Cell Research | 揭示乳酰化响应缺氧预防运动损伤

历史上马拉松战役中，通信兵Philippides因过度运动导致死亡，引发了关于机体如何感知和防止运动损伤的科学探索。2024年1月2日，复旦大学赵世民/徐薇团队在《Cell Research》发表研究，揭示了低氧环境下，线粒体蛋白质乳酰化修饰在运动损伤预防中的关键角色。

他们发现，线粒体丙氨酰tRNA合成酶（AARS2）在低氧条件下稳定性增强，作为乳酰化转移酶，它能乳酰化线粒体丙酮酸脱氢酶催化亚基PDHA1和CPT2，抑制乙酰辅酶A生成，从而限制细胞呼吸，防止过氧化合物风暴，避免运动损伤。在动物模型中，线粒体乳酰化与持久运动能力呈负相关，而抑制乳酰化修饰能提升小鼠的运动耐力。

团队利用前期发现的乳酸修饰蛋白质机制，推测乳酸可能通过丙氨酰tRNA合成酶（AARS2）乳酰化线粒体蛋白质，这一推论在体外实验得到了证实。研究发现，低氧环境下，AARS2的脯氨酸羟基化增加，导致其稳定并抑制氧化磷酸化，保护肌肉免受过度运动损伤。

运动医学上，乳酰化修饰对于持续运动过程中的能量平衡至关重要。运动时，乳酸积累，通过乳酰化调节线粒体氧化磷酸化，防止能量过度消耗和氧化损伤。实验表明，特定的乳酸调节剂，如β-丙氨酸，能通过抑制乳酰化来改善运动耐力，但需要权衡可能的氧化损伤风险。

这项研究揭示了乳酰化修饰在运动损伤预防中的生物学机制，以及代谢物如乳酸如何通过反馈机制调控细胞功能，为运动医学和生命科学研究提供了新视角。它再次印证了代谢物在生理病理过程中的重要性，包括胚胎发育和肿瘤发生发展。