Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: receptory potencjału przejściowego, TRPV1, TRPA1, eugenol, aldehyd cynamonowy, cynamon, włókna mięśniowe, komórki satelitarne, kinaza mTOR, miogeneza, hipertrofia mięśni.
Tytuł tego artykułu zabrzmi zapewne dla wielu czytelników zagadkowo. Czym jest w ogóle coś takiego, jak potencjał przejściowy? Jak i gdzie pojawia się w mięśniach i jakie ma dla nich znaczenie? Czym skutkuje pojawienie się potencjału przejściowego w komórkach mięśni szkieletowych, czyli włóknach i macierzystych komórkach mięśniowych, nazywanych komórkami satelitarnymi?
Potencjał przejściowy to wysoki wzrost stężenia jonów wapniowych w środowisku komórkowym. Jony wapnia są przekaźnikami wewnątrzkomórkowymi, uruchamiającymi rozmaite szlaki sygnalizacyjne i sterującymi na tej drodze zdarzeniami metabolicznymi, przebiegającymi we wnętrzu komórek. Za wzrost stężenia jonów wapnia w komórkach odpowiadają kanały kationowe, nazywane receptorami potencjału przejściowego (TRP – transient receptor potential). To głównie właśnie za sprawą tych receptorów rejestrujemy temperaturę i odczuwamy ból. Ponieważ są one wrażliwe nie tylko na czynniki fizyczne, ale też związki chemiczne, dlatego spożycie niektórych pokarmów, takich jak np. pieprz, papryka, czosnek, chrzan, wasabi, imbir czy cynamon, daje efekt palenia w ustach i uczucie rozgrzania ciała. Najpopularniejszym aktywatorem receptorów TRP, a konkretnie ich podtypu TRPV1, jest dobrze wszystkim znana kapsaicyna, pochodząca z ostrych odmian papryki.
Receptory TRP i jony wapniowe są również niezwykle ważne dla mięśni. Wprawdzie odpowiadają one z piekący ból mięśni podczas treningu, jednakże nie ten efekt jest tutaj najważniejszy. Otóż wzrost stężenia jonów wapniowych we wnętrzu włókien mięśniowych, będący efektem aktywacji podtypu TRPV1 na skutek naprężenia włókien podczas ich pracy, aktywuje szlak sygnalizacyjny kinazy mTOR, który wywołuje hipertrofię mięśni (Ito, 2013). Z kolei urazy włókien mięśniowych, będące efektem wytężonej ich pracy, aktywują podtyp TRPA1, co prowadzi do wzrostu stężenia jonów wapniowych w komórkach satelitarnych i co daje tym komórkom sygnał do migracji i fuzji, czyli stymuluje mechanizmy procesu miogenezy, które dobudowują nowe oraz regenerują i powiększają uszkodzone włókna mięśniowe (Osterloh, 2016).
Ponieważ, jak już wiemy, receptory TRP mogą być również aktywowane przez niektóre składniki pożywienia, dlatego wymienieni wyżej w nawiasach autorzy badań postanowili sprawdzić, czy również aktywowane tym sposobem kanały kationowe są zdolne wywierać pozytywny wpływ na regenerację i przyrost muskulatury. Gdyby odpowiedź na tak postawione pytanie okazała się pozytywna, można by myśleć o leczeniu atrofii mięśni u ludzi starszych i chorych lub wspomaganiu ich hipertrofii u sportowców za pomocą odpowiedniego doprawiania potraw lub stosowania ekstraktów z wybranych przypraw w postaci suplementów diety.
Jak się okazało w pierwszym przypadku (Ito, 2013): podawana myszom kapsaicyna, aktywująca receptory TRPV1, wyraźnie indukowała przerost mięśni – i to nawet nie poddawanych przeciążeniu, jak również łagodziła stopień ich zaniku, wywołanego unieruchomieniem lub odnerwieniem. Skuteczność kapsaicyny na tym polu została też potwierdzona w późniejszym badaniu (Kortzon, 2014), w którym związek ten powstrzymywał w warunkach in vitro atrofię młodych włókien mięśniowych, indukowaną deksametazonem, czyli superaktywną formą kortyzolu – hormonu katabolicznego, degradującego w wysokich stężeniach tkankę mięśniową.
