Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: iryzyna, miostatyna, folistatyna, IGF-1, kortyzol, testosteron, kwas ursolowy, resweratrol, leucyna, HMB, biała tkanka tłuszczowa, brunatna tkanka tłuszczowa, beżowa tkanka tłuszczowa, tkanka mięśniowa.
Jakiś czas temu ukazał się w drukowanym magazynie Perfect Body artykuł mojego autorstwa: „Iryzyna: nowy hormon, nowy spalacz, nowy anabolik.” Poskładałem w nim do kupy wszystkie informacje o nowoodkrytym hormonie – iryzynie. Ze zgromadzonej na tamten czas wiedzy wynikało, że iryzna jest – w pierwszej kolejności – niezwykle aktywnym spalaczem tłuszczu. Już wtedy istniało sporo poszlak wskazujących na to, że hormon ten przyczynia się jednocześnie do rozwoju masy mięśniowej. Przesłanki były, nie było pewności. Dzisiaj natomiast dysponujemy danymi z najnowszych badań, z których wydaje się już wynikać raczej jednoznacznie, że iryzyna jest silnym hormonem anabolicznym. Zanim jednak omówię te nowe badania, zacznę od przypomnienia – jak to z iryzyną było, licząc się z ewentualnością, że może niektórzy Czytelnicy przegapili artykuł w Perfect Body.
Znikający tłuszcz
Chociaż odkrycie iryzyny obwieszono ponad trzy lata temu – w styczniu 2012 roku – to jednak wszystko miało początek znacznie wcześniej… Dobrze wiemy z doświadczeń empirycznych, że praca mięśniowa sprzyja redukcji tkanki tłuszczowej. Dawniej tłumaczono to „na chłopski rozum”: pracujące mięśnie używają tłuszczu jako paliwa, więc ten znika ze swego magazynu i masa tkanki tłuszczowej spada. Problem pojawił się w momencie, gdy udowodniono, że wysiłek spala niewiele kalorii. Ćwicząc np. przez godzinę z umiarkowaną intensywnością, zużywamy ok. 300 kcal., czyli jakieś 33 g tłuszczu. A skoro w ciele przeciętnego grubaska mamy jakieś 33 kg tego balastu, to – by się go pozbyć z użyciem samej pracy mięśniowej – potrzebujemy ok. trzech lat. Wielu dietetyków i lekarzy głosiło więc w tamtych czasach (sam byłem niejednokrotnie tego świadkiem), że aktywność ruchowa to „zawracanie głowy” i lepiej się skupić na niskokalorycznej diecie. Tu jednak pojawił się kolejny problem… Ograniczenie wartości energetycznej pokarmu o „x” kalorii nie równało się spaleniu tej samej ich ilości na skutek pracy mięśniowej. Z pozoru paradoksalnie okazywało się, że ćwiczący tracą znacznie więcej tłuszczu, niż miałoby to wynikać jedynie z powstającego deficytu energetycznego, przeliczonego według czystego bilansu kalorycznego, niż osoby wytwarzające taki sam deficyt energetyczny samą niskokaloryczną dietą. Powoli stawało się wiec jasne, że pracujące mięśnie muszą wysyłać jakieś sygnały do tkanki tłuszczowej, które zmuszają ją do eksportu swoich zapasów, ponad stan uzasadniający pokrycie aktualnego zapotrzebowania energetycznego aktywnej tkanki mięśniowej. Kiedy naukowcy odkryli pierwsze miokiny – chwycili się ich tropu…
Ojcowie miokin – Pedersen i Fabbraio, którzy pierwsi zaproponowali tę nazwę w 2005 roku, w odniesieniu do hormonów wydzielanych przez włókna mięśniowe (miocyty), upatrywali łącznika pomiędzy tkanką mięśniową a tłuszczową w interleukinie 6 (IL-6), która jest uwalniana z mięśni do krwiobiegu w największych ilościach i której stężenie we krwi wzrasta po wysiłkach nawet 120-krotnie. Wspomniani autorzy zaobserwowali bowiem, że IL-6 stymuluje rozpad cząsteczek tłuszczu (lipolizę) w tkance tłuszczowej, zwiększa jego przenikanie do krwiobiegu i nasila spalanie (beta oksydację) we włóknach mięśniowych. Ponieważ mięśnie osób nieaktywnych ruchowo nie produkują IL-6, efekty redukcji tłuszczu są u nich mizerne, nawet podczas restrykcyjnej diety niskokalorycznej – jasne!
