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人們基於各種理由運動，比如燃燒脂肪、提升身體機能極限等，最近美國哈佛大學（Harvard University）一篇新研究顯示，上述情況都與一種特定的身體機制有關，試驗結果表明，缺乏特定酵素的小鼠會大幅提升運動耐力與脂肪燃燒的能力。

身體內大部分細胞都是使用醣類做為能量來源，但當醣類耗盡時，身體便會使用脂肪做為替代能源。致力於開發肥胖治療方法、並想了解運動生理影響的科學家們，對代謝機制如何運作、以及細胞為何在不同時間會利用不同能量來源的現象很感興趣。

為了尋找問題答案，哈佛團隊著手研究脯胺酸羥化酶 3（prolyl hydroxylase 3，PHD3）的功能。在先前研究中，科學家發現 PHD3 在某些癌症中參與調節脂肪代謝，於是他們利用經過改造的乙醯輔酶 A 羧化酶 2（acetyl-CoA carboxylase 2，ACC2）阻斷脂肪酸代謝，使脂肪無法轉換成能源。

為了進一步研究 PHD3 在癌症中扮演的角色，研究團隊分離在富含糖環境中生長的小鼠細胞，之後觀察 PHD3 如何改變 ACC2 以抑制脂肪代謝。研究團隊隨後在低糖環境中重複此試驗，結果發現換成單磷酸腺苷活化蛋白質激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）發揮作用，AMPK 會抵銷 ACC2 的化學修飾，因此脂肪酸能夠進入細胞，並且成為細胞的能量來源。

研究團隊接續做小鼠活體試驗，他們先讓小鼠絕食一段時間以重現先前試驗的低糖環境，發現小鼠缺乏能量會導致在心臟和骨骼肌中被化學修飾的 ACC2 減少，同時使 AMPK 的修飾增加。

在另一個試驗中，研究團隊想知道如果將 PHD3 完全移除，情況會如何發展。於是科學家們改造出不會表達 PHD3 的小鼠，並讓牠們接受一系列運動耐力測試。

本研究資深作者 Marcia Haigis 表示：「我們想知道如果剔除小鼠的 PHD3 基因，是否會增加脂肪的燃燒能力並提升能量，同時還能對依賴能量來鍛鍊肌肉、提升運動能力的骨骼肌有正面影響。」

與控制組相比，缺乏 PHD3 的小鼠持續跑步的時間可以多出 40%，跑步距離則可以多出 50%；最大攝氧量是耗氧速率和有氧耐力的指標，而缺乏 PHD3 小鼠的最大攝氧量亦有明顯提升。分析試驗結果顯示在經過幾回合運動之後，缺乏 PHD3 的小鼠脂肪代謝率增加，且出現不同的代謝情況。

接著研究團隊取來其他部位正常表現 PHD3、僅在骨骼肌中缺乏 PHD3 的小鼠，發現這些小鼠在運動中與前一個試驗有相似結果，代表若使骨骼肌不表達 PHD3，便能有效提升運動表現。

Haigis 教授表示：「很興奮可以看到肌肉細胞剔除 PHD3 基因的小鼠其運動耐力有戲劇性改變，而且這種 PHD3 缺失的影響很穩定、可重複操作。」

此研究幫助我們更理解身體在運動耗能過程中如何運作，同時為新領域開啟一條路，接下來需探索 PHD3 的運作機制以及抑制 PHD3 是否會有副作用產生，以便未來應用於人體臨床、也可能成為治療肌肉相關疾病的新療法。此研究發表在《細胞代謝》（Cell Metabolism）期刊。