Niedawne badanie bada związek między ćwiczeniami a ekspresją MYC w mięśniach szkieletowych w czasie i ujawnia, że nawet minimalne dawki mogą sprzyjać wzrostowi mięśni bez aktywności fizycznej.
Naukowcy od dawna wiedzą, że istnieje związek między genem MYC związanym z nowotworem (wymawiane „Mick”) a adaptacją do ćwiczeń. Stwierdzono, że podczas ćwiczeń ludzkich mięśni ilość MYC przejściowo wzrasta w ciągu 24 godzin. Jednak wraz z wiekiem reakcja MYC na ćwiczenia staje się słabsza, co być może wyjaśnia zmniejszoną zdolność regeneracji po ćwiczeniach oraz utrzymania lub przyrostu mięśni.
Znajomość dokładnych mechanizmów, dzięki którym MYC napędza wzrost mięśni, może okazać się kluczowa w tworzeniu terapii ograniczających utratę mięśni w wyniku starzenia, potencjalnie poprawiając niezależność, mobilność i zdrowie.
Nowe badania opublikowane w Raporty EMBO teraz dodaje ważny wymiar do naszego zrozumienia roli MYC w mięśniach szkieletowych. Praca jest dziełem 20 autorów reprezentujących pięć instytucji: Uniwersytet A, Instytut Karolinska w Szwecji, Uniwersytet Linköping w Szwecji, Uniwersytet Oakland i Uniwersytet Kentucky.
Biorąc pod uwagę tak dużą liczbę autorów, artykuł jest bogaty w dane, ale zasadniczo sprowadza się do dwóch części. Pierwsza to 24-godzinna kronika krajobrazu molekularnego ludzkich mięśni po ćwiczeniach oporowych. W drugiej połowie zbadano wykorzystanie modeli mysich w celu ustalenia, czy kontrolowane dawki, czyli impulsy, MYC w mięśniach szkieletowych wystarczą do stymulowania wzrostu mięśni niezależnie od rzeczywistych ćwiczeń. Krótka odpowiedź: tak.
Krajobraz molekularny MYC
Współpierwszy autor Ronald Jones, doktorant. kandydat na Wydziale Zdrowia, Sprawności Człowieka i Rekreacji Uniwersytetu A, zauważył, że większość badań skupia się na molekularnym krajobrazie ludzkiego ciała poprzez pobieranie biopsji przed ćwiczeniami, a następnie kilka godzin później. Jednak wykonując wielokrotne biopsje w ciągu 24 godzin, które nadzorował zespół ze Szwecji, badacze byli w stanie uzyskać pełniejszy profil tego, jak organizm przystosowuje się do wysiłku fizycznego w czasie i jakie geny są najważniejsze w tym procesie.
„Pokazujemy, że szczyt reakcji i miejsce, w którym działo się najwięcej rzeczy, miało miejsce osiem godzin po ćwiczeniach” – wyjaśnił Jones. Dodał, że odkryli, że trzy godziny po ćwiczeniach MYC jest trzecią najważniejszą cząsteczką. „A potem, po ośmiu i 24 godzinach, był najbardziej wpływowy. Dlatego bardzo ważne było uzyskanie tych punktów czasowych i określenie reakcji organizmu na ostre ćwiczenia”.
Kiedy badacze lepiej zrozumieli, co dzieje się molekularnie w ludzkich mięśniach na przestrzeni czasu, chcieli wyizolować MYC i sprawdzić, czy sam on wystarczy, aby ułatwić wzrost mięśni. Dokonano tego poprzez genetyczną kontrolę poziomu MYC w mięśniach szkieletowych przy użyciu specjalistycznego modelu myszy. Myszom nie dano koła do ćwiczeń, które w naturalny sposób sprzyjałoby wzrostowi mięśni, ale poza tym pozwolono im normalnie się poruszać.
Następnie pobrano próbki z mięśni płaszczkowatych ich podudzi, które są wykorzystywane podczas podstawowych czynności, takich jak stanie lub chodzenie. Analiza potwierdziła, że sam MYC prowadził do zwiększenia masy mięśniowej i rozmiaru włókien mięśnia płaszczkowatego w porównaniu z genetycznie identycznymi myszami, które nie miały impulsów MYC, ale poza tym żyły w identycznych warunkach. W ten sposób zespół był w stanie skutecznie „naśladować” reakcję na ćwiczenia bez ćwiczeń.
