Гены, связанные с мышечным ростом и регенерацией
Рост и регенерация мышечной ткани могут быть достигнуты либо путем увеличения экспрессии генов, которые оказывают стимулирующее действие, таких как инсулиноподобный фактор роста (IGF-1), либо путем ингибирования генов, которые обычно действуют как репрессоры ростовые процессы, например миостатин.
Мышечный IGF-1 (mIGF-1) : специфическая мышечная изоформа инсулиноподобного фактора роста (mIGF-1) играет очень важную роль в регенерации мышц. Ген IGF-1 предназначен для восстановления мышц, когда он подвергается микроскопической травме во время тренировок.
Миостатин : Миостатин - это белок, открытый в 1997 году во время исследований клеточной дифференцировки и пролиферации. Чтобы понять, какова его реальная функция, мышей спаривали, у которых был ингибирован ген, кодирующий миостатин.
Гомозиготное потомство (носитель обоих мутированных генов) показало превосходное мышечное развитие по сравнению с гетерозиготными мышами (носителями только одного мутированного гена) и нормальными. Размер тела был на 30% выше, мышцы были гипертрофированы, а вес был в 2 или 3 раза больше, чем у естественных морских свинок. Более поздний гистологический анализ показал увеличение как размера отдельных мышечных клеток (гипертрофия), так и их количества (гиперплазия). В то же время произошло небольшое уменьшение жировой ткани, в то время как фертильность и продолжительность жизни практически не изменились.
В 2004 году, изучая 5-летнего немецкого ребенка с аномальной силой и развитием мышечной массы, впервые была обнаружена мутация в гене, который кодирует миостатин, у людей. Влияние на фенотипическую экспрессию было идентично влиянию, наблюдаемому у лабораторных мышей и изученных пород крупного рогатого скота, так что мышечная сила ребенка была сходной, если не превышала таковую у взрослого. Очень интересный аспект заключается в том, что мать ребенка, от которой он унаследовал один из двух мутированных аллелей, была профессиональным спринтером, и что некоторые из его предков известны своей исключительной силой.
Миостатин - это белок, который, следовательно, взаимодействует с развитием мышц, подавляя его; он в основном вырабатывается клетками скелетных мышц, и его действие регулируется наличием ингибитора, называемого фоллистатином. Чем выше уровень фоллистатина, тем ниже уровень миостатина, тем выше мышечное развитие. Похоже, что фоллистатин способен взаимодействовать со сателлитными клетками, стимулируя пролиферацию новых мышечных клеток (гиперплазия). Обычно увеличение мышечной массы происходит только из-за увеличения размера клеток (гипертрофия), в то время как небольшая гиперплазия может возникать только в особых случаях (травмы мышц).
В последнее время особый интерес вызвал подход ингибирования миостатина при лечении мышечно-дистрофических заболеваний на животных моделях; Выполнялись как внутрибрюшинные инъекции ингибитора миостатина, так и специфические делеции гена миостатина, что приводило к улучшению мышечной дистрофической болезни. Текущее исследование сосредоточено на изучении и развитии этих потенциалов, но есть все еще много гипотез и немного уверенности. Исследования о роли миостатина в организме человека немногочисленны, часто противоречивы и все еще ожидают подтверждения. На самом деле рост мышц является результатом тонкого баланса между анаболическими и катаболическими факторами, и одного гормона, гена или конкретного вещества недостаточно, чтобы оказать на него существенное влияние. Чтобы подтвердить это, есть исследования в литературе, которые показывают, что нет никаких важных различий в количестве мышечной массы между нормальными субъектами и другими с дефицитом миостатина.
Гормон роста (соматотропин - GH): GH или соматотропный гормон - это белок (линейный пептид, состоящий из 191 аминокислоты), вырабатываемый соматотропными клетками передней доли гипофиза. Обладает пульсирующей секрецией, с более частыми и широкими пиками в первые часы сна.
Спортивная активность представляет собой сильный стимул для секреции гормона роста. Во время длительных упражнений секреторный пик наблюдается между 25-й и 60-й минутой, тогда как в случае анаэробных усилий этот пик регистрируется между концом 5-й и 15-й минутой восстановления.
При равных физических усилиях секреция гормона роста увеличивается:
- у женщин чем у мужчин
- у молодых людей по сравнению с пожилыми людьми
- в сидячем положении по сравнению с обученными
На секрецию гормона роста во время упражнений влияют:
- СИЛА "
Значительная реакция GH на упражнения уже наблюдается для упражнений низкой интенсивности (50% от VO2max) и становится максимальной в районе анаэробного порога (70% от VO2max). Дальнейшее увеличение интенсивности не вызывает значительного увеличения секреторного пика. Наибольший ответ GH на физическое усилие наблюдается во время упражнений с большой потребностью в анаэробном гликолизе и с большой выработкой лактата (например, бодибилдинг). Секреция гормона роста обратно пропорциональна восстановительному периоду и прямо пропорциональна продолжительности упражнения.
