Одна мутація відучила мух отримувати користь від фізкультури
У м'язах тварин виявили білки, які відповідають за реакцію організму на фізичні вправи - зростання м'язів і перебудову обміну речовин. Вони називаються сестринами. Їх нокаут зводить ефект фізкультури нанівець. Додавання сестринів до клітин, навпаки, дозволяє запобігти атрофії м'язів, навіть якщо тварина їх не тренує. Дві доповнюючі роботи, присвячені сестрам, опубліковані в журналі.
Фізичні вправи - найпростіший спосіб підтримувати здоров'я в літньому віці і не дати м'язам атрофуватися. Однак далеко не всі люди здатні ним скористатися, комусь заважає робота, комусь - здоров'я, а хтось просто не може зібратися. Тому було б зручно знайти якийсь медикаментозний замінник фізкультури, який дозволив би уникнути вікової атрофії м'язів навіть тим, хто не може робити вправи. Але для цього необхідно спочатку з'ясувати, який механізм пов'язує фізкультуру і здоров'я м'язової тканини.
Дві групи дослідників - з Університету Мічигану та Університету Помпеу Фабра в Барселоні - запропонували розглянути як таку сполучну ланку білки сестрини. У ссавців їх три типи, у мух і хробаків - по одному. Сестрини працюють в основному в м'язах, накопичуються в клітинах при стресі і відповідають за регуляцію обміну речовин: знижують рівень окислювального стресу, пригнічують синтез білка (блокуючи білковий комплекс TOR) і запускають аутофагію - перетравлення та оновлення окремих частин клітини.
Щоб перевірити, чи сестрини справді відповідають за ефект від фізичних вправ, вчені з Університету Мічигану розробили комплекс фізкультури для дрозофіл. Вони з певною періодичністю струшували мух на дно пробірки, звідки вони, корячись своєму негативному геотаксису, повзли нагору, де їх знову струшували. Після трьох тижнів таких тренувань піддослідні мухи дійсно стали сильнішими: наприклад, вони могли бігати невтомно 500 хвилин замість звичайних 400. Однак на нокаутних мух тренування не зробили ніякої дії: тварини, у яких ген сестрина був вимкнений, після занять втомлювалися так само швидко, як і до.
Потім дослідники підтвердили, що сестрин працює саме в м'язах. Для цього вони вибірково блокували його експресію у здорових тварин - і вони виявилися так само нечутливі до тренувань, як і нокаутні мухи. І навпаки: якщо нокаутним мухам у м'язи додати робочий ген сестрина, фізкультура починала приносити плоди, незважаючи на те, що у всіх інших клітинах організму сестрин не працював.
Далі вчені переключилися на мишей і з'ясували, що з трьох сестринів у них за ефект від фізкультури відповідає сестрин-1: тільки його нокаут робив мишей нечутливим до тренувань. Вивчивши фізіологію нокаутних по сестрину-1 мишей докладніше, дослідники помітили, що у них після тренувань залишається незмінною не тільки швидкість, з якою вони втомлюються, але також чутливість до інсуліну, інтенсивність дихання і кількість мітохондрій. Таким чином, сестрин підійшов на роль білка, який змінює обмін речовин у м'язах, впливаючи тим самим і на інші системи органів.
Водночас дослідники з Барселони працювали тільки з мишами і перевіряли, як у них сестрини беруть участь у різних типах м'язової атрофії. Вони виявили, що у всіх випадках атрофії - викликаної нерухомістю, відмиранням м'язових нервів або віком - оверекспресія сестринів дозволяє знизити втрати в м'язовій тканині. Вони підтвердили, що це відбувається за рахунок аутофагії: як правило, в деградуючому м'язі її рівень знижується, а сестрини, навпаки, її стимулюють і підтримують життєздатність м'язових волокон.
Таким чином, сестрини можна було б використовувати як молекулярні аналоги фізичних вправ. Тим не менш, оскільки це великі молекули, їх досить складно доставити вибірково в м'язову тканину дорослої людини. Тому для того, щоб створити таблетку- «імітатор фізкультури» - подібно до того, як з'явилися імітатори голодування - доведеться знайти невеликі молекули, здатні запустити роботу сестринів у м'язах.
Вчені знаходять у фізичних вправ найбільш несподівані ефекти. Так, наприклад, ми розповідали про те, що фізкультура допомагає не тільки знизити ризик смерті від усіх причин, але також зменшити кількість мутацій у мітохондріях, запобігти депресії і «прокачати» пам'ять.