Первая часть статьи «Модель Селуянова пора менять!? Или почему напрягать нужно не только мышцы, но и мозг (если он есть)»:
Часть 1. Критика Селуянова, исследования, исследователи и, конечно, деньги
Часть 2. Метаболический стресс и мышечные повреждения
Часть 3. Механическое напряжение. mTOR, mTORC1, mTORC2, p70S6K
Крис пишет, что влияние данного фактора наиболее понятное чем остальные, хотя расположение и идентичность механорецепторов до сих пор неизвестна. У него или у исследователей, на которых он ссылается, трудности в изучении других факторов. Но вот с механическим напряжением всё в порядке, в первую очередь по тому, что при изолированном воздействии одним из факторов – не возникает ярко выраженной гипертрофии, которая возникает с мышечным напряжением.
Крис сообщает нам что ученные выявили множество сигнальных путей, которые активируются после силовой тренировки и которые, по видимому, и запускают синтез белка в мышечной клетке.
Одним из известных сигнальных путей является mTOR и его мишень p70S6K, которая, по видимому, имеет отношение к росту мышц. Но в данной области нет четких ответов и данных – пишет сам Крис. Воистину самый понятный фактор мышечного роста!
В принципе на этом можно было бы и закончить, но давайте совсем чуть-чуть углубимся в молекулярную биологию и попробуем разобраться.
Что же такое mTOR?
Мишень рапамицина млекопитающих — протеинкиназа серин-треониновой специфичности, которая в клетке существует как субъединица внутриклеточных мультимолекулярных сигнальных комплексов TORC1 и TORC2. В составе этих комплексов TOR регулирует клеточный рост и выживание. Комплекс TORC1 является мишенью иммунодепрессанта рапамицина (это объясняет название белка «мишень рапамицина»).
Очень сложно и не очень интересно. Но потерпим и продолжим дальше.
Сигнальный путь — последовательность молекул, посредством которых информация от клеточного рецептора передается внутри клетки. Сигнал передается от молекулы к молекуле в строго определённом порядке, что и позволяет говорить о сигнальном пути. Большинство сигнальных путей активируются в ответ на внешние по отношению к клетке сигналы, такие как нейротрансмиттеры, гормоны и ростовые факторы. Меньшинство же начинается с сигналов, генерируемых внутри клетки.
Уже что-то начинает проясняться. Попробуем упростить.
mTOR – внутриклеточный белок, который выполняет сигнальные функции. Относится к протеинкиназам.
Протеинкина́зы — подкласс ферментов киназ (фосфотрансфераз). Протеинкиназы модифицируют другие белки путём фосфорилирования остатков аминокислот, имеющих гидроксильные группы (серин, треонин и тирозин) или гетероциклической аминогруппы гистидина.
Кина́зы (фосфотрансферазы) — ферменты, катализирующие перенос фосфатной группы от молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) на различные субстраты. Обеспечивают включение глюкозы и гликогена в процесс гликолиза в живых клетках, участвуют в синтезе важных для организма соединений.
Т.е. некий стимул (или стимулы), активировав mTOR, запускают цепь передачи сигналов, концом цепи является фермент p70S6K, который, в свою очередь, воздействует на рибосомный белок и рибосома начинает строить новые органеллы. Но есть также данные, что p70S6K играет большую роль не в синтезе, а в аутофагии (то есть разборке органелл).
mTOR регулирует метаболизм в скелетных мышцах путем фосфорилирования различных ферментов белкового обмена, а также факторов транскрипции и трансляции.
Больше ясности, идем дальше.
Как мы уже выяснили, в клетках mTOR представлен двумя сигнальными комплексами – mTORC1 и mTORC2. Рассмотрим эти два комплекса более детально.
mTORC1 активирует процессы аутофагии, трансляции и транскрипции, т.е. влияет на анаболизм, а при неактивности влияет на катаболизм.
Чтобы клетка могла расти, она должна гарантировано содержать в себе все необходимые для этого ресурсы. Для производства белка клетки должны иметь адекватные энергетические ресурсы, доступные питательные вещества, кислород и надлежащие факторы роста, чтобы начать трансляцию мРНК. Даже если клетка обладает необходимой энергией для синтеза белка, если у нее нет аминокислотных строительных блоков для белков, синтез белка не произойдет! Исследования показали, что недостаток аминокислотных уровней ингибирует передачу сигналов mTORC1 до такой степени, что для функционирования mTORC1 необходимы как избыток энергии, так и аминокислоты. Также известно, что гипоксия в клетке приводит к ингибированию mTORC1. Если в митохондрии не поступает кислород, то они не могут производить АТФ и энергии в клетке не будет, к тому же гипоксия через определенные сигнальные пути ингибирует активность mTORC1.
