БИОХИМИЯ, 2018, том 83, вып. 6, с. 781–799
УДК 612.74, 577.29
Адаптация скелетной мышцы к сократительной активности различной длительности и интенсивности: роль PGC-1α
Обзор
1 ФГБУ Государственный научный центр Российской Федерации, Институт медико-биологических проблем РАН, 123007 Москва, Россия
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет фундаментальной медицины, 119991 Москва, Россия; электронная почта: danil-popov@yandex.ru
Поступила в редакцию 15.12.2017
После доработки 10.02.2018
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: длительность нагрузки, интенсивность нагрузки, PGC-1α, AMPK, CaMK, CREB.
Аннотация
В настоящее время существует достаточно большое количество экспериментальных данных, показывающих, что аэробные физические нагрузки с различной длительностью, интенсивностью и паттерном по-разному влияют на молекулярные механизмы, регулирующие биогенез митохондрий в скелетной мышце. В обзоре представлены данные о влиянии параметров физической нагрузки на молекулярные механизмы регуляции митохондриального биогенеза в скелетной мышце, а именно, на PGC-1α-зависимую сигнализацию. Исследования однократно или регулярно выполняемых аэробных нагрузок показали, что увеличение длительности аэробной нагрузки с 30 до 90 мин не приводит к дополнительной активации сигнальных молекул, регулирующих посттрансляционные модификации коактиватора 1α рецептора активаторов пролиферации пероксисом γ (PGC-1α) и экспрессию гена PGC-1α (PPARGC1A). Напротив, интенсивность нагрузки существенно влияет на активацию митохондриального биогенеза, что связано с вовлечением в работу мышечных волокон II типа и со значительными метаболическими имениями в них, которые приводят к активации сигнальных путей и экспрессии генов, регулирующих митохондриальный биогенез. В соответствии с этим, нагрузки переменной интенсивности, рекрутирующие волокна II типа, более эффективны для активации митохондриального биогенеза, чем нагрузки постоянной интенсивности, уравненные по выполненной работе. Зависящая от интенсивности выполненной нагрузки активация митохондриального биогенеза в скелетной мышце связана с каскадом AMPK–PGC-1α, экспрессией PGC-1α-зависимых генов и экспрессией гена PPARGC1A с индуцибельного (дистального) промотора, тогда как канонический промотор экспрессирует конститутивно. Экспрессия PPARGC1A с индуцибельного промотора регулируется транскрипционными факторами, родственными CREB1, и их коактиваторами. Выявление влияния длительности, интенсивности и паттерна аэробных нагрузок на PGC-1α-зависимую и независимую регуляцию митохондриального биогенеза может явиться основанием для разработки новых подходов к профилактике возникновения и лечению различных метаболических нарушений, а также для оптимизации спортивных тренировок.