Ингибитор миостатина помог мышам сохранить кости и мышцы в космосе

Потерю костной и мышечной массы, вызванную длительным нахождением в условиях микрогравитации, можно предотвратить, если вводить ингибитор белка миостатина — рецептор-обманку (модификацию рецептора к активину II типа, ACVR2B), сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences. Это показали эксперименты на мышах, часть которых провела 33 дня на Международной космической станции, а часть такое же время пробыла в лаборатории на Земле. В норме миостатин ограничивает рост мышц.

Сниженная гравитация на МКС и в схожих условиях приводит к тому, что часть мышечной массы и вещества костей теряется, из-за чего человек слабеет и его кости становятся более хрупкими. Хотя с этим пытаются бороться физическими упражнениями (космонавты на МКС почти каждый день посвящают им по два часа в среднем), полностью потери не удается предотвратить.

Вероятно, в этом могут помочь фармакологические методы, а именно — подавление работы белка миостатина. Известно, что он подавляет рост мускулов: у животных с «выключенным» геном Mstn мышечная масса значительно больше, чем у особей дикого типа, при этом доля жировой ткани очень низка. Блокировку миостатина уже используют в скотоводстве (коровы минимум одной породы изначально имеют мутацию в гене Mstn) и обсуждают в бодибилдинге (хотя эффективных и разрешенных к применению людьми блокаторов миостатина пока нет).

Исследователи во главе с Эмили Жермен-Лег (Emily L. Germain-Leeg) из Медицинской школы Коннектикутского университета проверили, как нейтрализация миостатина влияет на изменения массы костей и мышц, возникающие из-за долгого пребывания в условиях микрогравитации. Эксперименты вели на мышах, которым ввели блокатор миостатина — молекулу на основе рецептора к миостатину и активину ACVR2B, у которой к участкам связывания с этими белками было прикреплено не настоящее «тело» ACVR2B, а кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина F_c. Таким образом, миостатин, связываясь с рецептором-обманкой, не запускал в клетке каскад реакций, который он в норме должен вызывать.

Кроме таких грызунов, ученые использовали мышей, у которых был нокаутирован ген Mstn, а в качестве контроля выступили особи дикого типа. Часть особей (40 самок) жила на МКС, и основной эксперимент с ними длился 33 дня. Некоторые из них вернулись на Землю, остальных умертвили. Еще 24 самки параллельно с ними в течение того же срока тестировали в лаборатории. Во всех группах с МКС биологи измеряли массу мышц и костей до начала действия микрогравитации, во время и после нее.

За 33 дня пребывания на орбите мыши дикого типа потеряли 8-18 процентов массы большинства крупных мускулов: трехглавой мышцы плеча, четырехглавой мышцы бедра, икроножной мышцы и других (сравнение с контрольной группой). У мышей с неработающим геном миостатина за то же время мышечная масса увеличилась, но у тех, кто побывал в условиях микрогравитации, рост мускулов проявился слабее.

Схожий эффект наблюдался и в случае грызунов, получивших рецептор-обманку. Кроме того, мыши, которым ввели измененный ACVR2B, практически не страдали от потери костной массы из-за действия микрогравитации (и их опорно-двигательный аппарат быстрее восстанавливался после возвращения с МКС), так как этот рецептор влияет на метаболизм не только в мышцах, но и в костях.

Получается, что ингибиторы каскадов реакций, запускаемых в клетках миостатином и активином, теоретически можно использовать, чтобы снизить потери костной и мышечной ткани в условиях микрогравитации и ускорить восстановление этих тканей после полета в космос. Авторы работы предполагают, что этим применения «обманного» ACVR2B и подобных молекул не ограничиваются. Препятствовать деградации мышц и костей нужно не только у космонавтов, но и у всех, кто надолго оказался без движения (людей, прикованных к инвалидной коляске или кровати), а также у пожилых.

Недавно мы писали о том, что многие изменения в головном мозге человека, вызванные полугодовым пребыванием в условиях микрогравитации, обратимы и проходят по прошествии семи месяцев с момента возвращения на Землю. А кишечной палочке микрогравитация идет на пользу: при ней колоний за единицу времени они образуют в 2–2,5 раза больше, чем при «полной» земной гравитации. Их потомки, выросшие уже в обычных условиях, сохраняют эту особенность: хотя у них скорость образования колоний несколько падает, она все равно в два раза выше, чем у бактерий из контрольной группы.

Светлана Ястребова