Московские биологи выяснили, что прием лекарства против диабета помогает уменьшить атрофию мышц.

Предложенный подход будет полезен при подготовке пациентов к операциям, требующим долгого состояния покоя и космонавтов к полетам. С работой, выполненной при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах журнала Current Issues in Molecular Biology.

Сотрудники лаборатории миологии Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП, Москва) под руководством профессора Бориса Шенкмана сосредоточились на первопричине патологических изменений обездвиженных мышц, а именно – нарушениях обмена веществ и энергии. Атрофия связана, прежде всего, с дисбалансом между скоростью синтеза мышечного белка и его разрушением – неработающая мышца не потребляет столько же «энерговалюты» аденозинтрифосфата (АТФ), как прежде, в итоге энергия копится, что и нарушает нормальные физиологические функции мышечных волокон. В основе этих процессов лежит бездействие фермента-регулятора – АМФ-активируемой протеинкиназы (AMPK), для работы которой нужен продукт расщепления АТФ при его использовании – аденозинмонофосфат (АМФ).

Авторы предложили активировать фермент при помощи препарата метформина, назначаемого при лечении диабета. Лекарство влияет на клеточный энергообмен еще на этапе синтеза молекул АТФ, которых в обездвиженной мышце слишком много, и баланс между АТФ и АМФ смещается в пользу первого. Вещество блокирует один из ключевых механизмов, тем самым приостанавливая накопление энергии, равновесие приближается к нормальному, а AMPK получает АМФ для своей работы.

Ученые экспериментировали с крысами, у которых ограничили активность мышц задних конечностей, немного приподняв их за хвост так, чтобы они могли свободно ходить по клетке, питаться и пить воду, но при этом пользовались лишь передними лапами. В течение недели до эксперимента, а также трех дней после его начала восьми грызунам давали метформин. В качестве контроля использовалась группа без препарата. У последних масса камбаловидной мышцы голени (участвует в сгибании голеностопного сустава) снизилась на 37%, тогда как у принимавших лекарство — только на 21%. В метформиновой группе также примерно на 20% были толще мышечные волокна, кроме того, мышечные волокна практически не превращались из медленного типа в быстрый – это происходит при недостаточной физической нагрузке. Первый тип волокон («медленные») лучше приспособлен к выполнению продолжительной непрерывной работы, что и требуется, например, для поддержания позы, длительной ходьбы и рутинных движений. Волокна второго типа («быстрые») менее выносливы – чем их больше, тем скорее наступает мышечное утомление. Сила мышц после метформина также оказалась выше, чем у животных, не принимавших лекарство, – примерно на треть, – но все же оставалась меньше нормальных значений.

Чтобы подтвердить, что эффект достигнут именно благодаря активации AMPK, ученые оценили уровни его активной (фосфорилированной, то есть с присоединенными фосфатами) формы – таких молекул после метформина оказалось примерно на 350% больше, чем без него. Далее по цепочке зависящих от фермента процессов приблизились к нормальным значения и для других соединений, которые ответственны за метаболизм и энергообмен мышечных клеток.