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甘振继教授课题组在《J Biol Chem》发表骨骼肌线粒体运动代谢重塑新机制
2016-10-18     

我校模式动物研究所甘振继教授实验室在骨骼肌线粒体功能调节机制研究中取得重要进展,相关成果“Exercise Inducible Lactate Dehydrogenase B Regulates Mitochondrial Function in Skeletal Muscle”于20161013日在线发表在国际知名学术期刊《J Biol Chem》上。南京大学博士研究生梁喜俊和硕士研究生刘林为论文共同第一作者,甘振继教授为通讯作者。

运动锻炼已被公认为预防、控制以及治疗众多慢性疾病最好的药物。例如:运动可以增强机体消耗过剩能量、改善葡萄糖/胰岛素耐受性,从而预防肥胖、改善血脂成分、降低血压、增强心血管功能等。相反,越来越多的证据表明失运动是绝大多数慢性疾病的罪魁祸首。运动可以引起骨骼肌一系列的代谢性改变,这其中就包括糖脂代谢、线粒体功能以及肌纤维结构转变等。而这些改变又反过来影响着人的运动能力和健康水平。因此,了解和认识骨骼肌的运动代谢重塑机制,对认识代谢疾病和运动改善人体健康等方面都具有十分重要的现实意义。

甘振继研究组在近期研究中,揭示了一个miR-499/Fnip1/AMPK通路,为骨骼肌线粒体功能与肌纤维收缩精准偶联提供了完美的解释(Liu et al,EMBO Mol Med, 2016),文章被推荐为《EMBO分子医学》10月份期刊封面故事(图A)。该研究组进一步研究这一通路下游发现,人体运动可以激活乳酸脱氢酶LDHB基因的表达。LDHB基因表达水平在运动员肌肉中明显高于常人,并且在同一个体的运动前后也发生了显著变化。此外,LDHB基因表达水平还与人体肌肉运动前后的pH变化呈显著负相关关系。这些结果提示LDHB可能是运动锻炼骨骼肌代谢重塑的重要通路。我们利用系列小鼠细胞分子实验,揭示了运动锻炼通过激活PGC-1a/ERR结合到Ldhb基因启动子上非常保守的ERR应答元件上来调控Ldhb的表达。为了研究Ldhb基因的运动代谢生理功能,我们构建了骨骼肌特异性的Ldhb转基因小鼠,发现激活Ldhb可以显著提高小鼠运动过程的耗氧能力,增强小鼠的运动耐力;这些作用很可能依赖于Ldhb过表达引起的骨骼肌线粒体代谢功能增强;进一步的体外分子细胞研究结果确证了激活Ldhb可增强线粒体氧化代谢功能。这项研究揭示了一个运动锻炼通过PGC-1a/Ldhb通路改善骨骼肌线粒体功能的分子机制(图B),为探讨肌肉线粒体代谢相关疾病的防治新途径提供实验依据。

论文链接:http://www.jbc.org/content/early/2016/10/13/jbc.M116.749424.long


甘振继教授课题组揭示系列骨骼肌线粒体代谢重塑新机制

 

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