Autor: Sławomir Ambroziak
Słowa kluczowe: resweratrol, mimetyki, IGF-1, MGF, e-peptydy, sirtuiny, czynnik transkrypcyjny NFkB, testosteron, aromataza, estradiol, kortyzol, adiponektyna, insulina
W zeszłym roku ukazał się na mojej stronie internetowej obszerny artykuł o anabolicznych właściwościach resweratrolu: „Resweratrol – legalny anabolik”. Pozostając pod wrażeniem sugestywnych wyników badań na zwierzętach, dowodzących właśnie anabolicznej aktywności tego związku, przeprowadziłem test konsumencki, który wdawał się potwierdzać te rewelacje, a którego metodykę i wyniki też można znaleźć na mojej stronie. W artykule zaprezentowałem te prace, których rezultaty wydawały się przemawiać za wpływem resweratrolu na rozwój muskułów, jak również wyjaśniłem szczegółowo wszystkie mechanizmy, poprzez które wspomaga on przyrost ich masy. Mechanizmy te obejmują aktywizujący wpływ reseratrolu na tzw. enzymy młodości – situiny oraz niektóre hormony anaboliczne – insulinę i testosteron, jak również hamujący na najsilniejszy hormon kataboliczny – kortyzol. W poprzednim artykule zupełnie pominąłem problem relacji pomiędzy resweratrolem a najsilniejszym hormonem anabolicznym naszego organizmu – IGF-1. Głównie z tego powodu, że relacje te są dosyć skomplikowane, więc potrzebowałem więcej czasu, aby zgromadzić, przeanalizować i właściwie zinterpretować wszystkie, dostępne w tym temacie badania. Poniżej przypominam więc krótko, dla przejrzystości i spójności całego zagadnienia, najważniejszą pracę zaświadczającą o anabolicznej aktywności resweratrolu oraz inne prace dowodzące jego wpływu na insulinę, testosteron i kortyzol, co pozwoli płynnie przejść do głównego tematu dzisiejszej prelekcji – relacji pomiędzy resweratrolem a IGF-1.
Kosmiczne szczury
Stephane Blanc i Iman Momken z Uniwersytetu w Strasburgu (badanie opublikowane w czerwcu 2011 roku), kierując wieloośrodkowym zespołem naukowców, zawiesili na 15 dni dwie grupy szczurów za tylne łapy, co miało naśladować stan nieważkości lub unieruchomienie po wypadku – sytuacje związane z brakiem aktywności ruchowej. Jedna grupa podwieszonych szczurów otrzymywała resweratrol, podczas gdy druga – nie. Zarówno w przypadku braku grawitacji, jak też aktywności ruchowej, dochodzi do intensywnego rozpadu białek i głębokich zmian degeneracyjnych w obrębie tkanki mięśniowej: mięśnie zanikają – stają się małe i słabe. Szczury z grupy bez resweratrolu utraciły więc dużo masy i siły mięśniowej. Natomiast gryzonie pałaszujące resweratrol zachowały prawidłowy bilans białkowy, odpowiednią masę szybko- i wolnokurczliwych włókien mięśniowych, właściwe napięcie spoczynkowe oraz maksymalną siłę skurczu muskułów.
W badaniu tym naukowcy wyodrębnili jeszcze dwie, dodatkowe grupy zwierząt – szczury pozostawione w spokoju i bez żadnej interwencji farmakologicznej oraz szczury nie męczone podwieszaniem, a otrzymujące jedynie odpowiednią dawkę resweratrolu. Co niezwykle ciekawe – waga (masa) wybranego do testu mięśnia płaszczkowatego łydki oraz poziom netto zatrzymywania białka w organizmie, w tej ostatniej grupie były właśnie najwyższe. A ciekawe jest to z tego powodu, że dowodzi, iż podawanie resweratrolu nie tylko zapobiega deficytom masy mięśniowej w sytuacji unieruchomienia czy nieważkości, ale sprzyja też rozwojowi muskułów u normalnych, zdrowych osobników.
