2022 年 9 月 22 日

*总结：*开创性的“比目鱼提踵”可在数小时内有效提升肌肉代谢，即使在坐着时也是如此。 *资料来源：*休斯顿大学

来自同一个思想，该研究推动了“坐得太多并不等于运动太少”这一概念，而一个突破性的发现将改变久坐不动的生活方式：小腿的比目鱼肌，尽管只有 1%如果激活正确，重量可以做很多来改善身体其他部位的代谢健康。

休斯顿大学健康与人类表现学教授马克·汉密尔顿发现了这种最佳激活方法——他开创了“比目鱼提踵”（SPU），即使坐着也能在数小时内有效提升肌肉代谢。比目鱼肌是人体 600 块肌肉之一，是一条小腿肌肉，从膝盖下方一直延伸到脚跟。

汉密尔顿的研究发表在 iScience 杂志上， 表明比目鱼肌提踵维持升高的氧化代谢以改善血糖调节的能力比目前被吹捧为解决方案的任何流行方法更有效，包括运动、减肥和间歇乏食。氧化代谢是氧气用于燃烧血糖或脂肪等代谢物的过程，但部分取决于肌肉在工作时的直接能量需求。

“我们做梦也没想到这块肌肉有这种能力。它一直存在于我们的体内，但直到现在还没有人研究过如何使用它来优化健康，”汉密尔顿说。“如果激活得当，比目鱼肌可以在数小时内将局部氧化代谢提高到高水平，而不仅仅是数分钟，而且是通过使用不同的燃料混合物来实现的。”

肌肉活检显示，为比目鱼肌提供能量的糖原贡献最小。比目鱼肌可以使用其他类型的燃料，例如血糖和脂肪，而不是分解糖原。糖原通常是促进肌肉锻炼的主要碳水化合物类型。

“比目鱼肌对糖原的依赖低于正常水平，这有助于它在这种类型的肌肉活动中毫不费力地工作数小时而不会感到疲劳，因为由糖原消耗引起的肌肉耐力存在一定的限制，”他补充道。“据我们所知，这是第一次全力开发一种以优化人体代谢过程为中心的特殊收缩活动。”

当测试 比目鱼提踵 时，全身对血液化学的影响包括在摄入葡萄糖饮料后的三个小时内，血糖（糖）波动改善了 52%，胰岛素需求减少了 60%。

保持比目鱼肌代谢活跃的新方法还可以有效地将两餐之间禁食期间的正常脂肪代谢率提高一倍，从而降低血液中的脂肪水平（VLDL 甘油三酯）。

比目鱼提踵

在多年研究的基础上，Hamilton 和他的同事开发了比目鱼提踵，激活比目鱼肌的方式与站立或行走时不同。比目鱼提踵以比目鱼肌为目标，以增加耗氧量——这比其他类型的比目鱼肌活动所能达到的更高，同时还能抵抗疲劳。

休斯顿大学健康与人类表现教授马克·汉密尔顿 (Marc Hamilton) 开创了只占体重 1% 的小腿肌肉的“比目鱼提踵”，如果激活可以改善身体其他部位的代谢健康。

那么，如何进行比目鱼提踵？

简而言之，当双脚平放在地板上，并放松肌肉，脚后跟抬起，脚前部保持不动。当脚跟到达其运动范围的顶部时，脚会被动地释放以返回。目的是在比目鱼肌被其运动神经元自然激活的同时缩短小腿肌肉。

研究人员表示，虽然比目鱼提踵运动可能看起来像走路（尽管是在坐着时进行的），但恰恰相反。行走时，由于比目鱼肌的运动方式，身体的设计旨在最大限度地减少能量消耗。汉密尔顿的方法将这种情况颠倒过来，使比目鱼肌在很长一段时间内尽可能多地使用能量。

“比目鱼提踵从外面看起来很简单，但有时我们用肉眼看到的并不是全部。这是一项非常特殊的运动，目前需要可穿戴技术和经验来优化健康益处，”汉密尔顿说。

其他媒体的重点是如何指导人们正确学习这种奇异的运动，但没有这项最新研究中使用的复杂实验室设备。

研究人员很快指出，这不是本月新的健身技巧或饮食。这是一种有效的生理运动，利用了比目鱼肌的独特特征。

迈向医疗保健突破的潜在第一步

汉密尔顿称这是他在 休斯顿大学代谢创新实验室完成的“最重要的研究”，表示这一发现可能是解决各种健康问题的方法. 美国人平均每天坐 10 个小时左右。

无论一个人的体育活动水平如何，久坐都会增加患心脏病、糖尿病、痴呆等疾病的风险。超过一半的美国成年人和 80% 的 65 岁以上的人患有由糖尿病或糖前引起的代谢问题。

