Cell Metabolism: клетки печени вырабатывают белки, повышающие выносливость

Авторы нового исследования обнаружили около 200 различных белков, присутствие которых в крови меняется в результате физических упражнений. Удивительно, но малоизученный тип клеток, названный в честь белкового рецептора Pdgfra, продемонстрировал значительную реакцию на физические нагрузки, что предполагает сложное взаимодействие между многими тканями. Ученые также обнаружили, что только клетки печени секретировали белки карбоксиэстеразы после тренировки, которые при искусственном увеличении у мышей улучшали метаболическое здоровье и выносливость. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Metabolism.

Актуальность исследования

Исследователи давно были очарованы возможностью того, что физические упражнения заставляют различные клетки нашего организма производить молекулы, полезные для здоровья человека, комментирует Джонатан Лонг (Jonathan Long) из Стэнфордского университета (Stanford University).

Согласно гипотезе, если эти молекулы, которые иногда называют факторами упражнений или эксеркинами, можно будет идентифицировать и использовать в фармакологических целях, они помогут снизить частоту развития определенных проблем со здоровьем, таких как ожирение, болезни сердца и диабет, а также улучшить спортивные результаты. Но эта цель оставалась недостижимой в основном потому, что было невозможно выделить эксеркины из крови, дополняет Лонг.

«Если вы анализируете цельную кровь, вы можете увидеть в ней только самые распространенные вещества, а все остальное невидимо».

Однако теперь Лонг с соавторами разработали новую методику, которая может заглянуть намного глубже в кровь, чтобы идентифицировать молекулы, секретируемые клетками. Данный метод также показывает, какие типы клеток производят какие молекулы, что является ключевой информацией для лучшего понимания роли упражнений в улучшении здоровья.

Результаты научной работы

Работа также преподнесла несколько сюрпризов.

Во-первых, само количество белков, присутствие которых в крови менялось в ответ на физические нагрузки, оказалось больше, чем предполагалось. Действительно, команда ученых обнаружила почти 200 различных факторов физической нагрузки, экспрессия которых повышалась или понижалась 21 типом клеток.

«Это означает, что последствия физической активности очень широко распространены во многих тканях и системах органов», — объясняет Лонг. «Мы только начинаем понимать эту сложность».

Во-вторых, наиболее чувствительными к физическим нагрузкам были клетки плохо изученного типа, названного в честь определенного белкового рецептора (Pdgfra) и обнаруженного во многих различных тканях и органах.

«Если мы действительно хотим понять реакцию на упражнения, мы не можем просто сосредоточиться на мышцах, костях и других тканях, которые мы связываем с упражнениями», — добавляет он. «Мы должны смотреть гораздо шире».

Ученые были дополнительно удивлены, обнаружив, что клетки печени — и только клетки печени — выделяют несколько белков карбоксиэстераз после тренировки.

Исследователи ранее сосредоточились на функциях этих белков в клетке и показали, что они полезны для метаболического здоровья.

Чтобы лучше понять их роль, команда Лонга сконструировала мышей, которые без физических упражнений выделяли из печени повышенные уровни белков карбоксиэстеразы. И, как оказалось, эти мыши сопротивлялись увеличению веса на диете с высоким содержанием жиров и демонстрировали повышенную выносливость на беговой дорожке.

Исследование поднимает много вопросов для последующего наблюдения. Какую роль клетки Pdgfra играют в различных тканях и почему эти клетки реагируют на физические нагрузки? Точно так же, как карбоксиэстеразы проявляют метаболические преимущества, могут ли другие эксеркины оказывать важные противовоспалительные эффекты или другие полезные эффекты на кости, сердце, иммунную систему и мозг? Изменяются ли уровни переносимых кровью карбоксиэстераз у людей в ответ на физические упражнения, как у мышей?

Мы знаем, что упражнения имеют терапевтический эффект при многих хронических и наиболее изнурительных заболеваниях, но упражнения еще не являются лекарством, объясняет Лонг.

Это связано с тем, что большинство лекарственных средств состоят из четко определенных молекул с четко определенными механизмами действия, фармакокинетикой и фармакодинамикой, а также побочными эффектами. Напротив, ни одна из этих вещей не подходит для физических упражнений, говорит он.

«В долгосрочной перспективе мы хотим понять молекулы и клетки, связанные с упражнениями, с высоким разрешением, чтобы упражнения как лекарственные препараты могли стать реальностью», — заключает автор исследования.

Авторы другого исследования утверждают, что недостаток или избыток метионина в рационе может повлиять на клетки печени.