尋找超級血清 熊的血液藏有增強人類肌肉的祕密

人類辛苦訓練出來的一身肌肉,只要3周以上沒有持續鍛鍊就會流失,但科學家測量到,一隻冬眠的熊即便不吃不喝不動長達好幾個月,在冬眠過後,牠的肌肉量仍與冬眠前相差無幾。

近期,日本研究團隊發現,冬眠的熊之所以能維持住肌肉量與身體機能,關鍵就隱藏在牠的血液中。

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冬眠後的熊 肌肉不會消失

在美國超級英雄漫畫裡,瘦弱的史帝夫‧羅傑斯(Steven Rogers)在注射「超級士兵血清」後,變身成為力大無窮的超級英雄——美國隊長(Captain America),這些原本是漫畫中才有的情節,卻有日本的研究人員發現,動物界中確實有可能存在著增強人類肌肉的超級血清。

近期,日本科學家在綜合性科學期刊《公共科學圖書館》(PLOS ONE)上發布一項研究,冬眠的黑熊血液中含有一種成分,能讓這種生物歷經長時間的冬眠、在5-7個月不吃不喝後,仍能維持身體機能與全身的肌肉量。

長時間不吃不喝不動也OK

「要活就要動」是眾所周知的道理,一個人如果想擁有健康的身體,平時就要養成運動的習慣。人類只要3周的時間久坐不動,肌肉量就會流失,遑論不吃、不喝、不動長達數個月,還會導致一個人出現嚴重的健康問題,甚至死亡。

冬眠的黑熊卻沒有這些困擾,日本廣島大學(University of Hiroshima)的生物醫學與健康科學研究所副教授宮崎充功表示,「冬眠的動物不受『要活就要動』的規則影響,牠們即使長時間不動也能避免肌肉萎縮」。

IGF-1是維持黑熊肌肉量的關鍵嗎?

人體的肌肉量多寡取決於肌肉蛋白合成和分解之間的平衡,人體在缺乏運動時,會分泌一種稱為MuRF-1(Muscle RING-finger protein-1)的分解酵素,造成身體肌肉量的流失。而根據先前的研究發現,一種生長激素——類胰島素生長因子-1(insulin-like growth factor 1,以下簡稱IGF-1)的濃度升高,能增加身體內肌肉組織的含量,被認為或許是在冬眠時維持肌肉量的關鍵。

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實驗:在人體細胞中加入黑熊血清

原先,宮崎充功的研究團隊認為,IGF-1的濃度變化影響了熊在冬眠時的肌肉量。研究團隊為此進行實驗,抽取了一隻日本黑熊(Ursus thibetanus japonicus)的兩種血清,一種是在夏季時抽取,另一種是在冬眠時抽取。他們經過檢測後發現,熊的IGF-1在夏季時濃度達到最高,在冬季剛要冬眠時會降到最低,直到冬眠尾聲,IGF-1濃度才再次回升。

研究團隊接著將這兩種血清與人類骨骼肌細胞進行培養,經過24小時的觀察,他們發現添加黑熊冬季血清的人類骨骼肌細胞,它的蛋白質含量有顯著增加,但另一個加入黑熊夏季血清的細胞樣本卻沒有出現類似的變化。

根據這個實驗結果,研究團隊推論,IGF-1的濃度高低並非是維持肌肉量的關鍵,因為黑熊夏季血清的IGF-1濃度最高,但人類骨骼肌細胞沒有任何變化,反而是IGF-1濃度較低的冬季血清,有出現抑制人類骨骼肌細胞中的蛋白分解作用。可惜的是,此次研究中,他們尚未得知冬季血清中是哪種成分導致這次的結果。

宮崎充功補充:「如果能辨認出冬眠的熊的血液中是何種『成分』維持肌肉量,並釐清冬眠動物不吃不喝不動背後能維持肌肉的運作機制,這個發現將有助於未來發展對病患有效的復健策略,還能防止病患變成長期臥床。」

不放棄 會繼續找下去

研究團隊之後進一步釐清,IGF-1在熊冬眠時的濃度變化,可能僅是熊體內水分的變化所致,像是冬眠時期因脫水而導致IGF-1的濃度在後期逐漸升高。

在得知這個結果後,宮崎充功決定繼續研究、找出熊冬眠血液中的關鍵成分。

宮崎充功在成為生物醫學與健康科學研究所的副教授前,曾是一名物理治療師,他的研究生涯中一直期盼能找到一種復健方式,能在最初的復健階段中就維持住人體的肌肉量,而不是等到人體肌肉已經流失、惡化後,才想辦法恢復那些失去的肌肉。宮崎充功表示,這便是為什麼他對冬眠的熊如此感興趣的原因。

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