坐着代谢率低对于代谢综合征和 2 型糖尿病等与年龄相关的代谢疾病风险高的人来说尤其麻烦。

汉密尔顿说，不活动的肌肉需要的能量比大多数人似乎理解的要少，他说这是“最根本但被忽视的问题之一”，指导着发现代谢解决方案以帮助预防一些与年龄相关的慢性疾病。

“在摄入碳水化合物后的三个小时内，所有 600 块肌肉加起来通常只贡献全身氧化代谢的 15% 左右。尽管比目鱼肌只有体重的 1%，但能够在 “比目鱼提踵 收缩期间提高其代谢率，从而轻松地将全身碳水化合物氧化加倍，甚至有时增加三倍。

我们不知道有任何现有的或有前途的药物可以接近提高和维持如此规模的全身氧化代谢。”

https://neurosciencenews.com/soleus-pushups-metabolism-21471/

• 马克·T·汉密尔顿 [^3](https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01141-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2589004222011415%3Fshowall%3Dtrue#)^
• 黛博拉·G·汉密尔顿
• 西奥多·W·兹德里克
• 显示脚注

开放存取发布时间：2022 年 8 月 4 日DOI：https ://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104869

• •我们开发了一种方法来利用比目鱼的独特表型
• •肌肉激活的“高质量与大量观点”
• •针对 1 kg 比目鱼肌的单一运动很容易维持氧化代谢
• •这种方法为代谢控制提供了独特的肌肉活动刺激

慢氧化肌肉，尤其是比目鱼肌，天生就具备调节血源性底物的分子机制。然而，尽管是人体最大的瘦肉组织，但在静息能量消耗时，整个人体肌肉组织仅占人体葡萄糖氧化代谢的 15%。我们发现人类比目鱼肌可以将局部氧化代谢提高到高水平数小时而不会感到疲劳，在一种以比目鱼肌为主的坐着的活动中，即使是在不健康的志愿者中也是如此。肌肉活检显示糖原使用量极少。用孤立的收缩放大原本可以忽略不计的局部能量消耗，大大改善了全身 VLDL-甘油三酯和葡萄糖稳态，例如，餐后血糖波动减少 52%（约 1 到 2 小时之间减少约 50 mg/dL），高胰岛素血症减少 60%。针对具有局部收缩活动的小氧化肌肉质量（~1％体重）是改善全身代谢调节同时延长氧化代谢益处的有效方法。

汉密尔顿，MT。等。(2022) 科学。一种增强和维持比目鱼肌氧化代谢的有效生理方法可改善葡萄糖和脂质调节

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• 健康科学
• 生理
• 人体新陈代谢

到 2010 年，超过一半的美国成年人和 80% 的 >65 岁的人患有前驱糖尿病或糖尿病（门克等人，2015;夏等，2022）。目前，每天长时间坐着 9 到 11 小时的情况也很普遍（工艺等人，2012;希利等人，2015;马修斯等人，2018;范德伯格等人，2016）在坐着的行为中代谢率低（牛顿等人，2013），尤其是在与年龄相关的代谢疾病（如代谢综合征和 2 型糖尿病）高风险人群中（范德伯格等人，2016）。即使在非糖尿病患者中，由于与阿尔茨海默病有关，口服葡萄糖耐量试验 (OGTT) 的 60-120 分钟范围内的餐后葡萄糖浓度也经常被描述为慢性病最强的独立代谢危险因素之一。Kakehi 等人，2018 年;大原等人，2011), 神经病 (Buysschaert 等人，2015;帕帕纳斯等人，2011), 血脂异常 (德弗龙佐和阿卜杜勒-加尼，2011;Festa 等人，2004 年) 和心血管疾病 (德弗龙佐和阿卜杜勒-加尼，2011;Succurro 等人，2009 年）。令人担忧的是，在大多数治疗中，包括在大量减肥或运动后，葡萄糖耐量相对难以显着改善。詹森等人，2022;金等人，1995;克努森等人，2014;Magkos 等人，2016 年;罗斯等人，2001;罗斯等人，2000,罗斯等人，2015;Slentz 等人，2016 年）。

