Миокин иризин может предотвратить атрофию мышц у космонавтов

Во время космического полета тело человека адаптируется под изменяющиеся условия среды. Физиология органов и систем, в том числе опорно-двигательного аппарата, меняется. Во многих исследованиях было показано, что во время космического полета уменьшается мышечная и костная масса, а также может страдать целостность костей из-за перераспределения нагрузки в теле.

Постельный режим (bed rest) служит моделью для имитации микрогравитации на земле. Результаты экспериментов на этой модели совпадают с данными, полученными в ходе реальных космических полетов, и демонстрируют вероятность атрофии отдельных скелетных мышц.

В последнее десятилетие ученые активно исследуют паракринное и аутокринное влияние миокинов — сигнальных молекул, синтезируемых скелетными мышцами, — на различные ткани организма. Иризин — это пептидный миокин, который высвобождается в кровоток при сокращении скелетной мускулатуры и действует как гормон, имитирующий физическую нагрузку, что отражается на метаболизме.

На этой неделе в The FASEB Journal опубликована работа, авторы которой изучали изменения концентраций иризина и других маркеров костно-мышечного обмена на модели постельного режима у 10 молодых добровольцев мужского пола.

Испытуемые провели 10 дней в постельном режиме, в горизонтальном положении. Ученые собрали образцы сыворотки крови до начала эксперимента, во время и после него. С помощью иммуноферментного анализа они определили уровни иризина, маркеров обновления мышц и костей — миостатина и склеростина, а также маркера воспаления — гаптоглобина.

Уровень иризина во время исследования не изменялся, но через два дня после был снижен на 34,5% относительно момента начала эксперимента. Уровни миостатина и склеростина также не изменялись во время постельного режима и выросли только через два дня после на 41,5% и 34,8% соответственно. Концентрация гаптоглобина за время исследования увеличилась на 67,7%.

Ученые также проанализировали биопсийные образцы мышечной ткани с помощью ПЦР в реальном времени, чтобы определить уровни экспрессии генов, соответствующих сывороточным маркерам. Экспрессия гена белка-предшественника иризина, а также генов миостатина и гаплоглобина не изменялась в результате постельного режима. Ученые предположили, что 10-дневный постельный режим не влияет на мышечный метаболизм.

Во время атрофии мышц активируется убиквитинлигаза Е3. Авторы проанализировали экспрессию ее транскрипционных факторов — Tfam и MuRF1 и снова и не увидели изменений при постельном режиме. Интересно, что экспрессия MuRF1 различалась в зависимости от уровня иризина в сыворотке: она была значительно ниже у людей с высоким уровнем иризина. Это указывает на способность метаболизма молодых людей адаптироваться к ограничению подвижности. В то же время высокие уровни иризина могут играть роль в предотвращении атрофии мышц.

Также стоит отметить, что анализ биопсии костей после постельного режима выявил отрицательную корреляцию экспрессии маркера старения p21 с уровнями иризина в сыворотке. Возможно, иризин ингибирует p21, что соответствует данным, полученным ранее в экпериментах in vitro.

Авторы заключают, что дополнительный прием иризина может стать новой стратегией для предотвращения повреждения скелетных мышц у космонавтов, а его низкие уровни в сыворотке — прогностическим маркером мышечной атрофии.

Как длительное пребывание в космосе влияет на мозг