Kolejny trop powiódł badaczy w kierunku miostatyny… Tę miokinę znają chyba wszyscy sportowcy, więc nie będę się nad nią długo rozwodził (zainteresowanych szczegółami odsyłam do artykułu dostępnego na tej stronie: „Doustne blokery miostatyny”). Wystarczy powiedzieć, że miostatyna, jak sama nazwa wskazuje, stopuje rozwój muskulatury, zaś obniżenie jej poziomu lub zablokowanie aktywności skutkuje niezwykle spektakularnymi przyrostami masy mięśniowej. Kiedy oglądamy zdjęcia zwierząt, u których obniżono aktywność miostatyny, od razu rzuca się w oczy – nie tylko nadnaturalnie rozwinięta tkanka mięśniowa, ale też niemal całkowity brak tłuszczu. Naukowców również to zastanowiło, więc postanowili prześwietlić sprawę… Guo wyhodował w 2009 roku dwie linie myszy – albo z defektem genu receptora miostatynowego w tkance mięśniowej, albo – tłuszczowej. Tak więc u jednych zwierząt nie reagowała na miostatynę tkanka mięśniowa, podczas gdy u drugich – tłuszczowa. Jak się okazało: zablokowanie aktywności miostatyny w tkance tłuszczowej nie zmieniało w żaden sposób kompozycji ciała gryzoni, natomiast blokowanie w tkance mięśniowej skutkowało nie tylko wzrostem masy tej tkanki, ale jednocześnie silną redukcją masy tłuszczu całkowitego. Stało się jasne, że miostatyna nie tylko stopuje rozwój muskulatury, ale również produkcję w mięśniach jakiegoś czynnika wydzielanego do krwi, pobudzającego spalanie tłuszczu i niszczącego tkankę tłuszczową. A ponieważ, jak ustalił Hittel w 2010 roku, aktywność fizyczna obniża poziom miostatyny o 37%, dlatego osoby nieaktywne wolniej opróżniają magazyny tłuszczu zapasowego.
Na przestrzeni lat wielu autorów donosiło (jako pierwszy bodaj Baar – w 2002 roku), że wysiłek fizyczny zwiększa w komórkach mięśniowych poziom i aktywność pewnego białka, sygnowanego skrótem PGC-1 alfa. PGC-1 alfa jest koaktywatorem transkrypcji. Oznacza to, że aktywuje on tzw. czynniki transkrypcyjne, pobudzające geny do produkcji różnorodnych białek, w tym np. molekuł rozmaitych miokin. Natomiast w 2011 roku Xu informował o niezwykle ciekawym zjawisku, zaobserwowanym przez jego zespół badawczy: wysiłek fizyczny uruchamia w białej (magazynowej) tkance tłuszczowej myszy programy genetyczne, charakterystyczne dla tkanki brunatnej. Przypomnę tylko w tym miejscu, bo pewnie wszyscy to wiemy, że brunatna tkanka tłuszczowa spala intensywnie tłuszcz, zamieniając jego energię w ciepło; im więcej mamy tej tkanki – tym mniej tłuszczu gromadzimy w organizmie. Niestety, u ludzi tkanka ta zanika wraz z wiekiem, stąd i wraz z wiekiem wzrasta tendencja do gromadzenia tłuszczu zapasowego. Stąd też aktywność fizyczna, pozwalająca chociażby na niewielkie przeprogramowanie białej tkanki tłuszczowej w brunatną, byłaby tutaj doskonałym rozwiązaniem. (Białą tkankę tłuszczową, przeprogramowaną do brunatnej, zwykło się nazywać tkanką beżową lub używać w odniesieniu do niej skrótu – „brite” – od: brown in white.) Gorzej, jeżeli wiek, kontuzja, wypadek czy jakaś choroba uniemożliwia aktywność ruchową. To właśnie, głównie z myślą o takich przypadkach, naukowcy badają odchudzające właściwości miokin. A z powyższych obserwacji wysuwał się