В берлинской больнице в 2004 году педиатры смотрели на пятимесячного младенца и не верили глазам. Ребёнок лежал на кушетке и удерживал на вытянутых руках трёхкилограммовые гантели.
В девять месяцев он самостоятельно поднимался по лестнице. Квадрицепсы малыша были на семь стандартных отклонений выше нормы для своего возраста. Жира под кожей — в три раза меньше, чем у сверстников. Никаких анаболиков, никаких специальных тренировок. Просто ошибка в одном гене — и тело само превратилось в крутого атлета.
Мальчик, который удивил всю медицину
Историю берлинского мальчика опубликовал «New England Journal of Medicine» — самый авторитетный медицинский журнал планеты. Имя ребёнка не раскрыли, и по сей день он остаётся в анналах медицины просто как «немецкий мальчик». Его мать — бывшая спринтерша с аномальной мышечной силой — оказалась носителем мутировавшей копии гена MSTN. Отец, судя по всему, тоже. Мальчик получил мутацию от обоих родителей сразу.
Миостатина в его теле не было вообще. Давайте посмотрим, как это работает на уровне биологии.
Молекула, которая держит мышцы на поводке
Миостатин — белок, который ваши мышцы производят сами для себя. Его единственная задача — не давать мышцам расти сверх меры.
Миостатин разрушает мышцы и выступает ограничителем их роста. Поэтому человеку так трудно набрать мышечную массу естественным путем - мы набираем 2 грамма, а разрушается полтора и так еле еле ползем. А на каком-то этапе упираемся в потолок - когда сколько ни качайся, сколько белка не ешь, роста не будет. А чуть расслабишься - и посыпятся ты мышцы, что уже есть.
Звучит странно: зачем мышце ограничивать собственный рост? Но эволюция знала что делала. Мышечная ткань — очень дорогая ткань в организме по энергетическим затратам. Она потребляет огромное количество калорий даже в покое. Животное с чрезмерной мускулатурой быстро съедает больше, чем может добыть, и проигрывает в выносливости более скромным конкурентам. Лишние мышцы организмы не нужны.
Белок миостатин связывается с рецепторами на поверхности мышечных клеток и запускает каскад сигналов, который тормозит синтез белков и подавляет рост волокон. Это хорошо отточенный биологический ограничитель, открытый в 1997 году исследователями Университета Джонса Хопкинса: у мышей с отключённым геном мышечная масса оказалась в два-три раза выше нормы. Когда ген работает — всё в порядке. Когда ломается — тормоза отказывают.
История семьи выдавала эту особенность задолго до рождения ребёнка. Дядя работал строителем и мог в одиночку разгружать тяжёлые камни. Три других родственника по материнской линии тоже славились необычной физической силой.
Сейчас этому мальчику 22 года. В открытой медицинской литературе о его взрослой жизни — ни слова. Семья намеренно закрылась от прессы. А предсказания, сделанные на основе опытов с мышами, звучат тревожно: прогрессирующее ограничение подвижности суставов, деградация хрящей, боль — и всё это на фоне сохранившейся внушительной мускулатуры.
Бельгийский бык: природа без тормозов
Прежде чем речь зашла о людях, эту мутацию заметили у скота. Ещё в 1807 году британский фермер Х. Каллей описал появление необычно мускулистых коров у парнокопытных пород. Сегодня этот феномен воплощён в бельгийском быке — животном, которое выглядит как живая скульптура, вырубленная из мышц хирургическим скальпелем.
Взрослый самец весит до 1250 килограммов. Каждая мышца видна под тонкой кожей отдельно: плечи выпирают двумя массивными буграми, крупы каплевидно нависают над задними ногами, спина образует мышечный гребень вдоль всего позвоночника. Конечности при этом выглядят почти непропорционально тонкими — будто кто-то установил двигатель от карьерного самосвала на шасси от легковушки. Рождаются телята с вполне обычным видом: экстремальная гипертрофия включается через 4–6 недель жизни и нарастает с каждым месяцем.
Экономика впечатляет: 80% туши — полезное мясо, жира на 53% меньше, чем у традиционных пород. Бельгийские фермеры давно разводят их ради прибыли.
Но расплата за эту мускулистость — постоянные проблемы со здоровьем: воспаление копыт, трудные роды, непереносимость жары. Животное выглядит как супергерой, а живёт со своим букетом хронических болячек. Именно этот сценарий медики держат в голове, когда думают о долгосрочном будущем людей с той же мутацией.
Люди с геном Геркулеса
Лиам Хукстра родился 1 сентября 2005 года в Гранд-Рапидсе, штат Мичиган. Его усыновила семья Хукстра вскоре после рождения — биологическая мать сразу заметила что-то необычное.
К трём годам у Лиама было на 40% больше мышечной массы, чем у сверстников, кубики пресса как у взрослого бодибилдера и минимальная жировая ткань. Интересная деталь: его тело производило нормальный миостатин. Просто мышцы на него не реагировали — мутация находилась, вероятно, не в самом гене MSTN, а в рецепторе или сигнальном пути. Другая поломка той же системы.
Семья столкнулась с сугубо практической проблемой: мышечная ткань прожорлива. На каждые полкилограмма дополнительных мышц нужно около 50 лишних калорий в день. Кормить Лиама стоило заметно дороже и хлопотнее, чем обычного ребёнка. Он играл в хоккей, рос нормально, — и семья сделала всё, чтобы его жизнь не превратилась в медицинское шоу. Сейчас ему около 21 года. Публичной информации о нём — минимум. Семья молчит, и это, пожалуй, лучшее, что она могла сделать.
Третий случай — другого масштаба. Эдди Холл, британский силач, чемпион «World's Strongest Man» 2017 года, обладатель мирового рекорда становой тяги в 500 килограммов. Когда он поднимал этот вес в 2016 году, давление в черепе поднялось настолько, что лопнули сосуды и пошла кровь из носа. В июле 2019 года Холл публично объявил: у него мутация в гене MSTN.
По оценкам, в пиковой форме Холл имел около 170 килограммов мышечной массы при 30–50% превышении над генетически одарённым, но не мутантным человеком той же комплекции. О своей мутации он узнал уже после того, как установил рекорд. По его словам, это лишь объяснило, почему тренировки давались ему так хорошо. Менять ничего он не стал — и правильно: нет такой тренировочной программы, которая делает тебя Эдди Холлом, если ты им не родился.
Парадокс: больше мышц — меньше сил?
Здесь начинается самое неожиданное. Мышцы у людей с дефицитом миостатина вдвое больше нормальных — это факт. Но если взять единицу мышечной ткани и измерить, сколько силы она производит, получится только 63% от нормы. Одна единица этих гипертрофированных мышц слабее одной единицы обычных.
Представьте завод, который построили в два раза больше, но забыли удвоить электропроводку и число станков. Производственная площадь огромная, а мощность — так себе. Именно это и происходит внутри волокон с дефицитом миостатина: объём есть, а митохондрий — органелл, которые производят АТФ, энергию для сокращения, — значительно меньше, чем должно быть при таком размере. Плюс в волокнах накапливаются цитоплазматические включения и трубчатые агрегаты, нарушающие передачу силы. Структура нарушена изнутри.
Конечно такой человек будет сильнее обычного. Но эффективность его мышц будет гораздо ниже в расчете на килограмм массы.
Ещё одна проблема: мышцы с дефицитом миостатина содержат больше быстрых гликолитических волокон типа IIb — тех, что дают взрывную силу, но быстро устают. Медленных окислительных волокон, отвечающих за выносливость, намного меньше.
Поэтому спринт — пожалуйста, марафон — нет. Молочная кислота накапливается быстрее, усталость приходит раньше. Учёные, пытавшиеся лечить мышечные дистрофии через блокирование миостатина, упёрлись в этот же парадокс: масса росла, а функциональная сила почти не менялась. Таблетка, которая делает мышцы больше, — не то же самое, что таблетка, которая делает их сильнее.
Цена мутации: суставы и время
У исследований на мышах с полным дефицитом миостатина есть мрачная часть. При переходе к среднему возрасту у них фиксировали выраженное ограничение подвижности суставов, деградацию хрящей, воспаление синовиальной оболочки и кальцификацию сухожилий. Особенно страдал голеностопный сустав. При этом мышечная масса оставалась прежней — огромной. Суставы просто не справлялись с нагрузкой, которую создавала избыточная мускулатура.
Механизм понятен: гиперплазированные мышцы давят на кости и сухожилия с силой, к которой те не приспособлены. В месте прикрепления ахиллова сухожилия у таких мышей выявляли повышенную активность генов костного ремоделирования — сигнал хронического перенапряжения. Миостатин, оказывается, не только тормозит рост мышц, но и защищает суставы: он подавляет про-остеогенные сигналы, которые при его отсутствии работают вхолостую и разрушают суставные ткани.
Человек с гомозиготной мутацией рискует к 30 годам получить весьма серьёзные проблемы с опорно-двигательным аппаратом.