作者:卡琳娜·托莱多，FAPESP 哈佛大学和圣保罗大学的研究人员在《细胞》杂志上发表的一篇文章表明，肌肉细胞在体育锻炼过程中会释放代谢物琥珀酸，并引发组织重塑过程，使肌肉变得更强壮，提高代谢效率
信用:萨米-威廉姆斯/皮克斯拜) 任何体育锻炼项目的开始都会引起肌肉疼痛，这会阻碍从沙发上站起来这样简单的动作
随着时间的推移和一点点坚持，肌肉变得习惯于努力，发展更多的力量和耐力
美国哈佛大学和巴西圣保罗大学的研究人员在《细胞》杂志上描述了使这种适应锻炼成为可能的细胞介质
介质是琥珀酸，一种迄今为止只知道参与线粒体呼吸的代谢物
这篇文章的作者包括朱里奥·塞萨尔·巴蒂斯塔·费雷拉(Julio Cesar Batista Ferreira)，他是南太平洋大学生物医学科学研究所(ICB)的教授，也是生物医学氧化还原过程研究中心(Redoxome)的成员，该中心是由FAPESP(圣保罗研究基金会)资助的研究、创新和传播中心(RIDCs)之一，以及博士后路易斯·恩里克·博兹(Luiz Henrique Bozi)，他在FAPESP的支持下在哈佛大学做研究实习生时进行了这项研究
费雷拉向FAPESP解释说:“我们的结果表明，琥珀酸在运动中会离开肌肉细胞，并向它们的邻居发送信号，从而引发肌肉组织重塑过程。”
“运动神经元产生新的分支，肌肉纤维变得更加均匀，以获得收缩的力量，所有细胞的血糖摄取增加，以产生三磷酸腺苷(细胞燃料)
效率有所提高
" 本文报道的发现是基于大量动物和人类志愿者的实验
第一项实验需要比较老鼠在跑步机上跑步直到筋疲力尽前后腿部肌肉中存在的500多种代谢物
除了肌肉纤维，肌肉组织还包含免疫细胞、神经细胞和内皮细胞
如果每一个都是一所房子，房子之间的街道就是空隙或间隙空间
费雷拉说:“我们对每栋房子和街道进行了隔离和分析，以找出锻炼后附近的变化，并观察到琥珀酸盐仅在肌肉纤维和间隙空间显著增加。”
在25-35岁的健康志愿者在固定自行车上进行60分钟的剧烈运动时，也观察到了类似的现象
在这种情况下，研究人员分析了通过股动脉和静脉导管获得的血液样本，发现流出肌肉的血液中琥珀酸的水平显著升高，并且在恢复过程中迅速下降
在这一点上，研究人员确信肌肉细胞释放琥珀酸是对运动引起的压力的反应，但他们想知道如何释放，最重要的是为什么
对志愿者血液的分析提供了一个线索:静脉和动脉血液中另一种随着运动而增加的化合物是乳酸盐(乳酸的电离形式)，这是细胞激活紧急能量产生系统的标志
琥珀酸是一种代谢物，通常不能穿过细胞膜离开细胞
在细胞内，它参与三羧酸循环，这是一系列发生在线粒体内的化学反应，导致三磷酸腺苷的形成，”博兹解释说
“但是当能量需求急剧增加，线粒体跟不上时，厌氧系统就会被激活，导致过多的乳酸形成和细胞酸化
我们发现，这种酸碱度的变化会导致琥珀酸化学结构的变化，从而使其能够通过细胞膜并逃逸到细胞外介质中
" 蛋白质组学是一种对小鼠和人类肌肉细胞膜中所有蛋白质的分析，它鉴定出了帮助琥珀酸离开细胞的转运蛋白
结果显示运动后肌肉组织中的MCT1增加
MCT1是一种蛋白质，专门将单羧酸转运出细胞
“MCT1运输的分子种类类似于琥珀酸盐，当它在酸性介质中经历化学修饰时
它不再是二羧酸盐，而变成一羧酸盐
我们做了几个体外实验来证实这是运动诱发的机制，”博兹说
其中一个实验包括将培养的肌肉细胞置于缺氧(缺氧)状态，以激活无氧能量产生机制并产生乳酸
这足以诱导琥珀酸释放到间隙空间
另一项实验涉及青蛙的生殖细胞(卵母细胞)，它们被基因改造以表达人MCT1
研究人员发现，卵母细胞只有在酸性介质中才会释放琥珀酸
费雷拉说:“在这个阶段，我们知道酸度使琥珀酸发生质子化，这是一个化学过程，使它能够结合到MCT1并通过膜进入细胞外介质，但我们还没有发现锻炼期间琥珀酸在间隙空间积累的意义。”
通信 在科学文献中，细胞之间的交流在生物体适应任何种类的压力中的重要性是公认的
信号是通过释放到间隙空间的分子与附近细胞膜中的蛋白质结合来交换的
这些膜受体的激活触发导致组织结构和功能改变的过程
“我们的假设是琥珀酸在肌肉中起着调节作用，例如，通过与一种叫做SUCNR 1[琥珀酸受体1]的蛋白质结合，这种蛋白质在运动神经元的膜中高度表达，”Bozi说
为了验证这一理论，他们用转基因小鼠进行了实验，这些小鼠没有表达SUCNR1
这些老鼠被允许在阻力轮上自由奔跑三周，这段时间足够让肌肉组织发生形态和功能上的变化
费雷拉说:“人们期望肌肉纤维变得更加均匀和强壮，但事实并非如此。”
“此外，锻炼没有促进运动神经元的分支，而运动神经元的分支对于提高收缩效率至关重要
我们还观察到细胞葡萄糖摄取没有增加，胰岛素敏感性低于作为对照的野生小鼠
换句话说，没有琥珀酸受体，运动诱发的重塑就不会发生
" 费雷拉认为，这项研究首次显示了琥珀酸在肌肉组织中的旁分泌作用
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它在细胞间信号传递中的作用是提醒附近的细胞，它们必须改变自己的内部过程以适应“新的正常”
“下一步是找出这种机制在其他以能量代谢改变和细胞酸化为特征的疾病中是否被破坏，例如神经退行性疾病，其中星形胶质细胞-神经元的交流对疾病的进展至关重要，”他说
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