Функциональная гипертрофия скелетных мышц. Локальные механизмы адаптации скелетных мышц к нагрузке

Как было отмечено в начале данного текста, часть спортивных исследователей отводит роль регулятора транскрипции мРНК сократительных белков мышц креатину, однако роль креатина в регуляции синтеза сократительных белков нельзя считать однозначно установленной. Действительно, в ряде исследований (J.S.Ingwall et al. 1972), (J.S.Ingwall et al. 1974), (M.L.Zilber et al. 1976) было показано, что повышение концентрации креатина интенсифицирует синтез специфических мышечных белков (миозина и актина) в развивающихся мышечных клетках in vitro. Эти наблюдения были восприняты как важное свидетельство того, что индуктором транскрипции сократительных белков является именно креатин. Однако впоследствии в противовес упомянутым выше исследованиям влияние креатина на синтез миозина обнаружено не было (D.M.Fry, M.F.Morales 1980), (R.B.Young, R.M.Denome 1984). R.B.Young и R.M.Denome предположили, что уровень креатина может регулировать синтез миозина лишь на ранних этапах эмбрионального развития мышечных клеток, но не может являться регулятором синтеза сократительных белков в уже сформированных мышечных волокнах.

Таким образом, гипотеза о роли креатина в регуляции синтеза сократительных белков требует дальнейшей проверки. Тем не менее, исходя из общих соображений, следует признать, что концепция, согласно которой индуктором транскрипции мРНК структурных белков является креатин или какой-либо иной фактор, связанный с истощением энергетики мышц, кажется достаточно убедительной лишь в отношении регуляции синтеза мышечных ферментов — если предположить, что регуляция ферментного синтеза в сложных многоклеточных организмах осуществляется по тому же принципу, что и у прокариот. Такие метаболилы, как АДФ, АМФ, ортофосфат, креатин и др., накапливающиеся в активно сокращающихся мышечных волокнах, сами являются субстратами для реакций, восстанавливающих запас энергетических фосфатов в волокне. Соответственно, накопление в мышцах указанных метаболилов должно стимулировать транскрипцию мРНК ферментов, которые обеспечивают протекание энерговосстанавливающих реакций, использующих данные метаболилы в качестве субстратов. Регулярная работа до утомления мышц должна сопровождаться регулярной активацией синтеза ферментов и в конечном итоге приводить к их накоплению в мышцах. Обратным образом, снижение двигательной активности мышц должно снижать частоту активирования синтеза мРНК ферментов. Соответственно, содержание в мышцах ферментов по мере естественного катаболизма последних должно убывать. Предположение, что накопление в мышцах ферментов происходит вследствие субстратно-индуцируемого усиления синтеза данных ферментов, выдвинул ещё Н.Н.Яковлев (Н.Н.Яковлев 1974). Ф.З.Меерсон в обоснование гипотезы о влиянии ацидоза мышц на индукцию мРНК структурных белков привёл аргументы, которые также касаются индукции синтеза белков, ответственных именно за энергообеспечение мышц. Меерсон отметил, что ацидоз мышц является ранним сигналом энергетической недостаточности, и потому с позиций эволюционной теории оправданно будет предположить, что этот же сигнал вполне может использоваться в качестве активатора генетического аппарата клетки. В конечном итоге сие должно приводит к росту структур, которые призваны устранять дефицит энергии — и организм тем самым становится в целом более резистентными к изменившимся условиям внешней среды (Ф.З.Меерсон 1993).

Такую аргументацию можно признать весьма убедительной, но вот расширение данного принципа на регулирование синтеза иных видов мышечных белков, в особенности сократительных (как это происходит в концепции того же Меерсона и многих иных исследователей), кажется уже не совсем оправданным именно с эволюционной точки зрения. Высокая концентрация в саркоплазме продуктов распада макроэнергетических фосфатов является сигналом о том, что возможности мышечного волокна в восстановлении уровня АТФ за счёт окислительных процессов и гликолиза недостаточны для данной интенсивности сокращения. В такой ситуации адаптация мышечного волокна должна быть направлена в сторону увеличения мощности восстанавливающих энергию реакций. Синтез же сократительных белков (основных потребителей энергии) может способствовать лишь увеличению скорости расхода АТФ в волокне и приводить к ещё большему падению уровня АТФ при новых аналогичных нагрузках — поэтому адаптация в данном направлении не может сделать мышечные волокна более устойчивыми к изменившейся требованиям в отношении двигательной активности мышц.

Таким образом, стимулы к развитию энергетики мышц и стимулы к экстенсивному развитию сократительного аппарата мышц должны иметь и, похоже, имеют разную природу.

Как уже было отмечено выше, совершенствование энергетических возможностей мышц тесно связано с увеличением содержания в мышцах ферментов, то есть является следствием субстратно-индуцируемого активирования транскрипции мРНК данных видов белка. Вполне вероятно, что синтез мРНК иных видов белка, связанных с энергообеспечением мышц (например, миоглобина или митохондриальных белков) может происходить по схожей схеме. Но, как показано выше, размер ДНК-единицы ограничен и каждое клеточное ядро ответственно за поддержание функционирования строго определённого объёма мышечного волокна. Для кардинального увеличения объёма мышц и строительства в них новых сократительных структур нужны новые клеточные ядра в дополнение к уже существующим, то есть экстенсивное развитие мышц связано в первую очередь с активацией пролиферации клеток-сателлитов. Вместе с тем очевидно, что поскольку белковый состав сократительных структур различен для различных типов волокон и зависит от режима функционирования мышц, сигналы какого-то иного рода, воздействующие на генетический аппарат мышечных клеток, должны дополнительно регулировать спектр экспрессируемых сократительных белков.



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *