化合物）供能，而睡眠時(shí)則使用脂肪作為燃料。近日，來(lái)自貝勒醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)研究表明，破壞這種自然循環(huán)，改變肌肉耗能偏好可能會(huì)導(dǎo)致糖尿病，但令人驚訝的是，同時(shí)也增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)耐力。這種耗能偏好的轉(zhuǎn)變由一種名為蛋白脫乙酰酶3（HDAC3）的分子控制。這一發(fā)現(xiàn)意味著在恰當(dāng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)能更高效地減少體脂肪，但也出現(xiàn)了使用HDAC抑制劑禁藥提升耐力運(yùn)動(dòng)的擔(dān)憂。這項(xiàng)研究發(fā)表于NatureMedicine雜志上。

　　“肌肉如何使用葡萄糖是由其內(nèi)在生物鐘所調(diào)控的。”本文主要作者ZhengSun博士說(shuō)。生物鐘調(diào)控著一系列基因的表達(dá)水平，使它們呈現(xiàn)24小時(shí)的周期性變化。HDAC3是生物鐘和基因表達(dá)之間的關(guān)鍵連接點(diǎn)。該研究小組以前的工作發(fā)現(xiàn)，HDAC3可以幫助肝臟交替生產(chǎn)葡萄糖和脂質(zhì)。在本研究中，他們考察了HDAC3如何調(diào)控骨骼肌中不同能源的使用。

　　骨骼肌在控制身體血糖方面扮演著重要角色。它們消耗大部分的葡萄糖，一旦出現(xiàn)胰島素抵抗，不能正常使用葡萄糖，就可能發(fā)展為糖尿病。為了研究HDAC3在小鼠骨骼肌中的作用，Sun和同事通過(guò)基因工程室構(gòu)建了特異性敲除骨骼肌HDAC3基因的小鼠。然后，他們將這些敲除的小鼠與正常小鼠進(jìn)行比較，以觀察的小鼠肌肉的能量代謝過(guò)程。

　　HDAC3敲除小鼠出現(xiàn)胰島素抵抗，但運(yùn)動(dòng)耐力提升

　　當(dāng)正常小鼠攝食時(shí)，它們血糖升高，胰島素釋放，刺激肌肉吸收并使用葡萄糖作為能量來(lái)源。“而敲除小鼠在攝食后雖然同樣升高血糖及釋放胰島，但它們的肌肉無(wú)法攝入和使用葡萄糖，”Sun說(shuō)，“缺乏HDAC3使小鼠出現(xiàn)胰島素抵抗，這更容易發(fā)展成糖尿病。”

　　然而，當(dāng)HDAC3敲除的小鼠在跑步機(jī)上跑步時(shí)，它們顯示出優(yōu)異的耐力，“這十分有趣，因?yàn)樘悄虿⊥ǔＥc較差的肌肉性能相關(guān)，”Sun說(shuō)，“葡萄糖是肌肉的主要燃料，如果葡萄糖的使用被限制，那么耐力運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)本應(yīng)不佳，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻恰好相反，這十分令人驚訝。

　　HDAC3敲除小鼠肌肉消耗脂肪增加

　　研究人員使用代謝組學(xué)方法確定到底是什么原因促進(jìn)了HDAC3敲除的小鼠的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們的肌肉分解更多的氨基酸。肌肉耗能偏好從葡萄糖轉(zhuǎn)移到脂質(zhì)，使得小鼠能夠非常有效地燃燒脂質(zhì)。同時(shí)也解釋了小鼠高耐力運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，因?yàn)樯眢w以脂肪形式儲(chǔ)存的能量要比碳水化合物多得多。

　　這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了運(yùn)動(dòng)員之間廣泛應(yīng)用的糖原負(fù)荷法（Carbo-loading）戰(zhàn)略——在一些長(zhǎng)跑比賽前，運(yùn)動(dòng)員往往在飲食中增加含糖更高的食物，為比賽儲(chǔ)備能量。“在農(nóng)業(yè)發(fā)明之前，糖原負(fù)荷法沒(méi)有進(jìn)化的意義，”Sun說(shuō)，“將肌肉的耗能偏好從碳水化合物轉(zhuǎn)為脂質(zhì)可以增加運(yùn)動(dòng)耐力，特別是對(duì)于低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。該研究表明，目前正在測(cè)試用于治療幾種疾病的小分子藥物——HDAC抑制劑，或許可以用于操縱肌肉中的這種燃料開關(guān)，因此可能被列入運(yùn)動(dòng)禁藥名單中。

　　生物鐘通過(guò)HDAC3影響肌肉耗能

　　該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了許多功能基因組學(xué)研究，并建立了HDAC3和生物鐘之間的聯(lián)系。“在正常小鼠清醒時(shí)，肌肉中的生物鐘預(yù)測(cè)攝食周期，并利用HDAC3關(guān)閉多種代謝基因，這導(dǎo)致肌肉使用更多的碳水化合物。“當(dāng)動(dòng)物要睡覺(jué)時(shí)，肌肉中的生物鐘又預(yù)測(cè)一個(gè)空腹周期，HDAC3的效應(yīng)被抑制，這導(dǎo)致肌肉使用更多的脂質(zhì)。

　　雖然這些研究是在小鼠中進(jìn)行的，研究人員推測(cè)人類肌肉耗能過(guò)程可能也遵循相同的循環(huán)周期。這項(xiàng)研究提示我們，在肌肉利用脂質(zhì)的期間——對(duì)人類而言是晚上，增強(qiáng)鍛煉活動(dòng)可以提升機(jī)體脂肪燃燒的效率。想要減肥？晚餐后散步或許是個(gè)不錯(cuò)的選擇。