Znaczenie MYC
Odkrycia te stanowią kolejny argument, że MYC odgrywa kluczową rolę we wzroście mięśni w wyniku treningu oporowego. Mimo to MYC raczej nie będzie podstawą nowej terapii sarkopenii ani leku poprawiającego wydajność. MYC reguluje około 15 procent z szacowanych 20 000 genów w organizmie człowieka, co oznacza, że może mieć nieprzewidywalne skutki obejmujące tysiące genów. Jest także silnym onkogenem, co oznacza, że sam wzrost, jaki wywołuje w mięśniach szkieletowych, może stymulować proliferację komórek, jeśli ulegnie nadmiernej ekspresji w narządach takich jak wątroba, powodując nowotwory. Podawanie samego MYC może mieć niezamierzone i śmiertelne skutki uboczne.
Kevin Murach, adiunkt na Uniwersytecie A i doradca Jonesa na tym wydziale, był starszym autorem i korespondentem tej publikacji. Murach skomentował, że „to interesujące, że jedna z substancji powodujących raka reguluje również reakcję wzrostu mięśni na ćwiczenia. Sugeruje to wspólne regulacje i stwierdzenie, że „wzrost to wzrost”.
Murach dodał: „Zaleta niekoniecznie polega na tym, że musimy indukować MYC w mięśniach, aby naśladowały ćwiczenia, ale na tym, że możemy wykorzystać wiedzę na temat wpływu tego onkogenu na mięśnie, a następnie spróbować zaprojektować terapie i interwencje w celu zapobiegania atrofii i wzmacnianiu mięśni. zdolności adaptacyjne mięśni, które aktywują pozytywne dalsze skutki MYC bez wywoływania możliwości onkogenezy.
Oprócz tego, że jest onkogenem, MYC jest także jednym z czterech czynników Yamanaka, czyli czterech białkowych czynników transkrypcyjnych, które mogą przywrócić wysoce określone komórki (takie jak komórki skóry) z powrotem do komórki macierzystej, która jest młodszym i łatwiejszym do przystosowania się stanem . W odpowiednich dawkach indukowanie czynników Yamanaka w całym organizmie gryzoni może złagodzić oznaki starzenia poprzez naśladowanie zdolności adaptacyjnych typowych dla młodszych komórek.
Spośród czterech czynników tylko MYC jest indukowany przez ćwiczenia mięśni szkieletowych. Odkrycia te stanowią dla badaczy dalszą motywację do zrozumienia, co MYC robi z mięśniami w kontekście starzenia się podczas ćwiczeń.
Idąc dalej, Jones będzie nadal zgłębiać tajemnice MYC, będącego tematem jego rozprawy doktorskiej. „Jestem tym bardzo pasjonatem” – powiedział. „Każdego dnia budzę się z myślą o tym projekcie. Uwielbiam pracować nad tym projektem i uważam, że MYC jest jedną z cząsteczek o największym wpływie na tkankę mięśniową… ale wciąż jest wiele niewiadomych”.
Odniesienie: „24-godzinny krajobraz molekularny po ćwiczeniach u ludzi ujawnia, że MYC jest wystarczający do wzrostu mięśni” Sebastian Edman, Jones IIIRonald G, Paulo R Jannig, Rodrigo Fernandez-Gonzalo, Jessica Norrbom, Nicholas T Thomas, Sabin Khadgi, Pieter J Koopmans, Francielly Morena, Toby L. Chambers, Calvin S. Peterson, Logan N. Scott, Nicholas P. Greene, Vandre C. Figueiredo, Christopher S Fry, Liu Zhengye, Johanna T Lanner, Yuan Wen, Björn Alkner, Kevin A Murach i Ferdinand von Walden, 30 października 2024 r., Raporty EMBO.
DOI: 10.1038/s44319-024-00299-z
Do Jonesa i Muracha jako współautorów artykułu z UA dołączają Sabin Khadgi, technik zajmujący się fizjologią mięśni; PJ Koopmans, doktorant kandydat; Toby Chambers, doktorant; Francielly Morena, niedawna doktorantka U. absolwent; oraz Nicholas Greene, profesor i dyrektor Centrum Badań nad Ćwiczeniami Naukowymi.