毫无疑问，不活跃的肌肉纤维需要很少的能量（德拉等人，2019;凯利等人，1994;罗尔夫和布朗，1997）并且当肌肉不活跃时，全身氧化代谢在一天中的许多小时内都很低（牛顿等人，2013); 这可能是指导发现代谢解决方案以帮助预防某些与年龄相关的慢性疾病的最基本但被忽视的问题之一。在与本研究相似的年龄和 BMI 的非糖尿病对照组中，在不活动期间，骨骼肌仅占全身餐后葡萄糖氧化的 15%。凯利等人，1994），尽管它是人体最大的瘦肉组织块（女性和男性约 21-31 公斤）（海姆斯菲尔德等人，2022）。与此一致，多项使用下肢动静脉平衡法的研究计算得出，非活动肌肉的耗氧量（VO2）为~1-2 mL/min/kg德拉等人，2019;凯利等人，1994; (罗尔夫和布朗，1997）。因此，在急性不活动期间，肌肉质量特异性 VO2（以 mL/min/kg 肌肉为单位）甚至低于躺下的基础代谢率 ∼3.0-3.5 mL/min/kg 体重的适度值或在整个房间的热量计中长时间坐着（牛顿等人，2013）。因此，与常见的观念相反，即使骨骼肌是身体最大的瘦肉组织块，它也不太可能是静息能量消耗时葡萄糖或脂质氧化代谢的主要贡献者。普遍的观点（主要来自流行病学）是，必须超过一个全身代谢率阈值才能引起代谢健康反应的强劲增长。此外，在人体研究中，招募的特定肌肉和收缩活动的类型在很大程度上被忽视了。退后一步，我们在当前的实验中采取了更生理的观点。在这里，我们测试了坐着时维持长时间升高的氧化肌肉代谢的直接和直接影响。我们在方法中使用了 2 个指导原则。

首先，如前所述，静息肌肉纤维的能量需求是最小的。因此，线粒体氧化磷酸化在不活动期间被限制在相对较低的上限。德拉等人，2019;凯利等人，1994;罗尔夫和布朗，1997）。与此相关的是，当锻炼结束时，碳水化合物氧化的高能量需求和燃料需求很快就会结束。霍顿等人，1998;Wasserman 等人，1991）。由于这些原因，有必要了解骨骼肌维持较高的氧化代谢率但全身能量消耗率较低的生化效应。

其次，慢氧化肌肉具有多种内在分子和表型特征，有利于延长收缩活动的特化，部分原因是在某些生理条件下能够使用更多的血液燃料和假设较少的糖原；这得到了动物的支持（贝和汉密尔顿，2003;Cartee 等人，2016 年;德什穆赫等人，2021;Halseth 等人，1998 年;詹姆斯等人，1985;麦基等人，1980;麦克多诺等人，2005;特里等人，2018) 和人类 (德什穆赫等人，2021;Gollnick 等人，1974a,Gollnick 等人，1974b;Jensen 等人，2012 年;约翰逊等人，1973;穆尔贾等人，2021) 长期描述肌肉内不同纤维类型之间和不同肌肉之间的异质品质的研究。比目鱼肌的慢氧化纤维（约 88% 的比目鱼肌质量是 I 型慢肌纤维）比其他 36 种同样是纤维型的人类肌肉具有更大的优势。约翰逊等人，1973）。比目鱼肌是一种缓慢收缩的姿势肌肉，具有运动神经元和其他特征，与其他肢体肌肉相比，它有利于募集比其他肢体肌肉更多的时间和强度所需的更低的努力阈值。霍奇森等人，2005;怪物等人，1978）。与其他腿部肌肉相比，啮齿动物的高度对照研究发现，比目鱼肌的表型有利于更多地摄取血浆 TG。贝和汉密尔顿，2003;麦基等人，1980) 和血糖 (Halseth 等人，1998 年;詹姆斯等人，1985）。它具有独特的血管特征，可增强血源性燃料和氧气的输送（麦克多诺等人，2005)，相对较高水平的己糖激酶 II 和 GLUT4 (Jensen 等人，2012 年)，以及相对低浓度的糖酵解酶和糖原磷酸化酶 (Gollnick 等人，1974a,Gollnick 等人，1974b）。然而，步行会导致比目鱼肌和其他肌肉中的糖原快速消耗。Jensen 等人，2012 年）。因此，尚不确定是否存在有效的生理方法来利用这种缓慢氧化肌肉的表型来改善全身脂质和葡萄糖代谢。

