Быстрые и волокнистые: как развиваются мышцы, необходимые для скорости

Разные типы упражнений способствуют формированию разных типов мышечных волокон. Медленные (I типа) поддерживают выносливость, например, при беге на длинные дистанции, а быстрые (II типа) нужны для коротких мощных движений, как при тяжёлой атлетике. Исследователи из Университета Цукубы (Япония) пролили новый свет на семейство белков, участвующих в развитии этих типов мышечных волокон.

В новом исследовании, опубликованном в Cell Reports, учёные выяснили роль группы белков, известных как семейство транскрипционных факторов large Maf, в спецификации быстрых мышечных волокон.

• Аэробные упражнения способствуют адаптации волокон к «медленному» типу.
• Длительная неактивность (например, у астронавтов на МКС) стимулирует переход к «быстрому» типу.

Ранее та же команда обнаружила, что экспрессия семейства large Maf меняется под разной гравитационной нагрузкой. Это навело на мысль изучить их роль в определении типа волокон.

«Мы обнаружили, что у животных в модели микрогравительности уровень large Maf в скелетных мышцах был значительно выше, — говорит старший автор работы профессор Сатору Такахаси. — Это указывало на то, что large Maf индуцируются в мышцах, переживающих переход от медленных к быстрым волокнам».

Исследователи создали модель мыши, в которой три члена семейства Maf — Mafa, Mafb и Maf — были инактивированы в скелетных мышцах. Эти мыши с «нокаутом по трём генам» (TKO) показали значительное снижение массы быстрых мышц по сравнению с контрольной группой, в то время как масса медленных мышц была сопоставима. Кроме того, у TKO-мышей в быстрых мышцах отсутствовал специфический подтип быстрых волокон — тип IIb.

«У TKO-мышей была значительно ниже средняя сила хвата, но они могли бегать на беговой дорожке дольше, чем контрольные мыши, — говорит ведущий автор профессор Рё Фудзита. — Это подразумевает, что в отсутствие экспрессии large Maf произошло больше преобразований из быстрых в медленные волокна. Более того, сверхэкспрессия large Maf в мышцах ног мышей привела к значительному увеличению миофибрилл типа IIb».

Это исследование впервые идентифицирует белки large Maf как специфические регуляторы формирования быстрых мышечных волокон типа IIb. Это открытие может дать новое понимание того, как происходит переход от быстрых к медленным волокнам при старении у млекопитающих, а также выявить потенциальные мишени для разработки терапии заболеваний, затрагивающих быстрые мышечные волокна.