Лента TH Новости Биоинженерия


Ученые открывают новые особенности функционирования мышц

∴ 114

В 2009 году Усэйн Болт установил мировой рекорд в 100-метровой гонке, в основном благодаря веществу, называемому гликогеном. Эта молекула хранится в скелетных мышцах, а затем высвобождается для поддержки коротких и интенсивных приступов физической активности.

618

Основы биологии гликогена, как полагают ученые, хорошо установлены, но исследование, опубликованное 5 июля в журнале Cell Metabolism, опровергает давние предположения. Удивительно, но исследователи обнаружили, что синтез гликогена не требует белка, называемого гликогенином, и что высокие уровни гликогена на самом деле нарушают выносливость мышечной ткани у мышей.

Эти данные меняют наши взгляды на синтез гликогена и роль гликогена в физиологии мышц. С клинической точки зрения, наше исследование также раскрывает механизмы, лежащие в основе генетических заболеваний, впервые описанных у людей.
Старший автор исследования, Джоан Гиноварт из Института исследований биомедицины (IRB Barcelona).
В скелетных мышцах быстрорастущие гликолитические волокна используют гликоген в качестве основного источника энергии для анаэробного метаболизма, служащего для поддержания коротких периодов активности высокой интенсивности. С другой стороны, волокна с медленным сокращением используют окислитель для длительной активности на низкой интенсивности. На протяжении десятилетий ученые знали, что уровни гликогена в мышцах сильно связаны с интенсивными физическими нагрузками.

Важность правильного синтеза гликогена иллюстрируется фатальным нейродегенеративным заболеванием, которое называется болезнь Лафор. Болезнь характерна накоплением токсичных гликогенных образований в нейронах и других клетках. У пациентов с этим заболеванием обычно наблюдаются тяжелые эпилептические припадки, моторные нарушения, мышечные спазмы и деменция. Гиноварт и его команда полагали, что блокирование синтеза гликогена путем истощения может служить для эффективного лечения пациентов.

Чтобы проверить эту идею, Гиноварт и соавтор статьи Гиоргия Тестони из IRB Барселона вывели мышей с дефицитом гликогена и исследовали процесс накопления гликогена в клетках. К их удивлению, они обнаружили большое количество гликогена в мышечной ткани этих мышей. Несмотря на более высокие уровни гликогена, мыши, не обладающие гликогенином, уступали нормальным мышам, быстрее утомлялись и покрывали более короткое расстояние во время бега на беговой дорожке. Мыши были на 30% медленнее, чем обычно, и проходили на 50% меньше расстояния. Причиной плохой выносливости гликогенин-дефицитных мышей было то, что медленно двигающиеся мышцы начали брать на себя функции быстрых.

Вопреки их первоначальным ожиданиям, Гиноварт и его команда не обнаружили нового варианта лечения пациентов с болезнью Лафоры, поскольку дефицит гликогенина не предотвращал накопление гликогена, как они первоначально подозревали.

Это доказывает, что организм достаточно лабильная система, которую сложно, но можно изменить.

Филипп Дончев