超級耐力的神秘肌肉

超級耐力的神秘肌肉
知識通訊評論第52期

科學家發現，利用基因改造可使老鼠增加某種肌肉纖維，而這種特殊肌肉纖維可以提升人體運動能力。

透過基因微調（genetic tweak）使老鼠體內某種少見的肌肉纖維增加，會把它變成長跑健將。這個新發現可能有助於增加人體的運動能力，甚至減緩肌肉萎縮。

人體肌肉由四種纖維組成，其中包括兩種耐久活動適用的慢縮（slow-twitch）纖維、一種衝刺活動適用的快縮（fast-twitch）纖維。但是我們對於第四種 IIX型纖維瞭解非常有限，因為它散佈在許多不同種類的肌肉之間。

最近美國波士頓的一個研究團隊發現了某種基因開關，幾乎可以把老鼠體內所有肌肉纖維變成IIX型纖維。實驗成果令人吃驚。

研究計畫主持人、哈佛醫學院的史貝曼（Bruce Spiegelman）說：「它們還真是優秀的運動員。」這些接受基因微調的老鼠在跑步機連續快跑直到體力耗盡的時間，比普通老鼠多了百分之二十五。

這個發現也顯示，IIX型肌肉纖維對於運動能力的提升有很大貢獻，但是鮮為人知。學者認為，在世界級運動員的體內，這種纖維很可能比一般人多，應是天賦所致，然而嚴格訓練也可能增加這種纖維。

研究計畫成員之一、哈佛醫學院的阿雷尼（Zoltan Arany）表示，果真如此，將來的運動員就可以利用這項新發現的成果。他說，未來很有可能出現能夠促進特殊纖維增長的藥物，運動員也可能濫用這類藥物。

先前的研究證實，增加某種肌肉纖維，有助於減緩肌肉衰退。阿雷尼說，未來的相關研究，也許能幫助罹患「肌萎縮性脊髓側索硬化症」（amyotrophic lateral sclerosis）等疾病的人減緩肌肉萎縮症狀。

纖維轉變

不同的肌肉纖維有不同的特性，也適用於不同的體能活動。

I型與IIA型這兩種慢縮纖維充滿了會產生能量的粒線體，適用於走路這種連續不斷、消耗大量氧氣的耐久體能運動。舉例來說，小腿的比目魚肌（soleus muscle）就充滿了這種纖維。

IIB型纖維是快縮纖維，能在短時間內迅速收縮，也不太需要氧氣。人體需要它們進行一些快速但費力的活動。對短跑衝刺而言相當重要的四頭肌，就含有許多IIB型纖維。

IIX型纖維則介於兩者之間，它們富含粒線體，但是也能快速收縮。有學者認為，IIX型纖維是快縮纖維轉變成慢縮纖維的過渡階段，某些肌力訓練也能促成這種轉變，但是它們究竟有何功用，仍屬未知。

為跑而生

四年前，史貝曼領銜的研究團隊發現，刺激一種PGC-1型基因，會把包含各種不同纖維的肌肉，轉變成以慢縮纖維為主的肌肉組織。

該團隊將最新的研究成果發表在《細胞代謝》（Cell Metabolism）期刊中。他們利用遺傳工程技術，把PGC-1基因的一個同類基因「打開」（switch on），這也使原本包含百分之十五到百分之二十IIX型纖維的肌肉，變成IIX型纖維佔全部組織近百分之百的肌肉。

學者認為，PGC-1等兩種基因可以「打開」一連串的相關基因，促使某種肌肉纖維轉變成另一種纖維。

探索肌肉纖維的轉變過程，使學者有機會仔細檢視不同的肌肉纖維如何運作發展，這些纖維又怎樣影響身體的活動能力。

科學家還無法確定為何少數人能夠在超級馬拉松等耐力競賽中屢屢獲勝。哈佛醫學院的史貝曼說，他想知道，那些耐力賽高手的PGC基因是否與眾不同，或者他們體內的IIX型肌肉纖維比常人多。