骨骼肌与代谢——“马拉松小鼠”

在一些耐力项目训练中，经常采用长时间有氧训练，如长跑及自行车项目偶尔建议运动员在空腹状态下训练，或者是选择摄取小量的食物或忽略早餐，以最大程度动员脂肪酸氧化供能。这种建议的可行性如何？以及潜在的机制是什么？

我们知道骨骼肌存在无氧供能系统和有氧供能系统。不同的运动强度下，不同类型骨骼肌纤维依赖不同的能源物质供能。葡萄糖主要满足IIa肌纤维（快肌纤维）的能量供应，慢肌纤维（I型肌纤维）更多的是依靠脂肪酸代谢供能。在亚极量耐力运动主要I型肌纤维参与供能，表明提高脂肪酸的氧化供能是具有潜在的提高运动能力作用。

肌细胞内甘油三酯，血浆脂蛋白中甘油三酯以及游离脂肪酸是I型肌纤维可以利用的脂肪酸来源。实际上，长期耐力训练的运动员骨骼肌积累更多的脂肪，当在空腹状态下，会动用更多的脂肪酸氧化供能。

在空腹或糖原耗竭状态下，运动训练具有潜在的调节I型肌纤维代谢。一些研究表明，持续训练引起的肌糖原耗竭，促进骨骼肌参与脂代谢的酶活性提高，脂肪酸转运蛋白及相关基因的表达等，从而有利于线粒体氧化脂肪酸的能力。有趣的是，运动利用碳水化合物耗竭训练方案也提高了运动后再合成肌糖原的能力。这一点对运动训练是有帮助的，当碳水化合物时在比赛中消耗时，也有助于节约糖原。

最有趣的一项研究，利用转基因小鼠对核转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）δ的活性形式。研究发现比野生型小鼠耐力提高2倍之多，被称为“马拉松老鼠“。PPARδ，也称为PPARβ，是PPAR受体中研究较少的一种亚型，其主要表达在肌肉组织，被认为能提高线粒体中脂肪酸的氧化供能，尤其中I型肌纤维中高表达。通过转基因技术针对性的使该转录因子过度表达，导致肌肉纤维更多地转换成I型表型，从而促进脂肪酸的氧化供能。此外，野生型小鼠通过PPARδ激动剂治疗与转基因小鼠达到同样的效果。

同禁食的效果一样，耐力训练也提高小鼠及人体骨骼肌PPARδ的表达，引起脂肪酸氧化率提高，至少对于提高耐力训练及代谢综合症的患者具有潜在的作用。目前PPARα和 PPARγ激动剂已经用于治疗高血脂及胰岛素抵抗患者。另外有趣的发现是，与野生型相比，“马拉松小鼠”对高脂诱导的肥胖有抵抗作用。鉴于PPARδ能诱导I型肌纤维的表型和提高脂肪酸的氧化，在药理方面具有可以作为一种“运动药丸”，达到耐力训练的作用，提高代谢效率。这项研究可能会引领“运动药丸”的研发，让许多患者无须汗流浃背，也可享受运动的益处。

主要参考文献

1. De Bock K, Derave W, Eijnde BO, Hesselink MK, Koninckx E, Rose AJ, Schrauwen P, Bonen A, Richter EA, Hespel P. Effect of training in the fasted state on metabolic responses during exercise with carbohydrate intake. J Appl Physiol. 2008 Apr;104:1045-55.
2. Wang YX, Zhang CL, Yu RT, Cho HK, Nelson MC, Bayuga-Ocampo CR, Ham J, Kang H, Evans RM. Regulation of muscle fiber type and running endurance by PPARdelta. PLoS Biol. 2004 Oct;2:e294.
3. Ehrenborg E, Krook A. Regulation of skeletal muscle physiology and metabolism by peroxisome proliferator-activated receptor delta. Pharmacol Rev. 2009 Sep;61:373-93.
4.van Loon LJ, Koopman R, Manders R, van der Weegen W, van Kranenburg GP, Keizer HA. Intramyocellular lipid content in type 2 diabetes patients compared with overweight sedentary men and highly trained endurance athletes. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2004 Sep;287:E558-65.
5.Van Proeyen K, Szlufcik K, Nielens H, Ramaekers M, Hespel P. Beneficial metabolic adaptations due to endurance exercise training in the fasted state. J Appl Physiol.Jan;110:236-45.

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