Исследователи обнаружили, что небольшие кусочки генетического материала, называемые микроРНК, связывают две определяющие характеристики подтянутых мышц: способность сжигать сахар и жир и способность переключаться между медленными и быстро сокращающимися мышечными волокнами. Команда использовала две взаимодополняющие модели мыши – "марафонская мышь" и "диванная картофельная мышь"- сделать это открытие. Но более того, они также обнаружили, что у активных людей уровень одной из этих микроРНК выше, чем у людей, ведущих сидячий образ жизни. Эти результаты, опубликованные 8 мая в The Journal of Clinical Investigation, предполагают, что микроРНК могут быть нацелены на разработку новых медицинских вмешательств, направленных на улучшение мышечной массы у людей с хроническими заболеваниями или травмами.
"В этом исследовании мы хотели определить на молекулярном уровне, что делает мышцы пригодными во время развития или после упражнений. Эта информация имеет отношение к нашим усилиям по улучшению мышечной массы при многих состояниях здоровья, таких как старение, рак и сердечная недостаточность. Эти результаты также могут оказаться полезными для наших активных военнослужащих, которые «выбывают из тренировок» во время травм и восстановления," сказал Дэниел П. Келли, М.D., директор Исследовательского центра диабета и ожирения Сэнфорд-Бернхема и старший автор исследования.
Марафон vs. диванные картофельные мыши
Спортивные мышцы известны своей способностью выполнять две задачи: 1) сжигать жир и сахар и 2) переключаться между медленно сокращающимися и быстро сокращающимися мышцами. По словам Келли, мышечная форма возникает только в том случае, если оба функционируют должным образом.
Повышение мышечной выносливости невозможно без усиления обоих этих мышечных компонентов. Келли и его команда решили определить, что связывает метаболизм и структуру мышц. Для этого они обратились к двум разным моделям мышей, каждая из которых была специально разработана для производства различных, но связанных белков, которые включают и выключают гены, специфичные для мышц.
Первая модель, получившая название "марафонская мышь," имеет регулятор мышечных генов под названием PPARβ / δ. Эти мыши могут бегать намного дальше обычных мышей. Вторая модель, известная как "диванная картофельная мышь," производит другой регулятор мышечных генов, называемый PPARα. Эти мыши могут сжигать много топлива, но не могут далеко убежать.
МикроРНК в мышечном фитнесе
Чтобы определить связь между метаболизмом мышц и переключением типа мышечных волокон, команда Келли сравнила молекулярные различия между этими двумя несопоставимыми моделями мышей.
Во-первых, команда обнаружила, что у мышей кушетки PPARα есть оптимальный метаболический переключатель, но отсутствует переключатель мышечных волокон. Напротив, мыши-марафонцы PPARβ / δ имеют весь набор, необходимый для мышечной подготовки.
Согласно этому исследованию, две модели мышей также различались по молекулярному профилю. Команда обнаружила, что мыши-марафонцы производят определенные микроРНК, которые способны активировать волоконный переключатель. Для сравнения, у кушетных мышей эта же схема подавлена.
Копнув немного глубже, команда Келли определила, что PPARβ / δ связан с микроРНК через посредника, называемого рецептором, связанным с эстрогеном (ERRγ). Этот белок взаимодействует с PPARβ / δ, чтобы включить микроРНК. Вот почему мыши-марафонцы более приспособлены и имеют больше мышечных волокон типа I, чем мыши кушетки – их PPARβ / δ и ERRγ индуцируют правильные микроРНК.
Потенциал роста мышц для пациентов
Чтобы определить, имеют ли их результаты отношение к здоровью человека, Келли и его команда работали со Стивеном Р. Смит, М.D., директор Флоридской больницы – Научно-исследовательский институт трансляционных исследований метаболизма и диабета Сэнфорд-Бернхэм. Оттуда команда получила мышечную ткань у людей, ведущих малоподвижный образ жизни (тех, кто не занимается спортом регулярно), и у активных людей в хорошей форме.
Разумеется, повышение ERRγ и одной из микроРНК у марафонских мышей PPARβ / δ также было повышено у активных людей, но не у малоподвижных людей.
"В настоящее время мы проводим дополнительные исследования на людях для дальнейшего изучения цепи ERRγ-микроРНК как потенциального пути улучшения физической формы у людей с хроническими заболеваниями или травмами," Келли сказал. "Например, теперь мы хотим знать, что происходит с этим контуром во время тренировки и какое влияние он оказывает на сердечно-сосудистую систему."