Tiganis|《科學》子刊：多跑跑，糖尿病不找！科學家發現，運動會誘導骨骼肌表達一種酶，能增強肌肉功能，預防甚至逆轉胰島素抵抗丨科學大發現

2026-04-27 科學胰島素肌肉運動會基因逆轉骨骼肌線粒體誘導 fl Tiganis 粒體

生命在于運動，運動維持健康。
現代社會中胰島素抵抗和2型糖尿病等代謝疾病的流行，與人體力勞動和運動的普遍缺乏密切相關[1] 。然而，運動的缺乏在2型糖尿病病理生理中的作用，以及運動如何改善胰島素抵抗，仍困惑著廣大醫學研究人員。
前不久，國際頂級期刊《科學》子刊 Science Advances 公布了澳大利亞莫納什大學Tony Tiganis教授在內分泌和運動醫學領域的一項重磅研究成果[2] 。
他們發現，運動通過誘導骨骼肌NOX4表達，促進ROS介導的適應性反應，進而增強肌肉功能，維持氧化還原平衡，逆轉胰島素抵抗。這一發現從氧化應激的角度詳細揭示了運動維持血糖健康的機制，為衰老和肥胖相關的胰島素抵抗提供了一個潛在的治療靶點。
【Tiganis|《科學》子刊：多跑跑，糖尿病不找！科學家發現，運動會誘導骨骼肌表達一種酶，能增強肌肉功能，預防甚至逆轉胰島素抵抗丨科學大發現】

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▲ Science Advances 網站本論文
既往已有多項動物實驗和人群試驗證實運動能促進線粒體生成，增加胰島素敏感性[3] 。有研究認為這與運動引起的ROS產生和KEAP1/NFE2L2通路激活有關。
ROS是細胞呼吸的自然副產物，包括H 2 O 2 、O 2 ? ? 和 ?OH等，是細胞的內源性氧化劑。運動期間ROS的產生主要由NOX家族催化，其中，NOX4位于骨骼肌細胞，能直接產生H 2 O 2 和O 2 ? ?。運動后，ROS氧化KEAP1 ，導致與KEAP1結合的轉錄因子NFE2L2得以釋放入核，促進線粒體相關基因和抗氧化防御系統基因的表達。然而迄今為止，詳細機制尚未完全闡明。
于是， Tiganis團隊以NFE2L2和NOX4為突破口，首先檢測了二者在小鼠和人類骨骼肌運動前后的變化情況，發現運動后NFE2L2和NOX4表達上調。考慮到NFE2L2能與NOX4啟動子區域結合，研究人員推斷NOX4是NFE2L2的靶基因，運動通過上調NFE2L2而促進NOX4表達。
為了證明這一推測， Tiganis團隊使用 NFE2L2的激活劑——萊菔（lái fú ，蘿卜）硫烷，代替運動刺激NFE2L2 ，進行細胞和動物實驗，觀察NOX4表達情況。他們發現：成肌細胞和小鼠經萊菔硫烷處理后， NOX4表達升高；而敲除NFE2L2后，萊菔硫烷的處理不能提高NOX4表達。這一結果驗證了他們的猜想。

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隨后， Tiganis團隊研究了骨骼肌NOX4缺失對ROS生成的影響，發現敲除成肌細胞的NOX4后， H 2 O 2 生成減少，運動狀態下的 H2 O2 激發生成也被消除。這證明ROS生成必需骨骼肌NOX4 。此外，特異性敲除小鼠骨骼肌的NOX4后，在ROS生成減少的同時，運動能力和運動耐力也顯著降低。
那么ROS生成減少和運動能力降低，這兩者之間又是什么關系呢？考慮到氧化還原酶GPX-1能通過還原 H2 O2 來消除ROS ，于是， Tiganis團隊沉默了NOX4敲除鼠的GPX-1基因，以抵消NOX4敲除引起的ROS減少。他們發現，敲除GPX-1后， NOX4敲除鼠的運動能力和耐力隨 H2 O2 水平恢復了正常。因此，骨骼肌NOX4敲除通過減少 H2 O2 生成，而損害運動能力。

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▲ 圖E：H 2 O 2 在NOX4敲除后生成減少，再敲除GPX-1后可被恢復；圖F和G：鼠運動能力在NOX4敲除后生成減少，再敲除GPX-1后可被恢復。（Nox4 fl/fl 為對照用野生型鼠，Mck-Cre; Nox4 fl/fl 為實驗組骨骼肌NOX4敲除鼠， Mck-Cre; Nox4 fl/fl ,Gpx1 -/- 為實驗組骨骼肌GPX-1與NOX4雙敲除鼠）

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