Исследование Университета Айовы предполагает, что длительная усталость после легких упражнений, которая наблюдается у людей с различными формами мышечной дистрофии, отличается от врожденной мышечной слабости, вызванной этим заболеванием.
Исследование, опубликованное в публикации Nature Advance Online, октябрь. 26, идентифицирует ошибочный сигнальный путь, который, по-видимому, вызывает утомляемость, вызванную физическими упражнениями, у мышей с мышечной дистрофией. Более того, исследование показывает, что Виагра может преодолеть дефект сигнализации и снять усталость. Полученные данные свидетельствуют о том, что нацеливание на сигнальный путь может привести к терапии этого типа усталости.
"Это захватывающее открытие, и наши исследования показывают, что, вероятно, существует множество различных нервно-мышечных состояний, при которых усталость можно лечить, воздействуя на этот недавно открытый путь," сказал Кевин Кэмпбелл, доктор философии.D., Профессор UI и глава молекулярной физиологии и биофизики, а также исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, владеющий премией Роя Дж. Карвер Кафедра физиологии и биофизики.
Используя модели на животных, исследователи показали, что если фермент, называемый нейрональной синтазой оксида азота (nNOS), не присутствует в своем нормальном месте на мышечной мембране, то кровеносные сосуды, снабжающие активные мышцы, не расслабляются нормально, и животные испытывают усталость после тренировки.
Первые ключи к разгадке роли nNOS пришли из наблюдения, что значительная инертность мышей с дистрофией после легких упражнений была очень похожа на переживание утомляемости пациентов с мышечной дистрофией после короткого периода ходьбы.
"Коллега-клиницист сказал: «Эти мыши ведут себя так же, как мои пациенты с мышечной дистрофией Беккера.’Как только он сказал, что мы знаем, что может происходить, потому что пациенты Беккера неправильно локализовали nNOS," Кэмпбелл сказал.
Работая с мышиными моделями мышечной дистрофии и нормальными мышами, созданными без nNOS, команда UI, включая ведущего автора исследования Ивонн Кобаяши, доктора философии.D., Сотрудник исследования UI в области молекулярной физиологии и биофизики показал, что мыши с неправильно установленным или отсутствующим nNOS проявляли длительную утомляемость после легких упражнений.
"Мышцы без nNOS имеют нормальные мышцы и могут неплохо тренироваться, но после легких упражнений мы обнаружили, что у них наблюдается интенсивная реакция утомления," Кобаяши сказал.
Визуализация кровеносных сосудов этих мышей показала сужение кровеносных сосудов, снабжающих мышцы, после тренировки. Блокирование активности nNOS у нормальных мышей также вызывает утомление после упражнений и сужает кровеносные сосуды в мышцах.
Команда также обнаружила, что, хотя генная терапия может восстановить структуру и функцию важного компонента мышечных мембран у мышей с мышечной дистрофией, это лечение не снижает усталость после упражнений. Дальнейший анализ показал, что, хотя комплекс мышечной мембраны был неповрежденным, nNOS все еще неправильно локализовался на мембране, а кровеносные сосуды, кровоснабжающие скелетные мышцы, были аномально сужены после легких упражнений.
"Сигнальный путь, вероятно, поддерживает приток крови к мышцам во время тренировки и поддерживает кровоток после тренировки. Но когда nNOS отсутствует или неправильно локализован, этот путь нарушается," Кэмпбелл объяснил. "Мыши с неправильно локализованным nNOS могут тренироваться, но после тренировки, которая снижает приток крови к восстанавливающимся мышцам, вызывает утомление."
Чтобы определить, затронута ли nNOS у людей с мышечной дистрофией, Стивен Мур, М.D., Ph.D., Профессор патологии UI и соавтор исследования, исследовал мышечные биопсии 425 пациентов с множеством различных форм мышечной дистрофии. Он обнаружил, что в большинстве случаев nNOS отсутствует или уменьшается, что указывает на общий механизм утомления.
"Наши результаты могут привести к лучшему пониманию усталости в других физиологических условиях, в которых влияет на экспрессию, локализацию или активность мышечной nNOS," Кобаяши добавил.
Фермент nNOS производит сигнальную молекулу, называемую оксидом азота, которая стимулирует выработку химического вещества, называемого цГМФ, которое заставляет гладкие мышцы вокруг кровеносных сосудов расслабляться, тем самым увеличивая кровоток.
Этот сигнальный путь оксида азота отключается фосфодиэстеразой (ФДЭ), ферментом, расщепляющим цГМФ. Виагра, препарат, разработанный для увеличения кровотока, подавляет ФДЭ и продлевает существование молекул цГМФ, которые способствуют расширению кровеносных сосудов.
Исследователи показали, что Виагра может снизить усталость у мышей с неправильно локализованным nNOS.
"Мыши, у которых неправильно локализован nNOS, все еще имеют некоторую передачу сигналов оксида азота, но виагра усиливает этот сигнал, ингибируя PDE и предотвращая распад цГМФ," Кэмпбелл сказал.
Источник: Университет Айовы