鉴于已经更加成熟的科学兴趣，开发一种通过小组织局部提高氧化代谢的方法的科学挑战和潜在影响也许是最好的理解。陈等人，2020) 激活另一个具有氧化表型的小组织，棕色脂肪组织 (BAT)。比目鱼 (贝和汉密尔顿，2003;Halseth 等人，1998 年;詹姆斯等人，1985;Jensen 等人，2012 年;麦基等人，1980;彼得森等人，2003;宋等人，1999) 和 BAT (Chondronikola 等人，2014 年;麦克尼尔等人，2020) 这两种组织在总体质量中所占的百分比都太小，无法改变能量消耗，除非开发出引起强烈局部代谢激活的方法。然而，在某些条件下，两者都可能具有长期支持异常代谢率的表型。我们提出的具体问题类似于 BAT 研究中已经面临的障碍；人们如何才能以有意义的速度持续激活组织特异性氧化代谢，以增加全身耗氧量，然后一次维持数小时？即使开发了使之成为可能的方法，

这项工作是开发一种肌肉收缩活动方法的努力的一部分，该方法专门用于长时间维持氧化代谢可能带来的明显好处，而不是在低代谢率下坐在不活跃的肌肉上。本实验旨在测试人类比目鱼肌在长时间收缩活动期间的潜在生理影响。

如下所述并在STAR 方法和补充信息中进行了更详细的描述，参与者包括相同数量的男性和女性志愿者，他们的 BMI、年龄、久坐时间和习惯性的每日步数（表 S1）各不相同。关于自由久坐时间和活动分析（表 S1），志愿者代表了我们和其他使用客观可穿戴跟踪设备研究的人群（巴雷拉等人，2016;马修斯等人，2018;范德伯格等人，2016）。自由生活活动评估显示平均 10.7 ± 2.1 小时/天的坐姿时间（平均值 ± SD），范围为 6-14 小时/天。

这些研= 3.5 mL 氧气/kg/min]；图 S1和表 1和表2 )。这是通过开发和测试一种特殊类型的孤立跖屈活动来实现的）。为了清晰和简洁，我们使用术语 SPU 或“比目鱼肌俯卧撑”来表示这种特定类型的跖屈，因为相对较高的比目鱼肌肌电图 (EMG) 准时（即比目鱼肌激活）与踝关节的向上角运动相吻合（图 S2、S4和S5）。

表 1 SPU 收缩的局部收缩活动期间的代谢率和糖原使用

平均值±SEM。糖原对活动能量消耗 (AEE) 的贡献是基于 3.75 kcal 每克糖原衍生的单体葡萄糖单位（如果完全氧化）。这 10 名参与者的比目鱼肌质量平均为 1.07 ± 0.25 kg（双腿总质量）。比目鱼肌糖原在 270 分钟收缩期间贡献的总 AEE 百分比的计算如STAR 方法中所述计算. 22 mmol/kg (90–68 mmol/kg) 的糖原的完全有氧燃烧将为 1.07 kg 的比目鱼肌提供约 16 kcal 的热量。为了确定 SPU 收缩的能量学是否与不活动时（对照）不同，用配对 t 检验分析结果。为了确定 SPU 收缩对比目鱼肌糖原的影响，使用了具有 Tukey 多重比较测试的混合效应模型，因为在两个时间点（130 和 270 分钟）进行了对照与收缩的比较。另请参见图 S1和S8以及表 S2中的实验 I 结果。

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表2 3 h口服葡萄糖耐量试验代谢率和碳水化合物氧化

平均值±SEM。摄入 75 g 葡萄糖后的餐后代谢率和碳水化合物氧化。每个人都进行了久坐控制和一种或两种局部收缩活动水平。增量 (Δ) 是久坐控制和活动之间的差异。条件之间的差异由混合效应模型确定，然后是 Tukey 的多重比较测试。对于 SPU1 效果，N = 15，对于 SPU2，N = 10。另请参见图 S1和表 S2中的实验 II 结果。

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图 S6提供了一个示意图，总结了在两个相关实验中进行的测试，每个实验都检查了这种比目鱼肌显性跖屈提高局部能量消耗引起的效果。在第一个实验中，我们从比目鱼肌和股外侧肌 (VL) 中获得了 60 份肌肉活组织检查来测量糖原，这使我们在第二个实验中确定了在摄入 13 点 OGTT 后维持这种肌肉代谢的效果。一组 15 名男性和女性的 75 克葡萄糖负荷。