Wyniki tego badania uznano za niezwykle cenne i wręcz przełomowe, gdyż wszystkie stosowane do tej pory w sytuacji unieruchomienia środki – chociaż czasami dawały pewną poprawę – nie do końca spełniały pokładane w nich nadzieje. Uzyskane rewelacje naukowcy próbowali oczywiście wytłumaczyć na poziomie molekularnym, przywołując przy tym zarówno wyniki swoich, jak też wcześniejszych prac innych zespołów badawczych…
Resweratrol a hormony
Już od długiego czasu wiemy, że stan nieważkości lub unieruchomienie prowadzą do głębokich zaburzeń hormonalnych; dochodzi tutaj do wzrostu poziomu kortyzolu we krwi oraz rozwoju oporności tkanki mięśniowej na insulinę (insulinooporności). Kortyzol jest hormonem katabolicznym, promującym rozpad białek mięśniowych, zaś insulina – hormonem anabolicznym, silnie stymulującym ich wytwarzanie oraz potęgującym napływ energetycznej glukozy do wnętrza komórek mięśniowych. Tak więc zarówno nadmiar kortyzolu, jak też obniżona wrażliwość tkanki mięśniowej na insulinę, prowadzą do utraty masy i spadku siły muskułów. Natomiast resweratrol, jak dowiodły wcześniejsze badania oraz praca cytowana powyżej, kreuje obraz hormonalny, niezwykle korzystny dla potrzeb egzystencjalnych tkanki mięśniowej…
Zdecydowanie obniża poziom katabolicznego kortyzolu! W 2005 roku, w badaniu na szczurach, Supronsilchai obserwował 47-procentowy spadek syntezy kortykosteronu w odpowiedzi na ACTH, w nadnerczach zwierząt karmionych resweratrolem. (Nadnercza to gruczoły wytwarzające kortyzol, kortykosteron to szczurzy odpowiednik ludzkiego kortyzolu, zaś ACTH to hormon przysadki mózgowej, pobudzający nadnercza do produkcji kortykosterydów – całej tej grupy hormonów katabolicznych.) W omawianym wyżej badaniu Momkena, w grupie podwieszonych oraz w grupie nie podwieszonych szczurów otrzymujących resweratrol, poziom kortykosteronu był odpowiednio o ok. 25 i 55 procent niższy, aniżeli w grupie zwierząt podwieszonych, pozbawionych wspomagania resweratrolem. Uważa się, że ujemny wpływ na produkcję kortykosterydów jest tutaj głównie efektem inhibicji (hamowania) przez resweratrol 21-hydroksylazy – enzymu o kluczowym znaczeniu dla syntezy całej tej grupy hormonów.
Resweratrol intensyfikuje transport glukozy do wnętrza komórek mięśniowych i zwiększa wrażliwość tkanki mięśniowej na insulinę – a co za tym idzie – przeciwdziała rozwojowi insulinooporności. Takie wnioski wyłaniają się zarówno z pracy Momkena, jak też z badań innych autorów: Bauer (2006), Lagouge (2006), Su (2006), Chi (2007), Park (2007), Barger (2008), Deng (2008). Taka aktywność resweratrolu wynika po części z jego stymulującego wpływu na wspominane wcześniej sirtuiny, czyściwo zaś ze zdolności do podnoszenia poziomu adiponektyny (Wang, 2011) – hormonu współpracującego w mięśniach z insuliną. Oba te hormony wpływają bowiem dodatnio na transportery glukozy – GLUT4 – przenoszące cząsteczki tego cukru z krwiobiegu do komórek mięśniowych: podczas gdy insulina mobilizuje je z wnętrza komórki do błony komórkowej, adiponektyna zwiększa liczbę ich cząsteczek, stymulując produkcję.
