Люди занимаются спортом по разным причинам, но есть пара общих причин: сжечь жир и увеличить пределы своей физической работоспособности. Недавно опубликованное исследование ученых из Гарвардского университета выявило один механизм в обоих исходах, обнаружив, что мыши, у которых отсутствует определенный фермент, показали значительное увеличение выносливости при упражнениях и способности сжигать жир.
Большинство клеток нашего организма любят сахар в качестве источника энергии, но когда он иссякает, они вместо этого расщепляют жиры. То, как функционирует метаболизм, и что заставляет его в разное время использовать различные источники энергии, представляет реальный интерес для ученых, работающих над разработкой методов лечения ожирения и лучшего понимания физиологических последствий физических упражнений.
В поисках ответов на эти вопросы команда Гарварда приступила к изучению функций фермента, известного как пролилгидроксилаза 3, или PHD3. В ходе предыдущих исследований ученые обнаружили, что этот фермент играет роль в регулировании метаболизма жиров при некоторых видах рака. Они сделали это, модифицируя фермент под названием ACC2, который блокирует преобразование жирных кислот в энергию.
Чтобы исследовать роль PHD3 помимо рака, команда начала с изолированных клеток мыши, выращенных в богатой сахаром среде, и наблюдала, как PHD3 изменяет фермент ACC2, чтобы тормозить метаболизм жиров. Повторение процесса в среде с низким содержанием сахара задействовало еще один фермент под названием AMPK, который нейтрализует химические модификации ACC2 и, в свою очередь, позволяет жирным кислотам проникать в клетку и использовать их в качестве источника энергии.
Затем последовали эксперименты на живых мышах, сначала животные прошли период голодания, чтобы воссоздать среду с низким содержанием сахара, как в предыдущих тестах. Этот энергодефицитный образ жизни привел к уменьшению химических модификаций фермента ACC2 в сердце и скелетных мышцах, в то время как модификации AMPK были увеличены.
На следующем этапе команда хотела знать, как все будет, если полностью исключить фермент PHD3 из уравнения. Ученые сконструировали мышей, которые не экспрессируют PHD3, и подвергли их ряду экспериментов с упражнениями на выносливость.
Мышей обучали бегать на беговой дорожке в рамках экспериментов, а те, у которых отсутствовал фермент PHD3, могли продержаться на 40 процентов дольше и бегать на 50 процентов дальше по сравнению с контрольной группой. Они также продемонстрировали более высокое значение VO2 max, или максимальное потребление кислорода, показатель скорости потребления кислорода и аэробной выносливости. Анализ, проведенный после этих тренировок, показал, что мыши с PHD3-дефицитом также имели повышенную скорость метаболизма жиров и другой метаболический профиль.
В другом раунде экспериментов команда сконструировала у мышей недостаток фермента PHD3 только в скелетных мышцах, где он обычно наиболее выражен. Это дало аналогичные результаты во время упражнений, указывая на то, что подавления PHD3 в скелетных мышцах может быть достаточно для повышения работоспособности.
Хотя это расширяет наше понимание того, как организм питается во время упражнений, и открывает интересные новые пути в ряде областей исследований, необходима дальнейшая работа, чтобы установить, как именно работает PHD3, и может ли его подавление иметь какие-либо негативные эффекты.
Исследование было опубликовано в журнале .
