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Science子刊：運動是如何燃燒脂肪的？

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Science子刊：運動是如何燃燒脂肪的？
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來源丨中國生物技術網
近日 ， Science子刊ScienceAdvances上發表了的一篇題為：Evidenceforaneuromuscularcircuitinvolvinghypothalamicinterleukin-6inthecontrolofskeletalmusclemetabolism的研究論文 。
該研究首次表征一條將骨骼肌脂肪燃燒與大腦中蛋白質聯系起來的神經肌肉回路 。 該研究為定期運動有助于減肥又添新的證據 ， 并進一步強調了鍛煉身體對健康的重要性 。
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下丘腦是控制多種功能的大腦區域 。 下丘腦腹內側（VMH）的神經元活動控制著能量消耗和骨骼肌代謝 ， 包括脂肪酸氧化和葡萄糖代謝 。
白細胞介素6（IL-6）是一種促炎細胞因子 ， 但其中樞功能在哺乳動物代謝中發揮著獨特作用 ， 如燃燒骨骼肌脂肪 。 先前的研究表明 ， 下丘腦腹內側核在受到刺激時可以改變肌肉代謝 。 下丘腦IL6與控制能量和食物消耗有關 。 在肥胖嚙齒類動物中 ， 運動刺激下丘腦IL6的產生可以改善代謝健康 。
此前 ， 該團隊證明不同類型的急性運動 ， 如游泳或跑步機跑步 ， 可以增加動物下丘腦中的IL6mRNA水平 。 現在 ， 他們提出了一個新的假設 ， 即下丘腦IL6的產生可能會激活一個有利于骨骼肌脂肪燃燒的神經肌肉回路 。
在這項新研究中 ， 研究人員使用來自81個人的基因型組織表達人類數據庫的交互圖顯示 ， 下丘腦IL6基因表達與脂質代謝以及骨骼肌中的線粒體相關基因之間存在正相關 ， 與脂質生物合成相關基因呈負相關 。
隨后 ， 該團隊開展了一系列小鼠實驗以證明神經肌肉回路的存在 。 他們觀察到 ， 下丘腦Il6基因表達與小鼠骨骼肌中一些脂質生物合成標志物的表達之間的負相互作用 。 在小鼠大腦注射IL6后 ， 會增加耗氧量 ， 并刺激了參與比目魚肌中脂肪酸氧化的關鍵標志物 。 在腓腸肌中檢測到高水平的AMPK磷酸化 。
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在另一項實驗中 ， 研究人員切除每只小鼠一條腿上的部分坐骨神經 。 然后將IL-6注射到動物大腦 。 他們觀察到 ， 小鼠正常的腿部脂肪燃燒 ， 但另一條神經被切斷的腿沒有發生這種現象 。 實驗結果表明 ， 骨骼肌脂肪的代謝只由下丘腦和肌肉之間的神經連接 。
為了闡明神經系統如何與肌肉聯系在一起 ， 研究人員使用藥物阻斷小了鼠的α和β-腎上腺素能受體 。 這兩種受體負責為肌肉接收神經信號 ， 以執行由大腦決定的功能 。
他們發現 ， 阻斷β-腎上腺素能受體幾乎沒有效果 ， 但阻斷α-腎上腺素能受體時 ， 小鼠的肌肉脂肪氧化停止或急劇減少 。
計算機模擬顯示下丘腦IL6基因表達與肌肉α-腎上腺素能受體的兩個亞基（腎上腺素受體α2A和α2C）密切相關 。 當將IL-6注射到通過基因改造而不能生成這些受體的小鼠大腦中時 ， 結果得到了驗證：這些小鼠的腿部肌肉脂肪沒有代謝活動 。
最后 ， 研究人員在生理條件下（急性游泳）評估了這條神經肌肉回路 ， 證實IL6激活了下丘腦腹內側中的ERK1/2途徑 ， 刺激小鼠骨骼肌中的AMPK/ACC信號傳導和脂肪酸氧化 。 生物信息學分析顯示 ， 下丘腦IL6/ERK1/2軸與同基因小鼠和人類骨骼肌中的脂肪酸氧化和線粒體相關基因密切相關 。
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研究團隊指出 ， 這條神經肌肉回路與運動停止后發生的脂肪氧化之間存在聯系 。 這曾經被認為是不重要的 ， 但事實上 ， 它可以持續數小時 。 因此 ， 該神經回路應該被認為對減肥過程至關重要 。