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枸杞"坚筋骨"传统功效的科学解读--通过调控肌纤维类型"模拟锻炼"增强肌肉功能

日期:2020-08-04  浏览次数:1582

作者:陈畅研究组

来源:大屯路15号

枸杞是我国传统名贵中药,自古以来被列为"上品",并被卫生部批准为"药食两用食物"即"药食同源"。《本草纲目》记载:枸杞 "久服坚筋骨,轻身不老"。然而到目前为止,人们对枸杞"坚筋骨"这一传统功效的科学含义以及作用机制知之甚少。中国科学院生物物理研究所陈畅课题组利用现代科学技术手段和思路对这一功效进行了科学解读,发现枸杞水提物通过调控肌纤维类型"模拟锻炼"增强肌肉功能。这篇题为"An extract of Lycium barbarum mimics exercise to improve muscle endurance through increasing type IIa oxidative muscle fibers by activating ERRγ"的研究论文于2020年7月30日在线发表在国际期刊《FASEB Journal》上。

陈畅课题组以C57BL/6小鼠为模型,通过灌胃的给药方式,检测了枸杞水提物对骨骼肌成分和能量代谢的影响。发现枸杞水提物能显著增加小鼠胫骨前肌和腓肠肌的肌肉体重比,减少脂肪含量,提高小鼠的平均最大跑步距离,即增加肌肉的耐力。体内小鼠实验和体外细胞实验表明,枸杞水提物是通过增加肌肉中氧化型肌纤维(IIa型)比例和有氧呼吸作用来实现这一功能的。进一步的作用机制研究发现枸杞水提物通过激活雌激素相关受体ERRγ(estrogen-related receptor gamma)上调IIa型氧化型肌纤维的比例和调节骨骼肌能量代谢,并且PKA-CREB信号通路介导了ERRγ的激活(图1)。这项研究首次证明,枸杞水提物可以调节骨骼肌重塑和能量代谢,为枸杞"坚筋骨"的传统功效提供了科学解读。在增强肌肉耐力、增加氧化型肌纤维比例、增加肌肉体重比、减少脂肪含量、增加能量产生和能量交换、促进线粒体生物合成、促进脂肪酸氧化和产热方面均起到模拟锻炼的效果(表一),为枸杞转化应用提供了科学依据。
该研究成果在基础研究方面科学阐述中药传统功效内涵,在应用转化方面可望对枸杞产业起到重要推动作用。


图1 枸杞水提物通过激活PKA-CREB-ERRγ通路增加氧化型肌纤维比例、有氧呼吸和肌肉耐力

表1 在肌肉功能调控方面,枸杞与运动锻炼的功效对比


中国科学院生物物理所陈畅研究员为本文的通讯作者。副研究员孟姣和博士生吕振宇为本文的共同第一作者,孙传鑫和乔新华为共同作者。该课题获得宁夏自治区重点研发计划重大项目、中国科学院科技服务网络计划(STS计划)区域重点项目、国家重点研发计划蛋白质机器与生命过程调控专项、中国科学院战略性先导科技项目(B类)、国家自然科学基金重大研究计划的资助。相关工作也已申请专利。

文章链接:https://faseb.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1096/fj.202000136R