logiczny wniosek: skoro wysiłek aktywuje PGC-1 alfa w mięśniach i przeprogramowuje białą tkankę w brunatną (wytwarza tkankę beżową) – musi to oznaczać, że koaktywator ten pobudza geny do produkcji jakiejś miokiny, która przenika z tkanki mięśniowej do tłuszczowej i steruje tym przeprogramowaniem. (PGC-1 alfa wydawał się tutaj kluczem do poznania całego fenomenu, gdyż – jak donosił Wenz w 2009 roku – zmutowane myszy, z podniesionym poziomem mięśniowego koaktywatora, były odporne na rozwój otyłość, związanej z procesami starzenia się organizmu.) I ten właśnie problem „wziął na tapetę” zespół badawczy Bostroma…
Naukowcy wykonali tutaj całą serię bardzo dobrze zaplanowanych eksperymentów na gryzoniach i z udziałem ludzi, a wyniki całego programu badawczego opublikowali w „Nature”, jak już wspomniałem, w 2012 roku. W efekcie swoich prac ustalili, że PGC-1 alfa pobudza geny komórek mięśniowych do produkcji białka o symbolu FNDC5. Białko to, pozostając związane z błoną komórkową, zostaje pocięte przez enzymy i uwalnia nieznaną dotąd miokinę, przenikającą z obiegiem krwi do białej tkanki tłuszczowej i pobudzającą w jej komórkach produkcję tzw. białek rozprzęgających (UCP), charakterystycznych dla tkanki brunatnej, sterujących procesem termogenezy – intensywnym spalaniem tłuszczu z rozproszeniem energii termicznej. Naukowcy nazwali nowy hormon iryzyną (ang. irisin), od imienia greckiej bogini Iris (Tęczy) – posłanki Zeusa i symbolu więzi pomiędzy niebem a ziemią, na znak jej funkcji, jako szczególnego przekaźnika sygnału pomiędzy tkanką mięśniową a tłuszczową. Jedna obserwacja miała tu jeszcze wyjątkowo doniosłe znaczenie: we krwi ochotników, poddanych dziesięciotygodniowemu programowi ćwiczeń wytrzymałościowych, poziom iryzyny wzrósł o blisko… 100 procent!
W rok później, w 2013., Shan doniósł, że mięśnie myszy z zablokowanym genem miostatyny produkują więcej pewnego enzymu – kinazy AMPK, który aktywuje PGC-1 alfa i tym sposobem pobudza produkcję FNDC5 i iryzyny, czym spiął obserwacje dotyczące wpływu blokady miostatyny na redukcję tkanki tłuszczowej.
W kierunku masy mięśniowej
W świetle przedstawionych wyżej informacji – iryzyna jawi się nam jako rewolucyjny spalacz tłuszczu. Wiadomo, że taka jej aktywność na pewno przyciągnie uwagę kulturystów i zawodników z innych dyscyplin sylwetkowych, gdzie niski poziom tkanki tłuszczowej decyduje w dużej mierze o sukcesie. W podobnej mierze decyduje wysoki poziom tkanki mięśniowej, atletów interesuje więc bez wątpienia – czy nowy hormon wpływa pozytywnie na rozwój muskulatury, czyli: czy jest hormonem anabolicznym? Zebrane dotąd dane były tutaj dosyć skąpe i jedynie pośrednie, jednak – mimo wszystko – wydawały się wskazywać na iryzynę, jako na równie skuteczny anabolik, co spalacz tłuszczu…
Pierwszych wskazówek dostarczył nam cytowany już wyżej Wenz… Jak pamiętamy: jego zmutowane gryzonie, z podniesionym poziomem pobudzającego produkcję iryzyny koaktywatora transkrypcji – PGC-1 alfa, były odporne na związane z wiekiem, nadmierne gromadzenie tłuszczu. Nie tylko jednak… jednocześnie były odporne na sarkopenię – postępujący, z upływem czasu, ubytek masy mięśniowej.
