«Упражнение в таблетке» повышает спортивную выносливость на 70 процентов

«Упражнение в таблетке» повышает спортивную выносливость на 70 процентов

Сидячие мыши, которым вводили препарат, дольше бегали без тренировок

ЛА-ХОЛЬЯ. Кажется, каждую неделю появляется новая история о пользе бега для здоровья. Это здорово, но что, если вы не можете бежать? Для пожилых людей, страдающих ожирением или ограниченных в подвижности, преимущества аэробных упражнений уже давно недоступны.

Ученые Института Солка, опираясь на более раннюю работу, которая определила генный путь, запускаемый бегом, открыли, как полностью активировать этот путь у малоподвижных мышей с помощью химического соединения, имитирующего положительные эффекты упражнений, включая увеличение сжигания жира и выносливость. Исследование, появившееся в Cell Metabolism 2 мая 2017 года не только углубляет наше понимание аэробной выносливости, но и предлагает людям с заболеваниями сердца, легких, 2-го типа диабет или другие ограничения здоровья в надежде на достижение его преимуществ фармакологически.

«Хорошо известно, что люди могут улучшить свою аэробную выносливость с помощью тренировок, — говорит старший автор. Рональд Эванс, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и заведующий кафедрой Солка March of Dimes в области молекулярной биологии и биологии развития. «Вопрос для нас был: как работает выносливость? И если мы действительно понимаем науку, можем ли мы заменить тренировку лекарством?»

Развитие выносливости означает способность поддерживать аэробную активность в течение более длительных периодов времени. Когда люди становятся лучше, их мышцы переключаются со сжигания углеводов (глюкозы) на сжигание жира. Таким образом, исследователи предположили, что выносливость является функцией возрастающей способности организма сжигать жир, хотя подробности этого процесса остаются неясными. Предыдущая работа лаборатории Эванса над геном, называемым PPAR-дельта (PPARD), дала интригующие подсказки: мыши, генетически модифицированные для постоянной активации PPARD, стали бегунами на длинные дистанции, устойчивыми к увеличению веса и очень чувствительными к инсулину — все качества, связанные с физической подготовкой. . Команда обнаружила, что химическое соединение под названием GW1516 (GW) аналогичным образом активирует PPARD, воспроизводя контроль веса и чувствительность к инсулину у нормальных мышей, которые наблюдались у модифицированных. Однако GW не влиял на выносливость (как долго мыши могли бегать), если только не сочетался с ежедневными упражнениями, что лишало смысла его использование для замены физических упражнений.

В текущем исследовании команда Солка давала нормальным мышам более высокую дозу GW в течение более длительного периода времени (8 недель вместо 4). Как мыши, которые получали соединение, так и мыши, которые не получали, как правило, вели малоподвижный образ жизни, но все они были подвергнуты тесту на беговой дорожке, чтобы увидеть, как долго они могут бегать до истощения.

Мыши в контрольной группе могли бегать около 160 минут до истощения. Однако мыши, получавшие препарат, могли бегать около 270 минут — примерно на 70 процентов дольше. В обеих группах истощение наступало, когда уровень сахара в крови (глюкозы) падал примерно до 70 мг/дл, что позволяет предположить, что низкий уровень глюкозы (гипогликемия) является причиной усталости.

Чтобы понять, что происходит на молекулярном уровне, команда сравнила экспрессию генов в крупных мышцах мышей. Они обнаружили 975 генов, экспрессия которых изменялась в ответ на действие препарата, становясь либо подавленной, либо усиленной. Гены, экспрессия которых увеличилась, были генами, которые регулируют расщепление и сжигание жира. Удивительно, но подавленные гены были связаны с расщеплением углеводов для получения энергии. Это означает, что путь PPARD предотвращает использование сахара в качестве источника энергии в мышцах во время упражнений, возможно, чтобы сохранить сахар для мозга. Активация сжигания жира занимает больше времени, чем сжигание сахара, поэтому организм обычно использует глюкозу, если у него нет веских причин не делать этого — например, для поддержания работы мозга в периоды высоких затрат энергии. Хотя мышцы могут сжигать либо сахар, либо жир, мозг предпочитает сахар, что объясняет, почему бегуны, которые «упираются в стену», испытывают как физическую, так и умственную усталость, когда они израсходовали свой запас глюкозы.

«Это исследование показывает, что сжигание жира является не столько двигателем выносливости, сколько компенсаторным механизмом для сохранения глюкозы», — говорит Майкл Даунс, старший научный сотрудник Salk и соавтор статьи. «PPARD подавляет все точки, участвующие в метаболизме сахара в мышцах, поэтому глюкоза может быть перенаправлена ​​в мозг, тем самым сохраняя его функцию».

Интересно, что в мышцах мышей, принимавших препарат для физических упражнений, не наблюдалось тех физиологических изменений, которые обычно сопровождают аэробные тренировки: дополнительные митохондрии, большее количество кровеносных сосудов и изменение типа мышечных волокон, которые сжигают жир, а не сахар. Это показывает, что эти изменения влияют не только на аэробную выносливость; это также может быть достигнуто путем химической активации генетического пути. В дополнение к повышенной выносливости мыши, которым давали препарат, также были устойчивы к увеличению веса и более чувствительны к инсулину, чем мыши, которые не принимали препарат.

«Упражнения активируют PPARD, но мы показываем, что вы можете делать то же самое без механических тренировок. Это означает, что вы можете повысить выносливость до уровня, эквивалентного тренирующемуся, без каких-либо физических усилий», — говорит Вэйвэй Фань, научный сотрудник Солка и первый автор статьи.

Хотя лабораторные исследования проводились на мышах, фармацевтические компании заинтересованы в использовании результатов исследований для разработки клинических испытаний на людях. Команда может представить себе ряд терапевтических применений рецептурного препарата на основе GW, от увеличения сжигания жира у людей, страдающих ожирением или диабетом 2 типа, до улучшения физической формы пациентов до и после операции.

Среди других авторов были Ванда Вайзенеггер, Чун Ши Линь, Мин-Сяо Хэ, Кристофер Э. Уолл, Рут Т. Ю, Аннет Р. Аткинс из Солка; Винченцо Соррентино, Хао Ли и Йохан Ауверкс из Федеральной политехнической школы Лозанны; и Кристофер Лиддл из Университет Сиднея.

Работа финансировалась за счет Национальные институты здоровья, Национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям Австралии, Благотворительный фонд Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли, Фонд исследования рака Сэмюэля Ваксмана, Встань на рак и Ипсен Биосайенс, Инк.