药丸式锻炼:科学家开发出一种分子，可以模拟运动和禁食的好处

诸平

Fig. 1 LaKe, a new molecule from Aarhus University, mimics the health effects of exercise and fasting, potentially revolutionizing treatments for conditions like Parkinson’s and providing an alternative for those unable to engage in intense physical activities.

Fig. 2 The illustration to the left shows the chemical structure of LaKe. The graphs to the right show how the blood concentrations of lactate and ketones (BHB) change over time in rats that have ingested either LaKe (blue curves) or a control substance (black curves). Both lactate and BHB can be seen to increase significantly in the rats that have been given LaKe. Credit: Aarhus University/Thomas Poulsen

Fig. 3 Design of LaKe. A simple, neutral ester that allows hydrolytic release of (S)-lactate and, following subsequent oxidation, (R)-beta-hydroxybutyrate (BHB)

据丹麦奥尔胡斯大学（Aarhus University）2024年10月6日提供的消息，药丸式锻炼:科学家开发出一种分子，可以模拟运动和禁食的好处（Workout in a Pill: Scientists Develop Molecule That Mimics the Benefits of Exercise and Fasting）。

奥尔胡斯大学的研究人员合成了一种名为LaKe的分子，可以复制运动和禁食的代谢效果。这一进步使身体能够模仿高乳酸盐（lactate）和酮（ketone）水平的有益状态，这可能转化为一种创新的营养补充剂，帮助那些无法保持严格运动和饮食习惯的人，并有可能帮助治疗与大脑有关的疾病，如帕金森症（Parkinson’s）和痴呆症（dementia）。

新分子模拟运动和禁食的好处（Exercise and Fasting Benefits Mimicked by New Molecule）

经常锻炼和定期禁食对健康有很多好处，这是公认的。这些活动增强心脏和降低血脂水平，由于身体的自然反应，其中包括乳酸盐和酮的水平上升，作为有效的细胞燃料，有利于器官功能。

奥胡斯大学的化学、代谢和糖尿病研究人员已经开发出一种分子，可以在不需要体力消耗或饮食限制的情况下复制这些代谢作用。他们的研究结果2024年8月30日在美国《农业与食品化学杂志》（Journal of Agricultural and Food Chemistry）网站在线发表——Rasmus N. Ottosen, Jacob M. Seefeldt, Jakob Hansen, Roni Nielsen, Niels Møller, Mogens Johannsen, Thomas B. Poulsen. Preparation and Preclinical Characterization of a Simple Ester for Dual Exogenous Supply of Lactate and Beta-hydroxybutyrate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2024, 72(36): 19883-19890. DOI: 10.1021/acs.jafc.4c04849. Published online 30 August 2024. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11403612/

参与此项研究的除了来自奥胡斯大学的研究人员之外，还有来自奥胡斯大学医院（Aarhus University Hospital）的研究人员。

和空腹跑10 km的效果一样(Same Effect as a 10 km Run on an Empty Stomach)

这项研究的主要研究人员之一、奥胡斯大学化学系的托马斯·波尔森（Thomas Poulsen）教授解释说：“我们已经开发出一种分子，可以模拟人体对剧烈运动和禁食的自然代谢反应。在实践中，这种分子使身体进入一种代谢状态，相当于空腹高速跑10 km。”

“当血液中的乳酸盐和酮水平升高时，抑制食欲的激素的产生就会增加，血液中的游离脂肪酸水平就会降低。这对健康有很多好处，例如降低患代谢综合征的风险。”

根据托马斯·波尔森教授的说法，单靠饮食是不可能达到同样的效果的，因为尽管乳酸盐和酮类物质是自然产生的，但如果摄入足够的量，就会产生酸和盐等不良副产品。这就是被称为LaKe的新分子发挥作用的地方。

LaKe 分子>膳食补充剂（LaKe Molecule > Dietary Supplements）

LaKe的开发是托马斯·波尔森教授与奥尔胡斯大学法医学系（Department of Forensic Medicine, Aarhus University, Palle Juul-Jensens Boulevard. 99, Aarhus N DK-8200, Denmark）的莫根斯·约翰森（Mogens Johannsen）教授以及奥尔胡斯大学临床医学系（Department of Clinical Medicine, Aarhus University, Palle Juul-Jensens Boulevard 82, Aarhus N DK-8200, Denmark）和奥尔胡斯大学医院奥尔胡斯斯泰诺糖尿病中心（Steno Diabetes Center Aarhus, Aarhus University Hospital, Palle Juul-Jensens Boulevard 11, Aarhus N DK-8200, Denmark）的主任医师尼尔斯·默勒（Niels Møller）教授多年研究合作的结果。这3位教授都从不同的角度研究了新陈代谢，他们都从自己和别人的研究中知道乳酸盐和酮类对人体有益。他们花了3年的时间才使乳酸盐和酮类的化学融合，而没有以盐和酸的形式产生有害的“伴客”（harmful ‘fellow passengers’）。

托马斯·波尔森说：“在某种程度上，我们对这种效果并不感到惊讶，因为我们是在将众所周知的物质组合在一起。创新之处在于，我们现在已经创造出一种分子，可以让我们安全地人工控制乳酸盐和酮类的数量。”

临床试验和未来潜力（Clinical Trials and Future Potential）

到目前为止，这种分子只在老鼠身上进行了测试，但奥尔胡斯大学医院正在进行首次人体临床试验。托马斯·波尔森表示，这些试验有望为这种分子成为一种高级营养补充剂铺平道路。它将特别帮助那些不能遵循严格的运动和饮食计划的人。

托马斯·波尔森解释说：“在不吃东西的情况下保持高速跑几公里的动力是很困难的。对于那些有身体疾病的人，比如心脏虚弱或全身虚弱，营养补充剂可能是更好恢复的关键。”

脑外伤的治疗展望（Perspectives for Treatment of Brain Trauma）

该分子还具有缓解集中困难的潜力，并可能用于治疗帕金森症和痴呆症等严重疾病。这些疾病通常以大脑能量水平低为特征，这抑制了大脑的最佳功能。

“因为在压力或创伤的情况下，乳酸盐可以取代葡萄糖在大脑中的作用，所以已经有了增加脑震荡患者乳酸盐水平的实验。”托马斯·波尔森解释说，“不能进行剧烈运动的患者将从一种可以提高这些水平的药物中受益匪浅。”

本研究得到了诺和诺德基金会{Novo Nordisk Foundation (grants NNF21OC0069002 and NNF19OC0054782)}的资助。

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

Elevation of the plasma levels of (S)-lactate (Lac) and/or (R)-beta-hydroxybutyrate (BHB) occurs naturally in response to strenuous exercise and prolonged fasting, respectively, resulting in millimolar concentrations of these two metabolites. It is increasingly appreciated that Lac and BHB have wide-ranging beneficial physiological effects, suggesting that novel nutritional solutions, compatible with high-level and/or sustained consumption, which allow direct control of plasma levels of Lac and BHB, are of strong interest. In this study, we present a molecular hybrid between (S)-lactate and the BHB-precursor (R)-1,3-butanediol in the form of a simple ester referred to as LaKe. We show that LaKe can be readily prepared on the kilogram scale and undergoes rapid hydrolytic conversion under a variety of physiological conditions to release its two constituents. Oral ingestion of LaKe, in rats, resulted in dose-dependent elevation of plasma levels of Lac and BHB triggering expected physiological responses such as reduced lipolysis and elevation of the appetite-suppressing compound N-L-lactoyl-phenylalanine (Lac-Phe).