Co najmniej tak samo silnym anabolikiem, jak insulina, jest najważniejszy męski hormon płciowy – antagonista katabolicznego kortyzolu – testosteron. Testosteron działa między innymi w ten sposób, że pobudza w komórkach mięśniowych produkcję molekuł insulinopodobnego czynnika wzrostu – IGF-1, który – na co już jego nazwa wskazuje – wpływa tak samo silnie stymulująco na anabolizm białek mięśniowych i domięśniowy transport glukozy, jak insulina. (Sportowcy często wstrzykują sobie jeden i drugi hormon – IGF-1 i testosteron – w celu przyspieszenia rozwoju siły i masy mięśniowej.) Natomiast Sunhee Shin uzyskał w 2008 roku prawie 52-procentowy wzrost poziomu testosteronu u samców myszy karmionych przez 28 dni reweratrolem. Jak donosił Wang w 2007 roku: reweratrol ogranicza aktywność i zmniejsza stężenie aromatazy – enzymu przekształcającego testosteron w estradiol. A że estradiol, poprzez tzw. mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego, hamuje produkcje testosteronu, dlatego blokada aromatazy może leżeć u podstaw opisanego wyżej zjawiska – wzrostu poziomu tego męskiego hormonu płciowego w efekcie podawania reweratrolu.
Szczególne powiązania z IGF-1
Niezwykle obiecująco rysują się też odkrycia dotyczące współpracy pomiędzy resweratrolem a samym IGF-1… Na przykład dieta z niedoborem kalorii, nazywana przez naukowców ‘restrykcją kaloryczną’ (CR), niesie wiele pożytków dla zdrowia, gdyż – przede wszystkim – aktywuje wspominane wyżej enzymy młodości – sirtuiny, ma wszakże tę wadę, że hamuje produkcję naszego IGF-1 – bodaj najważniejszego ze wszystkich hormonów anabolicznych. Jak wynika z badań (Barger, 2008) – poziom IGF-1 spada wtedy o ok. 30 procent. Nietrudno zgadnąć, że sytuacja taka musi doprowadzić do niepożądanych ubytków masy mięśniowej. Barger zaobserwował natomiast w 2008, że stosowanie resweratrolu bez ograniczania podaży kalorii, imituje wszystkie dobrodziejstwa restrykcji kalorycznej, utrzymując jednocześnie poziom IGF-1 na tak samo wysokim, niezmienionym poziomie.
Organizm nasz produkuje IGF-1 w wątrobie oraz w wielu innych tkankach, a szczególnie obficie – w mięśniowej. Mięśniową formę IGF-1 nazwano najpierw, ogólnie – muscle-restricted insulin-like growth factor (mIGF-1). Szczegółowym badaniem mIGF-1 zajął się Goldspink i ustalił w 2002 roku, że związek ten powstaje tutaj w kilku formach, a że wzrost syntezy jednej z tych form następuje głównie w efekcie naprężeń mechanicznych włókien mięśniowych, dlatego nazwał ją: mechanical growth factor (MGF). Ludzkie komórki mięśniowe produkują bowiem dwie, zasadnicze formy IGF-1 (mIGF-1) – IGF-1Ea i IGF-1Ec, odpowiadającą IGF-1Eb z mięśni szczurów. (Istnieje jeszcze słabo poznana forma IGF-1Eb, swoista jedynie dla ludzkich komórek mięśniowych, co wprowadza dodatkowe zamieszanie nomenklaturowe.) To właśnie ta druga forma – IGF-1Ec – nazywana jest generalnie, wymiennie – MGF-em. Obie formy mięśniowych IGF-ów (mIGF-1) są polipeptydami, zbudowanymi z większej liczby aminokwasów. W efekcie enzymatycznego cięcia, polipeptydy te rozpadają się na właściwy (tzw. dojrzały), 70-aminokwasowy IGF-1 i tzw. e-peptydy – Ea i Ec (Eb u szczurów). Od tej pory – wszystkie trzy czynniki ‘żyją już własnym życiem hormonalnym’…; np. dojrzały IGF-1 aktywuje procesy anaboliczne, Ec stymuluje głównie podziały młodych komórek satelitarnych, a Ea pobudza ich różnicowanie do dojrzałych komórek mięśniowych. E-peptydy, choć jeszcze słabo poznane, mają ogromny potencjał anaboliczny i miogeniczny, gdyż – jak dowiodły badania – tempo rozwoju muskulatury jest tym większe, im większa jest aktywność enzymów tnących prekursorowe mIGF-y i uwalniających Ea i Ec. Niedawno dowiedziono (Rathbone, 2009), że przywoływane wyżej enzymy odpowiedzialne za długowieczność – sirtuiny – pobudzają rozmnażanie komórek satelitarnych. Zaobserwowano również (Vinciguerra, 2010), że sirtuiny ulegają aktywacji pod wpływem którejś z form mięśniowego IGF-1 (mIGF-1). I chociaż nie ustalono – której, to jednak możemy domniemywać, że właściwością aktywacji sirtuin odznacza się MGF (lub sam peptyd Ec), bo to on pobudza przecież rozmnażanie komórek satelitarnych. Tak więc pobudzenie rozmnażania komórek satelitarnych przez MGF odbywa się najprawdopodobniej poprzez aktywację sirtuin. I tu – sedno zagadnienia: aktywność sirtuin wzrasta kilkunastokrotnie w odpowiedzi na resweratrol. Czyżby więc resweratrol można było uznać za namiastkę MGF…?
