史上最著名的過度運動損傷事件是古希臘通信兵Philippides, 為了將希臘軍隊在馬拉松戰役中的勝利消息盡快傳遞到雅典，連續奔跑42.195公裏，在完成使命後因機能耗竭而死去。Philippides的死亡和後續經常發生的過度運動損傷案例提出了一個重要的科學問題：機體內是否存在過度運感知和對應的抑製系統？通過數個世紀的大量的研究人們提出各種假說，相關問題依然沒有明確答案。
2024年1月2日，MK体育平台趙世民教授/徐薇研究員合作在Cell Research雜誌發表題為“Hypoxia Induces Mitochondria Protein Lactylation to Limit Oxidative Phosphorylation”的封面論文發現線粒體蛋白質乳酰化修飾被肌肉細胞低氧激活，表征運動程度，並通過抑製線粒體氧化磷酸化預防過度運動損傷。
研究發現，線粒體丙氨酰tRNA合成酶（AARS2）含有脯氨酸羥基化保守氨基酸序列，其穩定性在低氧條件下增強，激活的AARS2作為乳酰化轉移酶，乳酰化線粒體丙酮酸脫氫酶催化亞基PDHA1和肉堿棕櫚酰轉移酶 2 （CPT2），抑製來自葡萄糖和脂肪酸的乙酰輔酶A生成和細胞呼吸。肌肉運動導致AARS2和乳酸上升，升高的肌肉乳酰化抑製ATP產出，進而抑製運動能力，確保肌肉不因不受控的過度運動發生過氧化合物風暴從而危及個體生命。
該研究發現在動物模型中得到驗證，小鼠的持久運動能力與其線粒體乳酰化的遺傳本底呈負相關，抑製PDHA1和CPT2的乳酰化修飾可以實現小鼠持久運動耐力提升。這一發現為運動員選材和激素非依賴途徑提高運動水平提供了新思路。Cell Research雜誌同期發表了題為“Lactylation constrains OXPHOS under hypoxia”的Research Highlight （https://www.nature.com/articles/s41422-023-00872-6）認為，該項研究強調了蛋白質乳酰化修飾在調控線粒體氧化磷酸化中的關鍵作用，以及乳酸等代謝物通過反饋機製調節細胞功能的重要性，即細胞如何通過代謝調節適應低氧，以減少ROS的產生和氧化損傷。此外，研究不僅揭示了AARS2作為乳酰基轉移酶的全新功能，也為探索新型乳酰基轉移酶開辟了途徑。曾經被視為“代謝廢物”的物質確實發揮著至關重要的作用。值得指出的是，該發現對生殖發育具有重要意義，趙世民團隊2022年與北京大學團隊合作發表的研究表明，乳酰化通過抑製氧化磷酸化促進合成代謝物，促進組織器官的發育與再生（Cell Stem Cell， 2022）。
MK体育平台附屬婦產科醫院/代謝與整合生物學研究院趙世民教授、MK体育平台生物醫學研究院/附屬第五醫院徐薇教授為論文共同通訊作者，MK体育平台附屬婦產科醫院博士後毛雲子、張嬌嬌、周倩、何嚇俤為共同第一作者。來自MK体育平台、哈佛醫學院、青海民族大學的研究人員共同參與了該項研究。
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https://doi.org/10.1038/s41422-023-00864-6