Rewelacje Bostroma, dotyczące wpływu ćwiczeń wytrzymałościowych na wzrost poziomu iryzyny w krwiobiegu człowieka, weryfikował Pekkala, publikując wyniki swej pracy we wrześniu 2013 roku. Autor poddawał tutaj ochotników wysiłkom wytrzymałościowym i siłowym, jak też mieszanym, zarówno jednorazowym, jak też długoterminowym – w 21-tygodniowym cyklu treningowym. Ku zaskoczeniu badaczy, okazało się, że ćwiczenia wytrzymałościowe nie podnosiły w sposób znamienny statystycznie poziomu PGC-1 alfa i białka FNDC5 w mięśniach oraz poziomu iryzyny we krwi ochotników. Natomiast, co niezmiernie ciekawe, ciężkie treningi siłowe prowadziły do wzrostu PGC-1 alfa o 300 i FNDC5 o 40 procent w mięśniach młodych atletów. Nie u wszystkich natomiast badanych skok FNDC5 przekładał się na równie wysoki wzrost poziomu iryzyny w krwiobiegu, więc autorzy wysunęli bardzo ostrożne wnioski. Niemniej pokazuje to, że iryzyna może mieć szczególne znaczenie dla adaptacji do wysiłków oporowych, czyli hipertrofii (przerostu) tkanki mięśniowej w odpowiedzi na obciążenie treningiem siłowym.
Zaledwie kilka miesięcy po publikacji Bostroma, w 2012 roku, efekty swoich prac ogłosił zespół kierowany przez Joo Young Huha, badający problemy związane z cyrkulacją iryzyny w organizmie człowieka. Tutaj autorzy poddawali 15 młodych, umiarkowanie wytrenowanych mężczyzn powtarzanym trzy razy w tygodniu treningom anerobowym, obejmującym 2 do 3 serii ćwiczeń, złożonych z 2 sprintów na dystansie 80 metrów. Po tygodniu takiego programu – poziom iryzyny we krwi ochotników wzrastał po treningu o ok. 15 procent. Zauważmy, że taki trening sprinterski przypomina trening kulturystyczny, wykonywany z użyciem metod typu bodybuilding. Ale autorzy dokonali tutaj więcej niezwykle znamiennych dla masy mięśniowej spostrzeżeń… Na podstawie analizy antropometrycznej i hormonalnej 117 osób ustalili, że poziom iryzyny w organizmie człowieka koreluje pozytywnie z wagą beztłuszczowej masy ciała, obwodem ramienia i poziomem IGF-1. Im więcej więc iryzyny – tym większa masa mięśniowa, większy biceps i wyższy poziom jednego z najsilniejszych hormonów anabolicznych. Co równie ciekawe – poziom iryzyny korelował jednocześnie negatywnie z poziomem kortyzolu; im więcej naszej miokiny – tym mniej tego znienawidzonego przez kulturystów, silnego hormonu katabolicznego, niszczącego białka mięśniowe.
W sprawie relacji pomiędzy iryzyną a hormonami anabolicznymi i katabolicznymi znajdujemy jeszcze jedno, ciekawe doniesienie: kolejne badanie zespołu Huha, tyle że tym razem pod kierunkiem Marii Vamvini, opublikowane we wrześniu 2013 roku. Analizując próbki krwi pobranej od 150 młodych mężczyzn, autorzy stwierdzili, że poziom iryzyny jest pozytywnie skorelowany z poziomem folistatyny; im więcej pierwszego – tym więcej też drugiego hormonu. Nie muszę chyba dokładnie tłumaczyć znaczenia folistatyny dla masy naszych mięśni, bo większość Czytelników zna ją na pewno, może więc tylko przypomnę, że folistatyna wiąże miostatynę i pozbawia ją aktywności. (Chociaż folistatyna, co udowodnił Winbanks w 2012 roku, pobudza hipertrofię mięśni również samodzielnie, w sposób niezależny od miostatyny.) Im więcej więc folistatyny – tym mniej aktywnej miostatyny – i potencjalnie większa szansa na monstrualne muskuły. Składając do kupy dwie informacje – widzimy wyraźny antagonizm pomiędzy iryzyną a miostatyną; nie tylko bowiem miostatyna, jak pisałem powyżej, hamuje produkcję iryzyny, ale też iryzyna hamuje aktywność miostatyny, sprzyjając w jakiś sposób wzrostowi poziomu folistatyny. Skoro więc iryzyna jest sprzymierzeńcem anabolicznej folistatyny, a przeciwnikiem katabolicznej miostatyny, to powinna być też – na zdrowy rozum – hormonem o aktywności anabolicznej.
