Nasz organizm posiada wiele ścieżek rozwoju, które przyczyniają się do ogólnego wzrostu. Tak też jest w przypadku mięśni. Nasze ciało wytwarza insulinopodobny czynnik wzrostu I, hormon wzrostu, cytokiny, a przypadku mężczyzn testosteron, które podnoszą wytwarzanie komórek mięśniowych oraz przyspieszają ich dojrzewanie. Nad tymi procesami czuwa jednak szereg substancji chemicznych ograniczających ten proces. Jednym z najsilniej działających inhibitorów (czynników hamujących) jest miostatyna. Jak ona działa?

Czym jest miostatyna?

Miostatyna (MSTN) jest białkiem należącym do rodziny transformującego czynnika wzrostu beta (TGF-beta), który negatywnie działa na wzrost masy mięśniowej. Myszy pozbawione tego peptydu charakteryzują się około dwukrotnym zwiększeniem masy mięśni w organizmie. Jest to spowodowane kombinacją wzrostu liczby i wielkości włókien mięśniowych.

Funkcja, jaką sprawuje MSTN u ssaków jest bardzo konserwatywna, ponieważ naturalne jej mutacje powodują hipertrofię mięśni u bydła, owiec, psów i ludzi (Lee i wsp. 2012). Poprzez zidentyfikowanie biologicznej funkcji miostatyny otworzyła się droga do terapii ludzi, u których zdiagnozowano utratę mięśni. Wykryto szereg kluczowych czynników regulujących tę sygnalizację, w tym hamujące zewnątrzkomórkowe peptydy wiążące takie jak: folistatyna i propeptyd miostatyny. Zidentyfikowano również białka pełniące funkcję receptorów. 

A jakby tak wyłączyć miostatynę?

Poprzez poznanie mechanizmu działania tej ścieżki sygnałowej poznano również szereg jej inhibitorów, które są aktywne in vivo. Można wywołać eliminację jej aktywności poprzez ogólnoustrojowe podanie tych inhibitorów (Zhang i wsp. 2011) lub poprzez usunięcie jej genu. W wyniku tej delecji odnotowano znaczący rozrost włókien mięśniowych, co podkreśla jej ograniczający wpływ na wzrost mięśni. W toku badań odkryto również, iż funkcja miostatyny może być powielana poprzez działanie co najmniej jednego członka grupy TGF-beta, mianowicie aktywiny A (Lee i wsp. 2010). Miostatyna może regulować proliferację i różnicowanie mioblastów i komórek satelitarnych.

W mysim modelu z usuniętym genem MSTN zaobserwowano, że główną rolą tego czynnika jest utrzymywanie komórek macierzystych w spoczynku. W modelu tym zaobserwowano przerost tkanki mięśniowej spowodowany podwyższoną ekspresją follistatyny. Hipertrofia ta nie wystąpiła jednak u gryzoni, które zostały poddane działaniu promieniowania γ, przez co ujawnia się rola komórek macierzystych w tym procesie (Gilson i wsp. 2009).

Odnotowano, że mięśnie pozbawione miostatyny, posiadają zwiększona liczbę komórek satelitarnych, wzrósł także odsetek tych komórek które były aktywne. Proliferacja komórek macierzystych może zostać indukowana poprzez farmakologiczne zahamowanie ścieżki miostatyny. Badania in vivo jak również in vitro sugerują że MSTN działa bezpośrednio na włókna mięśniowe. Oczyszczona miostatyna hamuje syntezę białek, zmniejsza średnicę miotub (Trendelenburg i wsp. 2009).

Niestety wciąż potrzebne są kolejne badania do określenia, czy rola tej sygnalizacji jest bardziej złożona w układach fizjologicznych, w których komórki macierzyste są aktywowane poprzez inne bodźce takie jak: odnowa mięśni po urazie lub rozbudowa tkanki mięśniowej po ćwiczeniach fizycznych. 

Czy jesteśmy w stanie sami zmniejszyć aktywność miostatyny?

Istnieją doniesienia naukowe, iż niektóre preparaty są w stanie zmniejszyć aktywność miostatyny w ustroju człowieka. Oczywiście nie można się tutaj spodziewać, jakiś spektakularnych wyników, ponieważ tak jak wcześniej napisałem, istnieją inne ścieżki hamujące wzrost mięśni, będące alternatywnym szlakiem sygnałowym miostatyny.

Można jednak uzyskać informacje, że niektóre naturalne substancje zmniejszają poziom ekspresji miostatyny i jej działanie. Zaliczane są do nich kurkumina i resweratrol. Te preparaty są w stanie obniżyć poziom inhibitorów wzrostu mięśni oraz hormonów powodujących nadmierny rozpad włókien mięśniowych, m.in. kortyzolu. 

______________

Autor: Tomasz Domoradzki