志愿者都对延长的收缩活动反应良好，并且没有对延长的收缩活动感到疲劳或其他不良反应，例如抽筋、关节痛或肌肉酸痛。需要注意的是，实验 I（表 S1）中的志愿者通常是久坐不动的（通过客观跟踪装置验证），并且他们都没有高有氧心肺健康（由跑步机 VO2max 或最大耗氧量测试确定）。在实验 I 中，SPU 收缩使急性活动期间的全身能量消耗率从平均 0.93 ± 0.04 METs 增加到 2.03 ± 0.08 METs（表 1）。下面的另一部分提供了肌肉质量的更详细分析和工作肌肉质量的耗氧率 (VO2) 分析。

在每个测试日测量 VL 中的糖原，作为该局部活动期间不活动肌肉的对照（表 1）。此外，当坐着不活动时，第一次和最后一次活检之间的平均比目鱼肌糖原是稳定的（91 对 90 mmol/kg）。这些发现共同表明，没有明显的不受控制的日常变化，并且正如预期的那样，在 SPU 收缩期间，糖原在不活跃的肌肉中是稳定的。

由于 SPU 收缩 270 分钟，比目鱼肌糖原浓度平均降低 22 mmol/kg（90 至 68 mmol/kg），这对应于 0.080 ± 0.017 mmol/kg/min 的糖原使用率。活动日的两次活检之间更确定的比率同样低，为 0.053 ± 0.032 mmol/kg/min，但与 0 没有显着差异（p = 0.130）。收缩 130 分钟后糖原未达到统计学意义 (p = 0.183)。在 270 分钟时浓度差异显着（表 1）。然而，比目鱼肌糖原的净减少量相当于 403 kcals 总 AEE 的 4%（表 1和图 1）。与此一致，理论计算表明，由于比目鱼糖原的势能，当地的高能源需求不可能持续很长时间。即使在 100% 糖原消耗的极端理论情景中，所有比目鱼肌糖原的有氧燃烧也可以提供不超过实际总 403 kcals 或如果糖原被分解以产生非氧化性糖酵解 ATP，则约为 5 kcal。随着时间的推移，缺乏局部疲劳或增加努力的感觉与最小的糖原消耗一致。

图 1在 SPU 收缩的比目鱼肌长时间局部活动期间，比目鱼肌糖原对收缩总能量（活动能量消耗）的最小贡献显示完整的标题

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我们测量了 SPU 收缩期间全身脂肪和碳水化合物氧化的增加，并将其与久坐控制测试日不活动时进行比较。此外，我们确定了这种局部收缩活动方法是否会降低 VLDL-TG（以及血浆中 VLDL 颗粒的总数）。有强有力的先前证据表明，由于肌肉微循环中的局部机制，急性活动/不活动是血浆脂蛋白来源的 TG 摄取的直接决定因素，如大鼠放射性示踪剂研究所示。贝和汉密尔顿，2003;汉密尔顿等人，1998;麦基等人，1980）。在 SPU 收缩期间，每个人的脂肪和碳水化合物氧化增加（图 S7）；这是当平均呼吸交换率 (RER) 在非活动测试日为 0.78 ± 0.01，在 SPU 收缩期间为 0.80 ± 0.01（无统计学差异）。SPU 收缩导致 VLDL-TG 显着降低（图 S8）。循环中所有 3 种大小的 VLDL 内的甘油三酯含量（图 S8）和 VLDL 颗粒的数量（图 S8插图）都有响应。大多数 TG 包含在大颗粒中（图 S8），尽管大多数颗粒都很小（图 S8插图）。

运动生理学的一个基本原则是，小块肌肉单独工作可以实现比募集大块肌肉时更高的局部耗氧量（VO2/min /kg ）。Cardinale 等人，2019）。例如，在 VO2max 测试中，年轻超耐力运动员的整个下肢肌肉组织中的 VO2 在力竭循环期间几乎达到 200 mL/min/kg，而股四头肌的最大局部速率显着更高，约为 350 mL/min/kg在强烈的孤立腿部伸展期间（Cardinale 等人，2019）。因此，为了更好地描述氧化代谢升高对比目鱼肌糖原的影响，在实验 I 中还获得了肌肉质量的测量值。这 10 个人也在跑步机运动中进行了研究，因为这是一种需要在所有肌肉中进行复合运动的大肌肉质量模式。下肢的关节和肌肉群。整个下肢的肌肉质量 (14.8 ± 1.1 kg) 是根据双能 X 射线吸收测定法 (DEXA) 的附肢瘦体重（减去骨骼）估计的，用于比较后面描述的能量计算。

