任何体育锻炼程序的进行都会引起肌肉疼痛，但随着时间的流逝和一点点坚持，肌肉变得习惯了这种努力，从而增强了力量和耐力。但其中涉及的生化机制一直不很清楚。
然而就在最近，来自哈佛大学和圣保罗大学的科学家在Cell上的一篇文章表明，琥珀酸代谢物在体育锻炼过程中由肌肉细胞释放，并触发了组织重塑过程，使肌肉更加强壮并提高了代谢效率。
这里的琥珀酸是在三羧酸循环中产生的，迄今为止仅以参与线粒体内的呼吸作用而被学过生化的人知晓。
对此发现，参与研究的JulioCesarBatista教授解释道：“我们的结果表明，琥珀酸在运动过程中会离开肌肉细胞，并向邻近的细胞发送信号，从而诱导肌肉组织重塑。其中，运动神经元产生新的分支，肌肉纤维变得更加均匀，从而在收缩时获得力量，并且所有细胞中的血糖摄取均增加，从而产生ATP。效率因此得到了提高。”“除了肌肉纤维之外，肌肉组织还包含免疫细胞，神经细胞和内皮细胞。如果每个人都是一所房屋，房屋之间的街道就是间质或间隙空间。我们隔离并分析了每个房屋以及街道。找出运动后邻里的变化，并观察到琥珀酸仅在肌肉纤维和间隙中显着增加。”
文章中报道的发现基于对动物和人类志愿者的大量实验。首先需要比较小鼠在跑步机上跑步直至筋疲力尽之前和之后，腿部肌肉中存在的多种代谢物。
在固定自行车上进行60分钟的剧烈运动后，年龄在25-35岁的健康志愿者中观察到了类似的现象。在这种情况下，研究人员分析了通过股动脉和静脉中的导管获得的血液样本，发现琥珀酸水平在离开肌肉的静脉血中显着上升，并在恢复过程中迅速下降。
在这一点上，研究人员确信，肌肉细胞会因运动引起的压力而释放出琥珀酸，但他们想知道其原因，尤其是原因。对志愿者血液的分析提供了一个线索：在静脉和动脉血液中，随着运动而增加的另一种化合物是乳酸，这表明细胞已经激活了其应急能量产生系统。
参与研究的LuizHenriqueBozi则解释说：“琥珀酸是一种通常无法穿过细胞膜并离开细胞的代谢产物。它在细胞内部参与了三羧酸循环，这是一系列化学反应，发生在线粒体中并导致ATP的形成。但是，当能量需求急剧增加且线粒体无法跟上时，厌氧系统就会被激活，导致过量的乳酸形成和细胞酸化。我们发现，pH的这种变化会导致琥珀酸的化学结构发生变化，从而能够穿过膜并逃逸到细胞外介质中。”
通过蛋白质组学鉴定了有助于琥珀酸排出细胞的转运蛋白，该蛋白组学是对小鼠和人类肌肉细胞膜中所有蛋白质的分析。结果表明，运动后肌肉组织中的MCT1增加。MCT1是一种细胞膜转运蛋白，专门用于将单羧酸转运出细胞。
对此，Bozi认为：MCT1分子琥珀酸在酸性介质中进行化学修饰（质子化）后，其转运类型类似于琥珀酸酯。它不再是二羧酸盐，而是变成单羧酸盐。这样让MCT1也可以转运它们。
为此，他们进行了几次体外实验，证实这是运动引起的机制。
实验之一是使培养的肌肉细胞缺氧（缺氧），以激活厌氧能量产生机制并产生乳酸。可以看出，这足以诱导琥珀酸释放到间隙中。
另一个实验涉及来自青蛙的生殖细胞（卵母细胞），这些青蛙经过基因修饰可以表达人MCT1。研究人员发现，只有将卵母细胞置于酸性介质中才能释放琥珀酸。
对此，Ferreira说道：“在这一阶段，我们知道酸度会使琥珀酸经历质子化，这一化学过程使其能够结合MCT1并穿过膜进入细胞外介质，但是我们还没有发现在运动中琥珀酸在间隙空间中积累的意义。”
在科学文献中，细胞之间的交流对于生物体对任何种类的压力的适应性的重要性已得到充分确立。信号通过释放到间隙空间中的分子进行交换，从而与邻近细胞膜中的蛋白质结合。这些膜受体的激活触发了导致组织结构和功能改变的过程。
于是，他们提出了一个假设：认为琥珀酸通过结合一种在运动神经元膜中高度表达的蛋白称为琥珀酸受体1（SUCNR1）来在肌肉中发挥这种调节作用。
为了验证该理论，他们对经过基因修饰而不表达SUCNR1的小鼠进行了实验。允许小鼠在阻力轮上自由奔跑三周，这被认为足够长，足以使肌肉组织发生形态和功能改变。
结果显示：人们期望的肌肉纤维变得更均匀、更结实并没有出现此外，运动并不能促进运动神经元分支，这对于提高收缩效率至关重要。细胞葡萄糖的摄取并没有增加，并且胰岛素敏感性低于作为对照的野生小鼠。在其他情况下，换句话说，没有琥珀酸酯受体就不会发生运动引起的重塑。
按照Ferreira的说法，该研究是第一个显示琥珀酸在肌肉组织中的旁分泌作用的研究，即琥珀酸在细胞间信号转导中的作用，以提醒邻近的细胞必须调节其内部过程以适应“新的正常”状态。
目前，他们下一步的研究计划是找出这种机制是否在其他以能量代谢改变和细胞酸化为特征的疾病中被破坏，例如神经退行性疾病，其中星形胶质细胞与神经元的通讯对于疾病的发展至关重要。
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