運動によって誘導されるBDNFは運動後回復期に骨格筋脂質代謝のPPARδ依存性リプログラミングを促進する

SCIENCE SIGNALING
19 Mar 2024 Vol 17, Issue 828
[DOI: 10.1126/scisignal.adh2783]

Wing Suen Chan^{1, †}, Chun Fai Ng^{1, †}, Brian Pak Shing Pang¹, Miaojia Hang¹, Margaret Chui Ling Tse¹, Elsie Chit Yu Iu¹, Xin Ci Ooi¹, Xiuying Yang², Jason K. Kim^{3, 4}, Chi Wai Lee⁵, Chi Bun Chan^{1, 6, *}

1. ¹ School of Biological Sciences, University of Hong Kong, 5N10 Kadoorie Biological Sciences Building, Pokfulam Road, Hong Kong, China.
2. ² Beijing Key Laboratory of Drug Target and Screening Research, Institute of Materia Medica of Peking Union Medical College, Beijing 101399, China.
3. ³ Program in Molecular Medicine, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA 01605, USA.
4. ⁴ Division of Endocrinology, Metabolism and Diabetes, Department of Medicine, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA 01605, USA.
5. ⁵ Department of Biology, Hong Kong Baptist University, Hong Kong, China.
6. ⁶ State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology, University of Hong Kong, Hong Kong, China.

* Corresponding author. Email: chancb@hku.hk

† These authors contributed equally to this work.

Editor's summary

細胞内脂質は運動中の骨格筋にとって重要なエネルギー源であり、運動後に補充されなければならない。Chanらは、骨格筋における運動後の代謝リプログラミングと回復に、マイオカインのBDNFが果たす役割を検討した。BDNFを筋特異的に欠損したマウスでは、筋肉内脂質含量が減少し、運動からの回復により多くの時間を必要とし、持久力の向上が認められなかった。非運動マウスに生体利用可能なBDNF模倣体を与えると、通常は運動によって誘導される適応が認められた。したがって、骨格筋によって産生されるBDNFは、運動後の回復を可能にする代謝リプログラミングを促進する。—Wei Wong

要約

運動後の回復は、代謝撹乱を解消し、運動に応じた長期的な細胞リモデリングを促進するために必須である。今回われわれは、筋肉で産生される脳由来神経栄養因子（BDNF）が、骨格筋において、運動後の回復と代謝リプログラミングを引き起こすことを報告する。転写因子のPPARδ（ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体δ）は脂質代謝のマスター調節因子であり、BDNFは、PPARδをコードする遺伝子の運動後の発現を増加させた。Bdnfを筋特異的にノックアウトした（MBKO）マウスでは、運動後、PPARδによって調節される代謝遺伝子発現の障害、筋肉内脂質含量の減少、β酸化の減少、ミトコンドリアダイナミクスの調節不全が認められた。さらに、MBKOマウスでは、運動期間後の回復により長時間を要し、運動によって誘導される持久力の向上が認められなかった。未処置のマウスに、生体利用可能なBDNF模倣体である7,8-ジヒドロキシフラボンを与えると、運動能力向上などの、運動によって誘導される適応に類似した効果が得られた。総合すると、われわれの結果は、BDNFが、骨格筋における運動誘導性の代謝の回復とリモデリングに必須のマイオカインであることを明らかにしている。