比目鱼肌和其他小腿三头肌 (TS) 肌肉的质量直接通过磁共振成像 (MRI) 测量。比目鱼肌明显大于两块腓肠肌；比目鱼肌 1.07 ± 0.08，外侧腓肠肌 (LG) 0.169 ± 0.02，内侧腓肠肌 (MG) 0.350 ± 0.02 kg。比目鱼肌占体重的 1.34%，占小腿三头肌的 67%，这与之前明显健康的男性和女性的 MRI 结果相似。科尔克等人，2015)。当计算为解剖质量和募集百分比（EMGmax 百分比）的乘积时，比目鱼肌在 TS 肌肉群的募集质量中占主导地位。比目鱼肌占 SPU 收缩的募集质量的 80%（图2B ）。腓肠肌估计的 20% 贡献可能被高估了，因为与比目鱼肌不同，腓肠肌是横跨膝关节和踝关节的 2 关节肌肉。腓肠肌的能量贡献被膝盖弯曲显着抑制，因此需要比目鱼肌显着更大的能量贡献。Niess 等人，2018 年;普莱斯等人，2003）。如果在脚踝跖屈过程中膝盖弯曲，腓肠肌会保持松弛的位置，而比目鱼肌会剧烈收缩。川上等人，1998）。比目鱼肌还具有高度封闭的结构，在跖屈期间比仅凭质量预测的肌肉工作量更大，使其生理横截面积异常高（比所研究的其他 20 种肢体肌肉中的大多数多 3​​-8 倍） (沃德等人，2009）。由于这些原因，比目鱼肌的确切贡献可以通过仅根据解剖质量的估计来低估。小腿还有其他较小的肌肉可能会抵消腓肠肌的估计。因此，高于休息时增加的能量需求的 80% 是我们计算 SPU 收缩期间底物的局部比目鱼肌氧化代谢的最佳估计。

图 2坐姿和跑步机运动时 SPU 收缩期间的全身和局部氧化代谢显示完整的标题

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在长时间 SPU 收缩期间估计的比目鱼 VO2 平均为 237 ± 21 mL/min/kg（80% 的 delta VO2 除以比目鱼解剖质量；图 2 C）。此外，由于比目鱼肌占这些个体 TS 解剖质量的大部分（1.59 kg 中的 1.07），如果耗氧量均匀分布在整个 TS 肌群。适度步行和 SPU 收缩期间的全身能量消耗率明显低于跑步（图 2 C 插图）。然而，SPU 期间的局部比目鱼肌 VO2/kg 大于跑步机运动期间下肢肌肉质量的平均肌肉 VO2/kg（图 2C）。假设在最大摄氧量测试结束时，全身耗氧量增加的 75% 发生在下肢，下肢肌肉组织的估计 VO2 为 108 ± 10 mL/min/kg 肌肉（Cardinale 等人，2019）。同样的方法计算出，在 3 次 MET 的中等强度步行下肢肌肉组织消耗了大约 30 ± 1 mL/min/kg。由此可见，行走时下肢的 VO2/kg 大约是 SPU 收缩 4.5 小时内比目鱼肌 VO2/kg 的 13%。

总之，有氧代谢的全身能量消耗率（从全身 VO2 计算得出的 kcals/min）在设计上低于使用大肌肉块同时以 VO2max 短暂跑步（图 2 C 插图） . 然而，最重要的是，这些研究结果表明，未经训练的成年人的比目鱼肌能够在长时间的收缩活动期间维持较高的局部耗氧率和少量的糖原消耗。

表 2描述了在久坐或处于两个 SPU 收缩水平时摄入 75 克葡萄糖负荷后的餐后代谢率。在开始收缩之前，空腹血糖值没有差异（表 3）。然后，从餐后早期开始并持续到 180 分钟测试的最后时间点，两种收缩水平都导致葡萄糖浓度持续降低（表 3和图 S10 A 和 S10B）。这些效果在两个 SPU 测试日都很明显。在 SPU2 中，平均葡萄糖浓度在 30 分钟时已经显着降低了 19 mg/dL（表 3) 并且在 SPU1 中趋于降低 10 mg/dL。在 60 分钟期间（每个人平均连续测量 5 次）最大的治疗效果是 SPU2 中的 50 ± 6 mg/dL。统计学上显着的差异持续到至少 180 分钟。久坐控制和活动试验之间的葡萄糖浓度分离扩大到~75-135分钟（表3）；这与将葡萄糖与临床有意义的病理联系起来时最常研究的时间范围相吻合（Buysschaert 等人，2015;德弗龙佐和阿卜杜勒-加尼，2011;Festa 等人，2004 年;Kakehi 等人，2018 年;大原等人，2011;帕帕纳斯等人，2011;Succurro 等人，2009 年）。

