Учёные придумали препарат для накачивания мышц без тренировок

Важным условием роста физической выносливости является преодоление «стены марафонца» — порога углеводного истощения за счет удержания гликогена в мышцах и печени. На молекулярном уровне это происходит благодаря увеличению емкости митохондрий и преобразованию гликолитических (быстрых) мышечных волокон в окислительные (медленные) через сигнальный путь AMPK-PGC1a, а также окислению жирных кислот. Поскольку оба процесса, как предполагается, повышают продуктивность и снижают зависимость организма от глюкозы, их стимуляция рассматривается как способ поддержки спортсменов. Однако механизм таких метаболитических изменений и их связь с выносливостью изучены недостаточно.

В 2015 году американские ученые Вэйвэй Фэн (Weiwei Fan) и Рональд Эванс (Ronald M. Evans) обнаружили, что ключевым регулятором окисления жирных кислот в мышцах могут выступать дельта-рецепторы, активируемые пероксисомными пролифераторами (PPAR?). Гиперэкспрессия рецепторов этого типа стимулировала окисление жирных кислот и формирование окислительных волокон у генетически модифицированных мышей, что повысило их выносливость, чувствительность к инсулину и устойчивость к ожирению. Схожие результаты показало соединение GW1516 (GW), или эндуробол, однако в этом случае выносливость диких животных увеличивалась только при условии физических упражнений.

В новой работе авторы включали GW в рацион особей, ведущих малоподвижный образ жизни, более длительное время (восемь недель вместо четырех). После этого животных помещали на беговую дорожку и оценивали углеводное истощение по уровню глюкозы в крови. Согласно анализу, препарат повысил физическую выносливость экспериментальной группы более чем вдвое: к моменту падения глюкозы до 70 миллиграммов на децилитр они могли бежать до 270 минут против 160 минут в контрольной группе. Чтобы выяснить молекулярный механизм таких изменений, ученые проанализировали экспрессию генов в мышцах мышей. Это позволило выявить 975 генов, активность которых изменилась после обработки.

Предполагаемый механизм метаболических изменений, регулируемых PPAR? после тренировки (вверху) или через лиганды (внизу). Желтым цветом обозначена глюкоза, зеленым — жирные кислоты / ©Weiwei Fan et al., Cell Metabolism, 2017

Примерно половина (457 единиц) генов оказались целевыми для PPAR? и были связаны со сжиганием жира (их экспрессия увеличилась) или разрушением углеводов (их экспрессия снизилась). По мнению команды, это указывает на то, что путь PPAR?, по всей видимости, предотвращает углеводное истощение в пользу жировой ткани, задерживая глюкозу, которая необходима мозгу, в организме. Таким образом, сжигание жира выступает не столько стимулятором выносливости, сколько компенсаторным механизмом. Примечательно, что мышцы мышей, получавших препарат, не имели специфических физиологических изменений, характерных для нагрузок: роста кровеносных сосудов и дополнительных митохондрий.«Физические упражнения активируют PPAR?, но наша работа показывает, что вы можете сделать то же самое без механического воздействия. Иными словами, повысить выносливость до сопоставимого уровня можно без физических нагрузок», — сообщил Вэйвэй Фэн. Он добавил, что открытие заинтересовало фармацевтические компании: выявленный механизм может лечь в основу препаратов для пациентов с сахарным диабетом 2 типа и страдающих ожирением.

GW — агонист PPAR?, разработка которого прекратилась в начале 2000-х годов. Испытания на крысах показали, что препарат обладает высокой канцерогенностью. Впоследствии метаболиты вещества были обнаружены в образцах ряда профессиональных спортсменов.