JBC：天然化合物番茄碱可治疗肌肉萎缩

爱荷华大学的一个科学家小组之前使用一种筛选方法，将苹果皮中的一种化合物确定为肌肉增强剂。最近他们利用同样的方法发现，番茄碱（tomatidine）——从青色番茄中提取的一种天然化合物，能更有效地增强肌肉并防止肌肉萎缩。相关研究结果发表在2014年4月9日的《Journal of Biological Chemistry》。

生物通报道：从青色番茄中提取的天然化合物可刺激肌肉生长，提高肌肉力量和耐力，并防止肌肉萎缩。这听起来有点不太可能，但青色番茄确实可以使肌肉更大和更强壮。

爱荷华大学的一个科学家小组之前使用一种筛选方法，将苹果皮中的一种化合物确定为肌肉增强剂。最近他们利用同样的方法发现，番茄碱（tomatidine）——从青色番茄中提取的一种天然化合物，能更有效地增强肌肉并防止肌肉萎缩。

肌肉萎缩（Muscle atrophy）是由衰老、各种疾病和伤害（包括癌症、心脏衰竭和骨科损伤等）引起的。它会使人虚弱和疲劳，影响体力活动和生活质量，并会使人跌倒和骨折。这种疾病每年影响超过5000万的美国人，包括3000万年龄在60岁以上的老人，患者往往被迫进入疗养院或康复机构。延伸阅读：PNAS：肌肉萎缩症的最新发现

爱荷华大学内科学、分子生理学及生物物理学副教授Christopher Adams博士指出：“肌肉萎缩给患者及其家庭和一般的医疗保健系统带来了很多问题。然而，我们缺乏一种有效的方法来预防或治疗这种疾病。锻炼当然有一定的帮助，但是对于许多生病或受伤的人来说，锻炼还不够，或不可能进行锻炼。”

更多肌肉，更少脂肪
在2014年4月9日《Journal of Biological Chemistry》发表的一项新研究中，Adams想寻找一种可用于治疗肌肉萎缩的小分子化合物。他利用由麻省理工学院Broad研究所和哈佛大学开发的一种称为Connectivity Map的系统生物学工具，把注意力集中在番茄碱这种天然化合物。Adams发现，番茄碱的mRNA表达标签，与肌肉萎缩患者mRNA表达标签呈负相关性。

确定番茄碱之后，Adams和他的研究小组利用培养的人和小鼠骨骼肌管，检测了番茄碱对骨骼肌的影响。他们第一次发现，番茄碱可刺激mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白敏感型复合体）信号转导和合成代谢，引起蛋白质和线粒体积累，最终刺激培养的人平滑肌细胞生长。

Adams表示：“这个结果很重要，因为我们一直在寻找能够帮助人们的一些东西。”

接下来，他们往小鼠饮食中添加番茄碱。他们发现，补充番茄碱的健康小鼠长出更大的肌肉，也变得更强壮，能够运动更长的时间。而且最重要的是，他们发现番茄碱可预防和治疗肌肉萎缩。

有趣的是，虽然喂食番茄碱的小鼠具有更大的肌肉，但他们的体重并没有变化，因为它们的脂肪相应减少，这表明该化合物还具有治疗肥胖症的潜力。

设计更健康的食品
番茄碱有吸引力的一面是，它是来自于西红柿的一种天然化合物。当α-番茄红素——尤其在番茄植物和青番茄中被发现——在肠道内被消化时，会产生番茄碱。

Adams指出：“适量吃绿色番茄是安全的。但是我们不知道一个人需要吃多少绿色番茄，才能获得我们给小鼠服用的相似剂量番茄碱。我们也不知道这种剂量的番茄碱对人体是否安全，或者它在人类中是否可达到小鼠中同样的效果。我们正在努力探讨这些问题，希望能找到相对简单的方式，人们可以用来保持肌肉质量和功能，或者如果有必要重新获得肌肉。”

Adams和他的研究小组以前使用这种相同的策略发现，熊果酸（ursolic acid）——从苹果皮提取的一种化合物，可以促进肌肉的生长。

Adams称：“番茄碱比熊果酸明显更有效，似乎具有不同的作用机制。我们现在非常感兴趣的是，基于食物的几种天然化合物如番茄碱和熊果酸，是否有一天可被合成有科学根据的补充剂，或者只是简单地纳入日常食物，使食用者更健康。”

为了加快这项研究并将其转化为人所用，Adams和他的同事们成立了一家生物科技公司称为Emmyon。最近，该公司从国立卫生研究院获得资金支持，来开发保持老化过程中肌肉质量和功能的策略。公司还将番茄碱和熊果酸用作肌肉萎缩和肥胖症新药的天然线索。（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Systems-Based Discovery of Tomatidine as a Natural Small Molecule Inhibitor of Skeletal Muscle Atrophy
Abstract: Skeletal muscle atrophy is a common and debilitating condition that lacks an effective therapy. To address this problem, we used a systems-based discovery strategy to search for a small molecule whose mRNA expression signature negatively correlates to mRNA expression signatures of human skeletal muscle atrophy. This strategy identified a natural small molecule from tomato plants, tomatidine. Using cultured skeletal myotubes from both humans and mice, we found that tomatidine stimulated mTORC1 signaling and anabolism, leading to accumulation of protein and mitochondria, and ultimately, cell growth. Furthermore, in mice, tomatidine increased skeletal muscle mTORC1 signaling, reduced skeletal muscle atrophy, enhanced recovery from skeletal muscle atrophy, stimulated skeletal muscle hypertrophy, and increased strength and exercise capacity. Collectively, these results identify tomatidine as a novel small molecule inhibitor of muscle atrophy. Tomatidine may have utility as a therapeutic agent or lead compound for skeletal muscle atrophy.