Az izom mint endokrin szerv

Az izomszövetre ható hormon

A mitokondriumok az általánosan ismert szerepükön – energiametabolizmus és apoptózis – túl központi szerepet játszanak többféle betegség, így pl. a diabétesz, a rák, a neurodegeneráció vagy az öregedés pathogenezisében. Közel ezer nukleáris eredetű fehérjével rendelkeznek, továbbá van 13 olyan kis aminosavszámú proteinjük, amelynek génjei nem kerültek át a sejtmagba. Az első mitokondriális eredetű peptidet, a 24 aminosavból álló humanint 10 évvel ezelőtt fedezték fel, majd követte ezt további 6 fehérje megismerése, amelyek génje a humaninéhoz hasonlóan a mitokondriumok nagyobbik egységében (16S) kódolódik. Ez utóbbi fehérjéket, amelyeket a mitokondrium örökítőanyagának úgynevezett open reading frame-je kódol, apró humaninszerű peptideknek nevezték el (small humanin-like peptides/SHLPs). Mint kiderült, a humanin és a humaninszerű peptidek védenek a reaktív oxigéngyökök ellen, és citoprotektív, metaboloprotektív hatásuk révén segítenek a diabétesz és az érelmeszesedés megelőzésében (Novel Mitochondrially Derived Peptides and Their Role in Health and Disease).

Most Pinchas Cohen gerontológus és csapata, akik a humanin felfedezésében is részt vettek, azonosítottak egy olyan peptidet, amelyet a mitokondrium kisebbik alegységének (12S) DNS-e kódol, és amelyikről kiderült, hogy metabolizmusunk alapvető szabályozója. A MOTS-c névre keresztelt peptid (mitochondrial open-reading-frame of the twelve S rRNA type-c) egérkísérletekben adagolva aktiválja a vázizmok AMPK-termelését, és megakadályozza, hogy magas zsírtartalmú diéta hatására inzulin-rezisztencia és elhízás alakuljon ki, továbbá az idősödéssel együtt jelentkező inzulin-rezisztenciát is gátolja. A kutatók nyilatkozata szerint a 16 aminosavból felépülő MOTS-c az egyetlen eddig megismert olyan hormon, ami a mitokondriumokban termelődik. A MOTS-c a testedzés hatását utánzó, az anyagcserét egyensúlyba hozó hatása révén véd az elhízás és a cukorbetegség ellen, ezért a remények szerint a jövőben újfajta kezelési mód alapja lehet.

A Cell Metabolism című lapban megjelent tanulmány (The Mitochondrial-Derived Peptide MOTS-c Promotes Metabolic Homeostasis and Reduces Obesity and Insulin Resistance) hangsúlyozza: a mitokondriumok a genomjukban kódolt peptidek (mitochondrially derived peptides/MDPs) révén az anyagcsere aktív szabályozói.

Más kutatók a MOTS-c kezelés lehetséges antiproliferatív, rákellenes hatására hívják fel a figyelmet, ami szintén a metabolizmusra kifejtett hatásból következik.

A testgyakorlás hatásait részben közvetítő enzim

A rendszeres fizikai edzés hatására az izomszövet növekvő mennyiségben állít elő egy EcSOD nevű molekulát (extracelluláris szuperoxid diszmutáz), ami állatkísérletes eredmények szerint képes a krónikus betegségek, pl. a diabetikus kardiomiopátia megelőzésére. A kutatók reményei szerint egy napon az is lehetséges lesz, hogy a testgyakorlás hatásait részben közvetítő enzim tablettás kiszerelésben segíti azokat, akik valamilyen okból kifolyólag képtelenek edzeni, illetve mint a Circulation: Heart Failure című szaklapban megjelent vizsgálat vezető szerzője, Zhen Yan elmondja, jelenleg olyan tabletta kifejlesztésén dolgoznak, ami annak révén utánozza a testedzés hatását, hogy serkenti az EcSOD termelését (Enhanced Skeletal Muscle Expression of EcSOD Mitigates Streptozotocin-Induced Diabetic Cardiomyopathy by Reducing Oxidative Stress and Aberrant Cell Signaling).

Az izom által előállított hormonok

Az első myokin (citokin és egyéb peptid, ami az izomrostokban termelődik, és autokrin, parakrin és/vagy endokrin hatással rendelkezik), amit felfedeztek, a myostatin volt (1997), az első felismert endokrin hatású, azaz véráramba kerülő molekula, ami izomösszehúzódás hatására keletkezik, az Interleukin-6 volt.

A myokinek száma izom-szekretomás vizsgálatok tanúsága szerint akár a több százat is elérheti (pl. hepatocita növekedési faktor, fibroblaszt növekedési faktor, inzulinszerű növekedési faktor) ennek alapján pedig egy teljesen új paradigma kezd körvonalazódni, ami megmagyarázza, hogyan kommunikál a vázizom a többi szervvel, a zsírszövettel, májjal, hasnyálmiriggyel, csontokkal, az immunrendszerrel vagy az aggyal (Nature Reviews Endocrinology, Pedersen és Febbraio: Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ).

2012-ben aztán, mint arról a MedicalOonline is hírt adott, felfedezték az irisint (A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis; Nature), azt a hormont, ami a kutatók szerint a leginkább felelős a testedzés pozitív hatásainak közvetítéséért: a fizikai tréning hatására felszabaduló irisin segít az egészséges testsúly fenntartásában, javítja a kognitív folyamatokat és lassítja az öregedést. Az elmúlt 3 évben – legalábbis részben - feltárták működési mechanizmusát is.

Öregedés ellen

Az irisin felfedezői, Bruce Spiegelman és kollégái szerint a zsírsejteket energialeadásra átprogramozó, anyagcsere-fokozó hatású molekula nagyon ígéretes gyógyszerjelölt a diabétesz, az elhízás és a rák kezelésében. A kognitív hatások után kutatva Spiegelmanék 2013-ban rájöttek, hogy a sportolás közben felszabaduló irisin növeli az agyi idegnövekedési faktor (brain-derived neurotrophic factor/BDNF) termelődését, ezáltal serkenti az új idegsejtek létrejöttét, valamint aktiválja a tanulásban és memóriában közreműködő géneket.

Az öregedés elleni hatás mechanizmusának megismerésében 2014-ben történt előrelépés, amikor kiderült, hogy az irisin hatására megnövekszik a telomérek hossza (Plasma irisin levels predict telomere length in healthy adults; Age). Márpedig a rövid telomerekről tudjuk, hogy számos, öregedéssel megjelenő betegséggel állnak összefüggésben, így többféle tumoros megbetegedéssel, agyvérzéssel, vaszkuláris demenciával, kardiovaszkuláris betegséggel, elhízással, diabétesszel és csontritkulással.

Spiegelman és munkatársai szerint az irisin ezen betegségek terápiáján túl a neurodegeneratív betegségek, így pl. a Parkinson-kór kezelésében is felhasználható lesz. Mások azonban türelemre intenek és figyelmeztetnek (Interleukin-6 myokine signaling in skeletal muscle: a double-edged sword?): egyelőre nem tudjuk, hogy egy-egy myokin pozitív hatása önmagában, izoláltan is fennáll-e.