表 3维持局部肌肉代谢对各时间点葡萄糖浓度的影响

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在男性和女性、年轻人和老年人中，以及在通过其他常见的参与者分类方法（如根据 BMI 类别以及他们是否比普通人或多或少地习惯性活动（表 4）。实验 II 的一些参与者过去从未定期锻炼过。其他一些人是竞技运动员。然而，在低代谢率的急性坐姿期间，所有人都出现了明显更多的高血糖症，并且通过 SPU 收缩改善了葡萄糖耐量（图 3 A 和表 4); 这表明在实现这种肌肉新陈代谢的直接益处方面存在明显的生化稳定性。虽然我们没有观察到性别或其他群体之间的趋势（表 4），但在进行更大样本量的后续研究之前，在解释子类别的相对有效性时应该谨慎。

图 3比目鱼肌收缩维持肌肉代谢升高足以改善葡萄糖耐量并减少餐后高胰岛素血症，血糖和胰岛素 iAUC 降低高达 52%–60%显示完整的标题

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表 4细分参与者后的餐后三小时葡萄糖耐量 (iAUC)

将 15 名参与者根据上述特征进行分组，以比较实验 II 中与不活动时相比，SPU1 引起的葡萄糖 iAUC 的百分比变化。双尾配对 t 检验用于确定由 SPU1 引起的葡萄糖 iAUC 变化百分比（相对于久坐控制）在每个细分中是否显着（粗体柱）。使用混合效应模型确定活动水平交互的参与者特征，以确定每个细分对（最右列）内对 SPU1 的 iAUC 响应是否存在差异。从该分析中，我们得出结论，没有证据表明男性对 SPU1 的葡萄糖反应与女性不同，其他 5 个特征的活动水平相互作用也没有任何显着特征。平均值±SEM。表 S1。

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对于胰岛素和葡萄糖 iAUC（图 3 C 和 3D），Cohen 的d效应大小 (ES) 属于“巨大”的统计类别（萨维洛夫斯基, 2009) 两种肌肉代谢水平（SPU1 平均为 -41% 和 3.8 ES；SPU2 平均为 -60% 和 4.9 ES）。

到第 3^小时，活动状态和非活动状态（[^图-s10](https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2022.104869/attachment/b4c5cb51-04c2-46fd-b74b-027a163e0b01/mmc1) C 和 S10D）之间的平均胰岛素浓度差异进一步扩大到 -50% (SPU1) 和 -71% (SPU2)。这些结果表明，随着时间的推移，收缩对胰岛素的影响百分比逐渐增大，尤其是在检查 SPU2 效应时。随时间推移的趋势表明，如果延长测试，胰岛素减少（与久坐控制相比）将持续超过 3 小时（图 S10C 和 S10D)。如果不同时评估高血糖和高胰岛素血症，就很难比较影响餐后代谢的疗法，因为暴露于两者会叠加或协同地影响身体组织对葡萄糖的吸收。因此，在一个简单的指数中，我们计算了相对于 SED 对照的葡萄糖和胰岛素 iAUC 的平均值。研究的两个 SPU 水平都有很大的影响（图 3 E）。

从下面的这些发现来看，胰岛素浓度的降低可能部分是由于胰腺胰岛素分泌的减少。总体而言，C 肽反应与葡萄糖效应密切相关（r = 0.81，p = 0.00003），胰岛素效应也是如此（r = 0.65，p = 0.002）。SPU1 使 C 肽 iAUC 降低 30 ± 3% (p = 0.00002)，SPU2 降低 44 ± 6% (p = 0.0003)。因此，除了葡萄糖浓度本身的改善之外，这种类型的持续肌肉代谢还有其他全身反应。

我们从 VO2 和 RER计算了每个人在 OGTT 期间的碳水化合物氧化速率（图 4A ），如表 2所示。个别结果说明了在餐后不活动时碳水化合物氧化以及每个人在 SPU 收缩期间的持续较高速率（图 4A）。