Generalnie białko FNDC5, skrywające iryzynę, jest niejako wariantem molekularnym dobrze znanej od dawna fibronektyny, a sama iryzyna – to jedna z domen białkowych fibronektyny. Fibronektyna jest ważnym białkiem macierzy zewnątrzkomórkowej. W tkance mięśniowej pełni funkcję łącznika pomiędzy włóknami mięśniowymi a materiałem zewnątrzkomórkowym. Jest ona szczególnie silnie wytwarzana w regionach wzmożonej przebudowy tkanek i rozwijających się stanów zapalnych, a więc i w mięśniach uszkodzonych ciężkim wysiłkiem siłowym. Jak udowodnił Bentzinger w 2012 roku – fibronektyna stymuluje rozwój komórek satelitarnych podczas regeneracji mięśni i jest czynnikiem niezbędnym do przebiegu procesu odbudowy włókien mięśniowych (miogenezy). Czy również podobne właściwości może posiadać iryzyna…? Tego jeszcze nie wiemy…
Iryzyna news
W marcu ubiegłego, 2014 roku, znowu mieliśmy sposobność podziwiać w akcji zespół niezmordowanego Joo Young Huha: chodzi o publikację w International Journal of Obesity. Tym razem autorzy prowadzili swoje prace na hodowlach komórkowych, wykorzystując ludzkie komórki mięśniowe i tłuszczowe. W pierwszej kolejności potwierdzili rewelacje dotyczące wpływu iryzyny na tkankę tłuszczową: faktycznie, hormon ten silnie pobudza brązowienie białej tkanki tłuszczowej, a do tego hamuje jeszcze rozwój adipocytów (komórek tłuszczowych). Nas oczywiście bardziej zainteresują doniesienia w sprawie mięśni… A tutaj przede wszystkim okazało się, że iryzyna silnie pobudza różnicowanie młodych komórek mięśniowych w kierunku dojrzałych miocytów. Co jednak najciekawsze: dodatek iryzyny do hodowli ludzkich komórek mięśniowych zwiększał o 300, a jednocześnie zmniejszał o 50 procent poziom produkcji – odpowiednio – IGF-1 i miostatyny. Okazało się również, że pod wpływem iryzyny ludzkie komórki mięśniowe produkują o prawie 350% więcej wspominanego wyżej koaktywatora transkrypcji – PGC-1 alfa. Chodziło tu jednak o szczególną formę tego białka – PGC-1 alfa4, ściśle powiązaną z hipertrofią tkanki mięśniowej, której poziom wzrasta we włóknach mięśniowych, w efekcie treningów siłowych.
Następne miesiące 2014 roku przyniosły nowe wieści w temacie iryzyny i mięśni, znowu pochodzące z doświadczeń na izolowanych komórkach mięśniowych, wykonanych tym razem przez Changa. Tutaj autor zaobserwował, że komórki mięśniowe w przebiegu procesu miogenezy – różnicowania komórek satelitarnych do włókien mięśniowych – wytwarzają i uwalniają do podłoża bardzo dużo iryzyny. Przy czym dodatek do pożywki katabolicznego deksametazonu (syntetycznej, superaktywnej molekuły, pochodnej kortyzolu) hamuje, zaś anabolicznego IGF-1 pobudza produkcję i wydzielanie iryzyny, co zdaje się jaskrawo dowodzić, iż procesy anaboliczne i miogeniczne, prowadzące do hipertrofii tkanki mięśniowej, wymagają udziału iryzyny. Chang ostatecznie ustalił, że poziom iryzyny w podłożu dokładnie odzwierciedla rozmiary kształtujących się włókien mięśniowych: więcej iryzyny – większy rozmiar – i odwrotnie.
Również w 2014 roku opublikowała wyniki swoich prac Julia Brenmoehl, która poddawała myszy – albo wytrzymałościowym, albo sprinterskim ćwiczeniom biegowym, mierząc poziomy iryzyny zarówno w krwiobiegu, jak też w tkance mięśniowej trenowanych gryzoni. W ten sposób autorka udowodniła, że ostra, ciężka praca mięśniowa, w porównaniu z lżejszą, długotrwałą, prowadzi do znacznie większej koncentracji iryzyny w krwiobiegu i w tkance mięśniowej – odpowiednio – o ok. 70 i 120 procent. Wzrastał tu również spektakularnie, podobnie jak w badaniu Huha, poziom produkcji anabolicznego koaktywatora PGC-1 alfa4 – od ok. 400 do 600%, w zależności od grupy mięśniowej, w grupie sprinterskiej, w porównaniu z grupą wytrzymałościową. Ten wynik wydaje się natomiast znowu zaświadczać o szczególnym znaczeniu iryzyny dla adaptacji mięśni do ciężkich wysiłków, takich jak np. treningi siłowe.
