人们基于各种理由运动，比如燃烧脂肪、提升身体机能极限等，最近美国哈佛大学（Harvard University）一篇新研究显示，上述情况都与一种特定的身体机制有关，试验结果表明，缺乏特定酵素的小鼠会大幅提升运动耐力与脂肪燃烧的能力。
身体内大部分细胞都是使用糖类做为能量来源，但当糖类耗尽时，身体便会使用脂肪做为替代能源。致力于开发肥胖治疗方法、并想了解运动生理影响的科学家们，对代谢机制如何运作、以及细胞为何在不同时间会利用不同能量来源的现象很感兴趣。
为了寻找问题答案，哈佛团队着手研究脯胺酸羟化酶 3（prolyl hydroxylase 3，PHD3）的功能。在先前研究中，科学家发现 PHD3 在某些癌症中参与调节脂肪代谢，于是他们利用经过改造的乙酰辅酶 A 羧化酶 2（acetyl-CoA carboxylase 2，ACC2）阻断脂肪酸代谢，使脂肪无法转换成能源。
为了进一步研究 PHD3 在癌症中扮演的角色，研究团队分离在富含糖环境中生长的小鼠细胞，之后观察 PHD3 如何改变 ACC2 以抑制脂肪代谢。研究团队随后在低糖环境中重复此试验，结果发现换成单磷酸腺苷活化蛋白质激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）发挥作用，AMPK 会抵销 ACC2 的化学修饰，因此脂肪酸能够进入细胞，并且成为细胞的能量来源。
研究团队接续做小鼠活体试验，他们先让小鼠绝食一段时间以重现先前试验的低糖环境，发现小鼠缺乏能量会导致在心脏和骨骼肌中被化学修饰的 ACC2 减少，同时使 AMPK 的修饰增加。
在另一个试验中，研究团队想知道如果将 PHD3 完全移除，情况会如何发展。于是科学家们改造出不会表达 PHD3 的小鼠，并让它们接受一系列运动耐力测试。
本研究资深作者 Marcia Haigis 表示：“我们想知道如果剔除小鼠的 PHD3 基因，是否会增加脂肪的燃烧能力并提升能量，同时还能对依赖能量来锻炼肌肉、提升运动能力的骨骼肌有正面影响。”
与控制组相比，缺乏 PHD3 的小鼠持续跑步的时间可以多出 40%，跑步距离则可以多出 50%；最大摄氧量是耗氧速率和有氧耐力的指标，而缺乏 PHD3 小鼠的最大摄氧量亦有明显提升。分析试验结果显示在经过几回合运动之后，缺乏 PHD3 的小鼠脂肪代谢率增加，且出现不同的代谢情况。
接着研究团队取来其他部位正常表现 PHD3、仅在骨骼肌中缺乏 PHD3 的小鼠，发现这些小鼠在运动中与前一个试验有相似结果，代表若使骨骼肌不表达 PHD3，便能有效提升运动表现。
Haigis 教授表示：“很兴奋可以看到肌肉细胞剔除 PHD3 基因的小鼠其运动耐力有戏剧性改变，而且这种 PHD3 缺失的影响很稳定、可重复操作。”
此研究帮助我们更理解身体在运动耗能过程中如何运作，同时为新领域开启一条路，接下来需探索 PHD3 的运作机制以及抑制 PHD3 是否会有副作用产生，以便未来应用于人体临床、也可能成为治疗肌肉相关疾病的新疗法。此研究发表在《细胞代谢》（Cell Metabolism）期刊。
- Harvard study uncovers enzyme that ups fat burning and exercise endurance
（首图来源：shutterstock）
