Исследователи из Боннского университета обнаружили, что силовые тренировки активируют белок BAG3, который имеет решающее значение для здоровья мышц, способствуя удалению клеточных отходов. Это открытие открывает двери для оптимизации спортивных тренировок, физиотерапии и разработки методов лечения мышечной слабости, сердечной недостаточности и нервных заболеваний, что имеет значение даже для космических путешествий.
Мышцы и нервы — это долговечные, высокопроизводительные органы, клеточные компоненты которых постоянно изнашиваются. Белок BAG3 играет решающую роль в устранении поврежденных компонентов, определяя их и обеспечивая их заключение в клеточные мембраны для формирования «аутофагосомы». Аутофагосомы подобны мусорному мешку, в котором собираются клеточные отходы для последующего измельчения и переработки.
Исследовательская группа под руководством профессора Йорга Хёфельда из Института клеточной биологии Боннского университета показала, что силовые тренировки активируют BAG3 в мышцах. Это имеет важные последствия для утилизации клеточных отходов, поскольку BAG3 должен быть активирован для эффективного связывания поврежденных клеточных компонентов и содействия мембранному обертыванию. Активная система устранения или очистки имеет важное значение для долгосрочного сохранения мышечных тканей.
«Нарушение системы BAG3 действительно вызывает быстро прогрессирующую мышечную слабость у детей, а также сердечную недостаточность — одну из наиболее распространенных причин смерти в индустриальных западных странах», — объясняет профессор Хёфельд.
Исследование проводилось при активном участии спортивных физиологов Немецкого спортивного университета Кельна и Университета Хильдесхайма. Профессор Себастьян Гелерт из Хильдесхайма подчеркивает важность полученных результатов: «Теперь мы знаем, какой уровень интенсивности силовых тренировок необходим для активации системы BAG3, поэтому мы можем оптимизировать программы тренировок для лучших спортсменов и помогать пациентам физиотерапии лучше наращивать мышечную массу». Профессор Гелерт также использует эти результаты для поддержки членов немецкой олимпийской сборной.
Система BAG3 активна не только в мышцах. Мутации в BAG3 могут привести к заболеванию нервов, известному как синдром Шарко-Мари-Тута (названный в честь ученого-первооткрывателя). Заболевание вызывает отмирание нервных волокон в руках и ногах, в результате чего человек не может двигать руками или ногами. Изучая клетки больных, исследовательская группа теперь показала, что определенные проявления синдрома вызывают неправильную регуляцию процессов элиминации BAG3. Результаты демонстрируют далеко идущее значение этой системы для сохранения тканей.
При более детальном анализе активации BAG3 исследователи были удивлены тем, что они наблюдали. «Многие клеточные белки активируются путем присоединения фосфатных групп в процессе, известном как фосфорилирование. Однако с BAG3 процесс обратный», — объясняет профессор Йорг Хёфельд.
BAG3 фосфорилируется в покоящихся мышцах, а фосфатные группы удаляются во время активации». На этом этапе основным объектом интереса становятся фосфатазы — ферменты, которые удаляют фосфатные группы. Чтобы определить фосфатазы, активирующие BAG3, Хёфельд сотрудничает с химиком и клеточным биологом профессором Майей Кён из Фрайбургского университета. «Определение задействованных фосфатаз является ключевым шагом, чтобы мы могли продолжить разработку веществ, потенциально способных влиять на активацию BAG3 в организме, - объясняет Кён. Исследование может открыть новые терапевтические возможности для лечения мышечной слабости, сердечной недостаточности и нервных заболеваний.
Работа над системой BAG3 поддерживается Deutsche Forschungsgemeinschaft (Немецким исследовательским фондом) через исследовательское подразделение, возглавляемое профессором Хёфельдом. Кроме того, Хёфельд получает финансирование от Немецкого космического агентства, поскольку исследование представляет интерес для целей пилотируемых космических миссий.
«BAG3 активируется под действием механической силы. Но что произойдет, если механическая стимуляция не будет иметь места? Например, у астронавтов, живущих в условиях невесомости, или у обездвиженных пациентов интенсивной терапии, находящихся на искусственной вентиляции легких?», - отмечает профессор Хёфельд.
В таких случаях отсутствие механической стимуляции быстро приводит к атрофии мышц, причину которой Хёфельд приписывает, по крайней мере частично, неактивации BAG3. Препараты, разработанные для активации BAG3, могут помочь в таких ситуациях, считает он, поэтому команда Хёфельда готовит эксперименты для проведения на борту Международной космической станции (МКС). Таким образом, исследование BAG3 может фактически помочь нам когда-нибудь достичь Марса.
* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний
