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JBC:天然化合物番茄碱可治疗肌肉萎缩

Published: Tuesday 03 February, 2015

从青色番茄中提取的天然化合物可刺激肌肉生长,提高肌肉力量和耐力,并防止肌肉萎缩。这听起来有点不太可能,但青色番茄确实可以使肌肉更大和更强壮。

爱荷华大学的一个科学家小组之前使用一种筛选方法,将苹果皮中的一种化合物确定为肌肉增强剂。最近他们利用同样的方法发现,番茄碱(tomatidine)——从青色番茄中提取的一种天然化合物,能更有效地增强肌肉并防止肌肉萎缩。

肌肉萎缩(Muscle atrophy)是由衰老、各种疾病和伤害(包括癌症、心脏衰竭和骨科损伤等)引起的。它会使人虚弱和疲劳,影响体力活动和生活质量,并会使人跌倒和骨折。这种疾病每年影响超过5000万的美国人,包括3000万年龄在60岁以上的老人,患者往往被迫进入疗养院或康复机构。延伸阅读:PNAS:肌肉萎缩症的最新发现

爱荷华大学内科学、分子生理学及生物物理学副教授Christopher Adams博士指出:“肌肉萎缩给患者及其家庭和一般的医疗保健系统带来了很多问题。然而,我们缺乏一种有效的方法来预防或治疗这种疾病。锻炼当然有一定的帮助,但是对于许多生病或受伤的人来说,锻炼还不够,或不可能进行锻炼。”

更多肌肉,更少脂肪
在2014年4月9日《Journal of Biological Chemistry》发表的一项新研究中,Adams想寻找一种可用于治疗肌肉萎缩的小分子化合物。他利用由麻省理工学院Broad研究所和哈佛大学开发的一种称为Connectivity Map的系统生物学工具,把注意力集中在番茄碱这种天然化合物。Adams发现,番茄碱的mRNA表达标签,与肌肉萎缩患者mRNA表达标签呈负相关性。

确定番茄碱之后,Adams和他的研究小组利用培养的人和小鼠骨骼肌管,检测了番茄碱对骨骼肌的影响。他们第一次发现,番茄碱可刺激mTORC1(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白敏感型复合体)信号转导和合成代谢,引起蛋白质和线粒体积累,最终刺激培养的人平滑肌细胞生长。

Adams表示:“这个结果很重要,因为我们一直在寻找能够帮助人们的一些东西。”

接下来,他们往小鼠饮食中添加番茄碱。他们发现,补充番茄碱的健康小鼠长出更大的肌肉,也变得更强壮,能够运动更长的时间。而且最重要的是,他们发现番茄碱可预防和治疗肌肉萎缩。

有趣的是,虽然喂食番茄碱的小鼠具有更大的肌肉,但他们的体重并没有变化,因为它们的脂肪相应减少,这表明该化合物还具有治疗肥胖症的潜力。

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番茄碱有吸引力的一面是,它是来自于西红柿的一种天然化合物。当α-番茄红素——尤其在番茄植物和青番茄中被发现——在肠道内被消化时,会产生番茄碱。 

Adams指出:“适量吃绿色番茄是安全的。但是我们不知道一个人需要吃多少绿色番茄,才能获得我们给小鼠服用的相似剂量番茄碱。我们也不知道这种剂量的番茄碱对人体是否安全,或者它在人类中是否可达到小鼠中同样的效果。我们正在努力探讨这些问题,希望能找到相对简单的方式,人们可以用来保持肌肉质量和功能,或者如果有必要重新获得肌肉。” 

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Adams和他的研究小组以前使用这种相同的策略发现,熊果酸(ursolic acid)——从苹果皮提取的一种化合物,可以促进肌肉的生长。

Adams称:“番茄碱比熊果酸明显更有效,似乎具有不同的作用机制。我们现在非常感兴趣的是,基于食物的几种天然化合物如番茄碱和熊果酸,是否有一天可被合成有科学根据的补充剂,或者只是简单地纳入日常食物,使食用者更健康。”

为了加快这项研究并将其转化为人所用,Adams和他的同事们成立了一家生物科技公司称为Emmyon。最近,该公司从国立卫生研究院获得资金支持,来开发保持老化过程中肌肉质量和功能的策略。公司还将番茄碱和熊果酸用作肌肉萎缩和肥胖症新药的天然线索。(生物通:王英)
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