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巴西聖保羅大學（USP）的研究人員與美國和挪威的同事一起在科學報告上發表的一項研究表明，缺乏肌肉刺激會導緻肌肉細胞中加工不足的蛋白質和因此導緻肌肉無力或消瘦。

這是典型的肌肉功能障礙狀況，影響老年人或患有坐骨神經損傷的個體，這通常在卧床不起的患者或長時間坐着的工人中得到證實。

從大鼠誘導坐骨神經損傷的測試 - 因此，停止接受刺激 - 研究人員發現，這種累積是由自噬的損害引起的，自噬是負責識别和去除受損蛋白質和毒素的細胞機器。對受傷前有氧運動訓練的一組大鼠的分析使得科學家們證明，體育鍛煉可以保持自噬系統的準備并在必要時促進其活動，就像肌肉功能障礙一樣。缺乏刺激。

“每日運動使自噬系統敏感，促進肌肉中不起作用的蛋白質和細胞器的消除。去除這些功能失調的成分非常重要;當它們積聚時，它們會變得有毒并導緻肌肉細胞受損和死亡，”該大學生物醫學科學研究所（ICB-USP）教授，該研究的首席研究員Julio Cesar Batista Ferreira說。

費雷拉提供了一個類比來幫助解釋肌細胞自噬。“想象一下，肌肉以類似于冰箱的方式工作，需要電力才能運行。如果這個信号停止，因為你拔掉冰箱上的插頭或堵塞支配肌肉的神經元，不久之後，你會發現食物中的食物。冰箱和肌肉中的蛋白質将根據其成分以不同的速度開始變質，“由聖保羅研究基金會-FAPESP支持的研究人員說。

“此時，一種早期預警機制，存在于細胞中但尚未存在于冰箱中，激活自噬系統，識别，分離和'焚燒'有缺陷的物質，防止損害的傳播。但是，如果肌肉沒有接收到正确的電信号長時間，預警機制停止正常工作，這有助于細胞崩潰。“

在破碎的冰箱中被損壞的食物對應于蛋白質，而不是通過有毒聚集體發揮它們的正常功能，其開始殺死細胞。自噬可以分離這些蛋白質并在溶酶體，細胞内細胞器中破壞它們，降解和回收廢物。

“沒有自噬，就會發生級聯效應，導緻細胞死亡，”Juliane Cruz Campos說。坎波斯在博士期間開發了科學報告中描述的部分研究。研究。作為該文章的第一作者，她目前在費雷拉的監督下從FAPESP獲得獎學金從事博士後研究。

實驗法

在最新的研究中，大鼠接受了坐骨神經結紮手術，産生了與人類坐骨神經壓迫相當的效果。它引起的疼痛阻止個體使用受影響的腿，并最終使有關的肌肉減弱和萎縮。

在手術前，将大鼠分成兩組。一個人保持久坐不動，另一個人接受運動訓練，包括以每周一天五天，每天一小時的最大有氧能力的60％運動。

經過四周的運動訓練後，進行了手術，發現坐骨神經損傷引起的肌肉功能障礙在有氧運動組中的侵略性低于久坐組。此時還評估了受影響肌肉中的功能和生化參數。

“ 運動訓練增加了自噬通量，從而降低了動物肌肉中功能失調的蛋白質水平。與此同時，運動改善了肌肉組織的收縮性能，”FAPESP獎學金獲得者說。

“運動是一種短暫的壓力，在生物體内留下記憶，在這種情況下通過自噬系統，”費雷拉解釋說。“當有機體遭受其他類型的壓力時，它就能更好地做出反應并對抗這種效應。”

概念證明

研究人員進行了另外兩項實驗，旨在更深入地研究運動與自噬之間的聯系。一項實驗使用小鼠，其中自噬相關基因ATG7在骨骼肌中沉默。

ATG7編碼一種蛋白質，負責合成一種稱為自噬體的囊泡，這種囊泡在功能失調的細胞器周圍形成，并将它們運送到溶酶體，在那裡它們被分解和消化。

該實驗驗證了自噬在肌肉生物學中的重要性，因為未經過坐骨神經結紮的ATG7敲除小鼠仍顯示出肌肉功能障礙。

在另一個實驗中，來自坐骨神經損傷大鼠和對照大鼠（沒有損傷）的肌肉用稱為氯喹的藥物治療，該藥物通過提高溶酶體pH（堿度）來抑制自噬，從而防止缺陷蛋白質的降解。

“用藥物治療的對照動物的肌肉力量比未治療組的肌肉強度低。氯喹對坐骨神經損傷大鼠的肌肉沒有影響，證明自噬的抑制對缺乏引起的肌肉功能障礙至關重要。刺激計劃，“費雷拉說。

研究人員強調，他們的研究并非旨在尋找治療坐骨神經痛，這是最常見的疼痛類型之一。該想法是在進一步研究中使用實驗模型來理解肌肉功能障礙中涉及的細胞過程。這将有助于開發能夠最大限度地減少或扭轉當代社會日益嚴重的問題的新藥物和非藥物幹預措施，即由于缺乏運動導緻的肌肉無力和萎縮，尤其是老年人。

“如果我們能夠識别出一種選擇性地保持自噬系統處于警戒狀态的分子，就像在體育鍛煉期間發生的情況一樣，我們可以開發一種藥物，可以給予因缺乏刺激而導緻肌肉功能障礙的人費雷拉說，例如肢體不動的患者，長期卧床不起的人，甚至患有[退行性]肌肉疾病的患者。#清風計劃#

更多信息： Juliane C. Campos等，運動預防神經源性肌病模型中自噬和蛋白質穩态受損，Scientific Reports（2018）。 DOI：10.1038 / s41598-018-30365-1

期刊信息： 科學報告

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