Jeszcze jedna praca z 2014 roku zasługuje, w kontekście dzisiejszych rozważań, na wspomnienie i szczególną uwagę… Zespół naukowców, kierowany przez Vibha Singhal, śledził relacje zachodzące pomiędzy poziomem iryzyny a rozmaitymi parametrami stanu kośćca i składu ciała młodocianych sportsmenek. W efekcie dokonanych pomiarów badacze m.in. ustalili, co nie było zaskoczeniem, że sportsmenki mogą poszczyć się średnio o 6 kg większą masą mięśniową, niż dziewczęta nieuczęszczające na zajęcia sportowe. Natomiast wymowny będzie tu drugi pomiar, który pokazał, że poziom iryzyny we krwi sportsmenek był wyższy o ok. 20%, w porównaniu z nietrenującymi dziewczętami. Widzimy, iż relacje te znowu wskazują pośrednio na iryzynę, jako na hormon anaboliczny.
Chociaż „przedmiotem” tej pracy były młodociane kobiety, jeden z wyników zainteresuje bez wątpienia mężczyzn: poziom iryzyny korelował tutaj dodatnio z poziomem wolnego testosteronu; więcej iryzyny – więcej aktywnego anabolicznie testosteronu.
W świetle omówionych powyżej badań nie możemy mieć chyba wątpliwości: iryzna to silny hormon anaboliczny!
Boostery iryzyny
Jeżeli wiemy, że jakiś hormon działa anabolicznie i pragniemy wykorzystać tę siłę działania w celu wspomagania rozwoju muskulatury, to – albo poszukujemy farmaceutycznej formy takiego hormonu, albo, jeżeli stronimy od nagannych praktyk dopingowych, rozglądamy się za naturalnym stymulatorem jego produkcji. Podobne stymulatory nazywane są w slangu sportowym boosterami; mamy więc w arsenale środków wspomagania wysiłku boostery hormonu wzrostu, insuliny – i najsłynniejsze – boostery testosteronu. Czy znaleziono już również boostery iryzyny…?
Bang badał w 2014 roku wpływ 8-tygodniowej suplementacji kwasu ursolowego (omawianego szczegółowo na tej stronie, w artykule: „Kwas ursolowy – kolejny krok w kierunku bezpiecznych sterydów”) na skład ciała i relacje hormonalne u trenujących siłowo atletów, z ponad 3-letmim stażem treningowym. Jak zaobserwował: zawodnicy z grupy kwasu ursolowego, w porównaniu z kolegami ćwiczącymi „na czysto”, poprawili masę swoich mięśni o 1.5 kg (doszło tu również do znacznego przyrostu siły); w ich krwi odnotowano jednocześnie wyższy o ponad 21% poziom IGF-1 oraz wyższy o ponad 16%… poziom iryzyny.
Ponieważ kwas ursolowy jest jeszcze dość drogą i trudnodostępną zabawką, dlatego zerknijmy w wyniki wcześniejszego doświadczenia, z 2013 roku, którego autorem był Baggett, badający relacje pomiędzy iryzyną a resweratrolem i leucyną (aminokwasem z grupy BCAA) oraz jej metabolitem – HMB. (Na łamach tej strony znajdziecie wiele artykułów o resweratrolu, a najświeższy z nich nosi tytuł: „Resweratrol: niekwestionowany anabolik”.) Baggett udowodnił, że zarówno resweratrol, jak też leucyna i HMB, są solo względem iryzyny nieaktywne. Natomiast już combo resweratrolu i leucyny podnosi o 234 a combo resweratrolu i HMB o 122.5% poziom wydzielania iryzyny z izolowanych komórek mięśniowych, zaś podawanie przez 6 tygodni zestawu resweratol-leucyna prowadzi do 86-procentowego wzrostu poziomu iryzyny we krwi otyłych myszy.