图 4在以比目鱼肌为主的小块的局部强烈激活期间的募集始终具有将全身碳水化合物氧化提高到身体其他部位以上的能力显示完整的标题

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从平均值来看，久坐对照组、SPU1 和 SPU2 在摄入 75 g 葡萄糖负荷后 3 小时内累积的全身碳水化合物氧化分别约为 24、50 和 71 克（表 2和图 4 B） . 这种局部 SPU 收缩活动足以使碳水化合物氧化增加一倍以上，并将这种燃料利用来源提高到高于身体其他所有组织的总和（图4B）。凯利的研究（凯利等人，1994）在与本研究相似的年龄和 BMI 的非糖尿病受试者中，直接测量了休息时整条腿的骨骼肌碳水化合物氧化，肌肉的速率估计为 ~0.7 mg/min/kg 肌肉（凯利等人，1994)。这个速率在 1 甚至 2 公斤的小肌肉质量中是无法检测到的，这显然太小而无法在不活动时对总碳水化合物氧化产生可测量的影响（参见图 4 B 模型）。这个小肌肉块通过 SPU1 主动增加了 141 mg/min 的速率；这对应于 1.07 公斤比目鱼的 113 毫克/分钟的速率，假设 80% 的碳水化合物氧化增加是由局部肌肉收缩引起的。因此，比目鱼肌表型对餐后碳水化合物氧化的任何潜在影响在休息时可能无法检测到，并且会通过提高局部能量需求和 VO2 显着放大；这在一个简单的模型中进行了说明（图 4B) 3 个身体隔间（一小块募集的肌肉块，一个更大的全身肌肉块，以及身体的其他部分）。

综上所述，这些发现清楚地表明，SPU 收缩放大了一小块肌肉通常较低的碳水化合物氧化率，以至于在摄入后 3 小时内，它成为全身碳水化合物氧化的最主要组织。葡萄糖（图4B）。

重申一下，通过在全身能量消耗相对较小的增加期间维持局部氧化代谢率来改善葡萄糖调节（图S1）。限制全身能量消耗率是减少全身稳态紊乱的一种方法，例如儿茶酚胺的增加，这不仅会增加心率，而且可能是在孤立的比目鱼肌收缩期间高糖原分解率所必需的。里希特等人，1982)。小心率和血压反应清楚地表明对这种类型的收缩活动的全身神经体液应激反应可以忽略不计。SED、SPU1 和 SPU2 的心率分别为 73 ± 6、79 ± 8 和 89 ± 7 次/分钟；收缩压为 116 ± 6、123 ± 4 和 124 ± 6 mmHg；舒张压分别为 77 ± 4、78 ± 4 和 77 ± 3 mmHg。从这个角度来看，1.3 MET 的全身能量需求（表 2）确保了全身能量消耗率绝对低于历史上通常认为预防前驱糖尿病和糖尿病所需的 3 MET 最低阈值（科尔伯格等人，2016）。事实上，它甚至低于行为主义者用来定义非久坐时间的阈值（>1.5 METs）。

但是，这些低的全身能量消耗率和低碳水化合物氧化率在理论上是否足以解释全身葡萄糖浓度的巨大差异？为了解决这个问题，我们使用最简单的数学模型分析了葡萄糖降低。在 60 分钟时，SPU1 和对照之间的 delta 血糖降低了 33 mg/dL（表 3）。此后，活性和非活性状态之间的这种浓度差异保持在稳定状态（表 3）。因此，可以从质量平衡方程计算血液中积累的葡萄糖克数和其余的细胞外分布体积 (Vd)。Vd 池大小约等于血容量和间质液，或 230 mL/kg 体重 (Livesey 等人，1998 年)，约为 186 dL。在第一个小时的 SPU1 期间，Vd 积累的葡萄糖减少了 33 mg/dL。平均而言，由于 SPU1 收缩，Vd 以 102 mg/min 的速度积累葡萄糖（60 分钟内为 33 mg/dL x 186 dL）。因此，观察到的葡萄糖浓度差异需要一个生理过程来将葡萄糖积累速度减慢至少 102 毫克/分钟。观察到的由久坐控制以上的 SPU1 收缩引起的全身碳水化合物氧化增加平均为 141 毫克/分钟（表 2）。收缩期间观察到的胰岛素浓度下降（图 3）显然趋于减弱由于各种身体组织中胰岛素依赖性葡萄糖摄取减少，血糖降低。最后，计算 SPU1 在 113 mg/min 时比目鱼肌对葡萄糖氧化的收缩活性依赖性增加（表 2）。在肌内糖原不是收缩活动的主要燃料的情况下，与包括血糖在内的替代底物的竞争较少。因此，根据研究结果，我们提出了一个模型，在该模型中，葡萄糖耐量可以大幅提高，同时维持碳水化合物氧化的轻微但成比例的增加，但这是在特定条件下，当募集的肌肉纤维不主要依赖于肌内糖原来促进收缩。

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