- ОБУЧЕНИЕ
Реакция ГР на физические упражнения обратно пропорциональна степени подготовки. При той же интенсивности упражнений обученный человек вырабатывает гораздо меньше ГР, чем субъект, не находящийся в состоянии кондиционирования, поскольку лактидемия (доля лактата в кровотоке) ниже.
Эффекты GH являются частично прямыми, такими как диабетогенный и липолитический эффект, и частично опосредованы аналогичными факторами инсулина: фактором роста инсулина (IGF-1, IGF-2).
- ТЕМПЕРАТУРА
Реакция секреции ГР на изменение температуры окружающей среды прямо пропорциональна снижению самой температуры.
Ось GH-IGF физиологически влияет на метаболизм глюкозы, вызывая гипергликемию; на протический метаболизм, увеличивая клеточное поглощение аминокислот и ускоряя транскрипцию и трансляцию мРНК, способствуя тем самым анаболизму белка и развитию мышечной массы; наконец, он также влияет на метаболизм липидов, вызывая липолиз с увеличением количества свободных жирных кислот и кетоновых тел.
Существует много побочных эффектов, связанных с введением больших количеств гормона роста: миопатия, периферические невропатии, задержка жидкости, отек, синдром запястного канала, артралгия, парестезия, гинекомастия, доброкачественная внутричерепная гипертензия с папиллемой и головной болью, острый панкреатит, непереносимость глюкозы Повышение уровня холестерина и триглицеридов в плазме, артериовенозные заболевания, кардиомегалия и кардиомиопатия. Скелетно-мышечные и сердечные эффекты, связанные с введением гормона роста, могут быть необратимыми, часто даже после отмены гормона. Также важно помнить, что да GH может вызывать образование новообразований, особенно в толстой кишке, коже и крови.
Стратегии обнаружения генетического допинга
Включение генетического допинга Всемирным антидопинговым агентством (АМА) в список запрещенных веществ и методов сопровождалось сложностью разработки методов его обнаружения, поскольку и трансген, и экспрессированный белок были бы скорее всего, неотличимы от их эндогенных аналогов.
Идеальный образец для обнаружения генетического допинга должен быть легко доступен с образцами, которые не используют инвазивный подход; Более того, опрос должен отражать не только ситуацию на момент вывода, но и ситуацию предыдущего периода времени. Жидкости организма (кровь, моча и слюна) удовлетворяют первому пункту, поэтому разработанная методология должна применяться по крайней мере к одному из этих образцов. Методы обнаружения должны быть конкретными, чувствительными, достаточно быстрыми, потенциально экономически эффективными и должны позволять проводить широкомасштабный анализ.
Юридические последствия, связанные с использованием любого метода, который позволяет контролировать допинг у спортсменов, таковы, что, где это возможно, прямой метод, который однозначно идентифицирует допинговый агент, всегда будет предпочтительнее косвенного метода, который измеряет изменение, произошедшее в клетки, ткани или весь организм из-за допинга. Что касается генетического допинга, обнаружение трансгена, трансгенного белка или самого вектора будет прямым подходом, но возможность использовать этот тип подхода минимальна, как в случае обнаружения запрещенных пептидных гормонов, таких как эритропоэтин и соматотропин. Косвенный подход (биологический паспорт) вместо этого обеспечивает определенную надежность в результате испытаний, основанных на статистической модели, поэтому более открытой для правового контроля. Кроме того, между важными фигурами спортивного сообщества еще не достигнуто соглашение относительно приемлемого уровня надежности.
Библиография:
- Механизм действия ванадия: инсулин-миметик или инсулин-усиливающий агент? [Can J Physiol Pharmacol 2000 Oct; 78 (10): 829-47]
- Ванадий и диабет: панкреатические и периферические инсулиномиметические свойства - [Ann Pharm Fr 2000 Oct; 58 (5): 531]
- Влияние ванадия на регионарное использование глюкозы в мозге у крыс - Marfaing-Jallat P, Penicaud L. [Physiol Behav. 1993 авг; 54 (2): 407-9]
- Ингибирование глюконеогенеза ванадием и метформином в канальцах почки и коры, изолированных от контрольных и диабетических кроликов - Kiersztan A et al. - [Биохем Фармакол. 1 апреля 2002 года; 63 (7): 1371-82].
