Группа исследователей из США, работавшая под руководством Брюса Шпигельман (Bruce Spiegelman) из Института рака Дана-Фарбер, выделила из скелетной мышечной ткани мышей и человека ранее неизвестный белок PGC-1 альфа-4, который способствует росту мышечной ткани и увеличению выносливости после упражнений с отягощением.
Упражнения на выносливость (например, составляющие тренировок по пауэрлифтингу) вызывают естественный рост уровня этого вещества в тканях. Оно в свою очередь провоцирует биохимические изменения, которые делают мышцы крупнее и сильнее.
Белок PGC-1 альфа-4 — изоформа соединения PGC-1 альфа (PGC-1α), которое является важным регулятором метаболизма. Оно вырабатывается, например, во время бега и скорее повышает выносливость мускулатуры, нежели увеличивает размеры мышц.
"Любопытно, что два белка, продуцируемые одним геном, регулируют эффекты от обоих типов упражнений", — комментирует Шпигельман.
Исследователи установили, что обнаруженный белок контролирует работу двух молекулярных механизмов, вовлечённых в рост мышечной ткани. Так увеличение концентрации PGC-1 альфа-4 в ходе выполнения упражнения усиливает активность белка IGF1, который облегчает наращивание мускулатуры. При этом одновременно открытый американцами протеин подавляет действие миостатина — белка, который обычно ограничивает рост мышц. Образно выражаясь, PGC-1 альфа-4 в одно и то же время "давит на газ" и "снимает ногу с педали тормоза", заставляя работающую мускулатуру набирать массу и становиться сильнее.
"Все наши мышцы обладают механизмами, как позитивно, так и негативно влияющими на их рост. Белок PGC-1 альфа-4 уменьшает количество миостатина и увеличивает содержание IGF1", — пояснил Шпигельман порталу ScienceDaily.
Учёные предположили, что искусственное увеличение содержания этого белка поможет наращивать мышечную массу спортсменам, а также спасёт от потери соответствующих тканей с возрастом, от атрофии мышц у лежачих больных, находящихся в реанимации и отделениях интенсивной терапии, которые долгое время ведут малоактивный образ жизни, и пациентов, борющихся с мышечной дистрофией и раком.
Чтобы проверить свои догадки, американцы провели ряд экспериментов с мышами. Первой группе грызунов учёные при помощи вируса внедрили в мышцы ног PGC-1 альфа-4. Через несколько дней биологи определили, что мышечные волокна таких грызунов на 60% больше, чем у контрольной группы.
Во второй части работы исследователи создали мышей, мышцы которых вырабатывали больше PGC-1 альфа-4, даже если они ничем не занимались. Последующие тесты показали, что "обработанные" животные на 20% выносливее и меньше подвержены усталости, чем грызуны из контрольной (обычной) группы. Кроме того, первые были поджарыми.
В третьем эксперименте принимали участие мыши, больные раком. Учёные выяснили, что болеющие грызуны, у которых была искусственно повышена выработка исследуемого белка, были меньше подвержены кахексии. Это состояние часто встречается у пациентов со злокачественными заболеваниями и среди прочего характеризуется потерей мышечной массы.
Так, обычные грызуны потеряли около 29% массы мышц ног, в то время как "изменённые" − лишь 10%. Генная модификация также сделала мышей более сильными и активными в период болезни. Обо всех полученных результатах биологи отчитались в статье в журнале Cell.
Исследования были проведены на средства, выделенные учёным в рамках гранта Национального института здоровья США (NIH) и фармгигантом Novartis, что позволяет надеяться на разработку соответствующих лекарственных препаратов.
Напомним, что ранее команда Шпигельмана рассказала миру о гормоне, который превращает плохой жир в хороший.
Также по теме:
Американцы натренировали мышцы перед пересадкой в организм
Искусственные мышцы из вощёных углеродных нанотрубок поразили учёных своей прочностью
Учёные заставили синхронно сокращаться тысячи наномашин
Инженеры создали робоноги, которые наиболее реалистично воспроизводят походку человека
Искусственные мышцы сделают роботов похожими на людей
Японские инженеры продемонстрировали наиболее реалистичного робота