Natomiast w drugim przypadku (Osterloh, 2016), dodatek do podłoża hodowlanego utrzymywanych poza organizmem kultur komórek satelitarnych aktywatora TRPA1, takiego jak np. aldehyd cynamonowy, pobudzało migrację i fuzję tych komórek, skutkujące wytwarzaniem i regeneracją włókien mięśniowych. I również wyniki tego badania doczekały się potwierdzenia w kolejnym eksperymencie (Kaur, 2019), w którym badacze symulowali zanik mięśni w kulturach komórek odtwarzających włókna mięśniowe poprzez dodatek do podłoża hodowlanego toksycznego nadtlenku wodoru, przy obecności lub nieobecności w podłożu aldehydu cynamonowego. W ten sposób udowodnili, że aldehyd cynamonowy wykazuje wybitnie silną aktywność skierowaną przeciwko zanikowi mięśni. Otóż komórki z hodowli cynamonowej charakteryzowały się znacznie niższą aktywnością degradujących mięśnie systemów katabolicznych i znacznie niższymi poziomami markerów atrofii, a jednocześnie znacznie większymi rozmiarami własnymi oraz większymi zawartościami jąder komórkowych i strukturalnych białek mięśniowych.
Jak możemy wnioskować po wynikach obu tych grup badań, największe korzyści mogłaby przynieść muskułom jednoczesna aktywacja jednej i drugiej podgrupy receptorów potencjału przejściowego, a to głównie z uwagi na fakt, że receptory TRPV1 i TRPA1 zaangażowane są w różne mechanizmy z innych etapów procesu hipertrofii mięśni. Tak więc molekuły aktywujące TRPV1 powinny wykazywać synergię w tym procesie z cząsteczkami aktywującymi TRPA1. Co ciekawe, substancje o cechach jednego i drugiego aktywatora są głównymi składnikami czynnymi kory cynamonowca. A więc popularny cynamon zawiera w pierwszej kolejności aldehyd cynamonowy, który aktywuje receptory TRPA1, w drugiej zaś eugenol, który jest dokładnym analogiem kapsaicyny jako aktywator receptorów TRPV1. Czy jednak w przypadku cynamonu teoria znajduje potwierdzenie w praktyce…?
Otóż stosunkowo niedawno (Liu, 2015) przeprowadzono eksperyment z udziałem 52 ochotników, z których wszyscy byli na dobrej drodze do rozwoju cukrzycy typu 2. Wszyscy charakteryzowali się sporą nadwagą, a i poziom glukozy w ich krwi był również znacznie podwyższony. Naukowcy podawali połowie badanych nieaktywne placebo, codziennie przez 4 miesiące, zaś druga połowa otrzymała codziennie w porze obiadowej 2 kapsułki suplementu opartego na ekstrakcie z cynamonu, uzupełnionego niewielką dawką karnozyny i chromu. Badani z grupy eksperymentalnej spożywali więc około 460 mg ekstraktu cynamonu, 200 mg karnozyny i 20 mcg chlorku chromu dziennie, czyli że ekstrakt z cynamonu był najważniejszym elementem ich suplementacji. Ochotnicy, którzy przyjmowali suplement cynamonowy, mieli niższe stężenie glukozy we krwi w godzinach porannych, co było efektem niezwykle pozytywnym. Im bowiem niższy, poranny poziom glukozy, tym lepsza odpowiedź tkanek docelowych na insulinę i tym mniejsze prawdopodobieństwo rozwoju cukrzycy. Co jednak najciekawsze – w tym samym czasie ochotnicy, którzy przyjmowali suplement cynamonowy, zbudowali dodatkowo 1.2 kg beztłuszczowej masy ciała (grupa placebo straciła 0.1 kg), która była głównie czystą masą mięśni.
Na tej podstawie możemy więc uznać, że teoretyczne podstawy do stosowania cynamonu lub jego ekstraktów jako środków łagodzących atrofię i wspomagających hipertrofię mięśni, wynikające z jednoczesnej aktywacji mięśniowych receptorów TRPV1 i TRPA1, znajdują dokładne potwierdzenie w praktycznym postępowaniu terapeutycznym.