Проще говоря для синтеза белка необходимы энергетические ресурсы, кислород, аминокислоты (причем некоторые аминокислоты влияет сильнее других, особенно важен – l-лейцин), а также факторы роста – прежде всего гормоны (тестостерон, инсулин, соматотропин), а также пептиды - инсулиноподобный и механический факторы роста (причем механический является разновидностью ИПФР), и еще некоторые другие факторы (например: бета-гидрокси-бета-метилбутировая кислота (HMB) и фосфатидная кислота). Без некоторых факторов синтез белка не будет осуществляться вообще (без энергетики и строительного материала), без каких-то факторов он будет возможен, но протекать будет не так быстро.
mTORC1 расположен на лизосомах и ингибирует аутофагию, что приводит к накоплению поломанных частей в клетке. Становится понятно, что нужны периоды с минимальной активностью mTORC1, чтобы в клетке наводился порядок, все поломанные и неисправные части были утилизированы. Проблемы с процессами аутофагии в клетках тесно связаны с диабетом, сердечно-сосудистыми и нейродегенеративными заболеваниями, а также раком. Именно поэтому полезны периодические голодания, особенно в зрелом возрасте. Так как период роста организма закончился, избыточное стимулирование mTORC1, например, перееданием, и приводит к заболеваниям. Поэтому роль физической культуры и двигательной активности резко возрастает с возрастом.
Важно отметить, что как раковые клетки, так и клетки с более высоким уровнем mTORC1 в большей степени зависят от гликолиза в цитозоле для производства АТФ, чем от окислительного фосфорилирования во внутренней мембране митохондрий.
Было предложено несколько пищевых соединений, которые предположительно ингибируют передачу сигналов mTORC1, включая EGCG, ресвератрол, куркумин, кофеин и алкоголь, а также рапамицин, некоторые растительные масла и рыбий жир, аспирин и некоторые лекарства. Также к факторам тормозящим mTOR относят катаболические гормоны, ограничение калорий и белка, кетогенная диета.
Вроде бы многое стало понятно, не так ли? А что же известно про mTORC2?
mTORC2 функционирует в качестве важного регулятора цитоскелета, а также регулирует клеточную пролиферацию и обмен веществ. mTORC2, по видимому, регулируется с помощью инсулина, факторов роста, сыворотки и уровня питательных веществ.
Ну а теперь перейдем к самому интересному.
Что если мы хотим увеличить мышечную массу? Нам нужен не только обычный рост структур и их обновление, а ускоренный рост. А повысить рост можно несколькими путями – ускорить транскрипцию РНК и увеличить количество ядер. Транскрипцию РНК может увеличить свободный креатин вблизи клеточных ядер (путем повышения энергетических процессов), который образуется только после мышечной работы! Ядра мышечных клеток образуются из миобластов, а те в свою очередь из клеток-сателлитов, а те из стволовых клеток. И запускает этот процесс гормон – тестостерон. Т.е. повышение уровня тестостерона в процессе тренировки не только способствует активации mTORC1, но и производству новых ядер, с которыми синтез белка будет протекать еще сильнее (т.е. будет больше образовываться миофибрилл, а не повысится скорость синтеза). А ядра, структуры очень долгоживущие (годы) или же вообще не уничтожаются, пока точного ответа у научного сообщества на этот вопрос нет. Этим и объясняется легкость и быстрота повторного набора мышечной массы.
Следует отметить, что к активации клеток-сателлитов могут приводить и воздействия других гормонов, а также мышечных повреждений (в частности, при тренировках с сопротивлением). Но данная информация не имеет четких доказательств, например, нет преимущества тренинга только с эксцентрической фазой над тренировкой только с концентрической фазой, что будет показано в дальнейших частях данной статьи. Также, как и нет данных, что растяжка мышц – приводит к L-гипертрофии миофибрилл (в длину).
Исследования показали, что как местная гиперинсулинемия (повышение содержания инсулина в крови), так и прием углеводов тормозит распад белка, а на синтез белка практически не влияет. Когда более тщательно изучали период после тренировки, то обнаружили, что потребление глюкозы после тренировки оказывает мощный ингибирующий эффект на распад белка, хотя, опять же, на сам синтез белка никак не влияет.
Продолжение возможно...
Вступайте в группу Александра Грачёва: https://vk.com/grachevsport
Будем признательны в помощи по распространению данной статьи!