Teraz kilka ciekawych informacji o NFkB – czynniku transkrypcyjnym, pobudzającym geny komórek mięśniowych do produkcji białek. Czynniki transkrypcyjne to specjalne białka, aktywowane bezpośrednio lub pośrednio hormonami, które pobudzają geny. Pod ich wpływem geny produkują rozmaite białka, które mogą sprzyjać lub szkodzić rozwojowi masy muskułów, jeżeli mówimy o aktywności genów komórek mięśniowych. Wiadomo, że np. produkcja białek kurczliwych włókienek mięśniowych przyczyni się do przyrostu masy. Jeżeli jednak na przykład, pod wpływem jakiegoś czynnika transkrypcyjnego, geny wzmogą produkcję białek katabolicznych enzymów proteolitycznych, niszczących włókienka mięśniowe, to masa zacznie znikać. NFkB okazuje się ‘podwójnym agentem’ w tych procesach. Pobudza zarówno produkcję białek pożytecznych, jak też szkodliwych dla masy. Gdy działa umiarkowanie i krótko po zakończeniu ćwiczeń – przyczynia się do rozwoju muskulatury, gdy jednak jego aktywność niezasadnie wzrasta i się wydłuża, prowadzi do ubytku masy, jak przy przetrenowaniu, czy nawet zaniku mięśni, jak ma to miejsce w kacheksji – wyniszczeniu nowotworowym. Tak też i wpływ IGF-1 (najsilniejszego hormonu anabolicznego) na NFkB jest dwukierunkowy – pobudzający i hamujący – w zależności od tego, w jakiej fazie regeneracji powysiłkowej zachodzi i jaka forma tego hormonu bierze w nim udział… Vallee, bodaj jako pierwszy, zaobserwował w 2003 roku, że IGF-1 hamuje aktywność NFkB w komórkach nowotworowych. W tym samym roku podobne zjawisko opisał Wang, z tym że w odniesieniu do komórek mięśniowych; tutaj IGF-1 wykazał swój dualny charakter: działając alternatywnie poprzez dwa niezależne szlaki sygnałowe – w pewnej fazie pobudzał, w innej hamował aktywność NFkB. Więcej światła na całe to zagadnienie rzuca dopiero praca Vinciguerry z 2010 roku: wiele wskazuje na to, że IGF-1 produkowany w wątrobie i docierający do mięśni z obiegiem krwi głównie pobudza, podczas gdy produkowany w komórkach mięśniowych, lokalny mIGF-1 (lub tylko któraś z jego form) głównie hamuje aktywność transkrypcyjną czynnika NFkB. A jak się to wszystko ma do naszego resweratrolu…? Otóż, w badaniu Wyke’a z 2004 roku – reweratrol obniżał aktywność NFkB oraz hamował degradację białek i powstrzymywał spadek masy komórek mięśniowych, w sposób bardzo podobny do IGF-1 i poprzez podobny mechanizm. Drugi raz spotykamy się więc z naśladowaniem efektów działania IGF-1. W tej sytuacji możemy chyba więc uznać resweratrol za mimetyk IGF-1, gdyż mimetykami (od gr. mimicos – ,naśladowca’) nazywany w naukach medyczny związki zewnętrzne, naśladujące aktywność naszych własnych, wewnętrznych molekuł sygnałowych, np. właśnie hormonów.
