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-1?), 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.