Žuvies kolageno peptidų milteliai

Skeleto raumuo yra didžiausias motorinis ir medžiagų apykaitos organas žmogaus kūne, kuris sudaro 40 % -50 % kūno svorio. Jo funkcija priklauso nuo dinaminės pusiausvyros tarp raumenų baltymų sintezės (MPS) ir raumenų baltymų degradacijos (MPB). Normaliomis fiziologinėmis sąlygomis sintezės ir skilimo greitis yra vienodas, išlaikoma stabili raumenų masė ir jėga; Tačiau esant stresinėms sąlygoms, tokioms kaip senėjimas, didelio intensyvumo pratimai, netinkama mityba ir ligos, pusiausvyra sutrinka: mTORC1 kelio slopinimas sumažina MPS, o per didelis autofagijos aktyvinimas padidina MPB, galiausiai sukelia raumenų atrofiją, raumenų skaidulų retėjimą, sumažėjusią jėgą ir uždelstą atsistatymą.

Sarkopenija tapo pasauline sveikatos problema, kuria serga daugiau nei 30 % 60 metų ir vyresnių žmonių, o 80 metų ir vyresnių – iki 50 %, todėl labai padidėja griuvimų ir lūžių rizika; Sportuojančių žmonių raumenų mikro traumos ir autofagijos sutrikimai, kuriuos sukelia pervargimas, gali lengvai sukelti uždelstą raumenų skausmą (DOMS) ir sumažėjusį raumenų jėgą, o tai turi įtakos mankštos našumui ir atsigavimo efektyvumui. Tradiciniai intervencijos metodai (išrūgų baltymai, atsparumo lavinimas) turi apribojimų: išrūgų baltymai koncentruojasi tik į sintezės skatinimą ir negali slopinti nenormalaus skilimo; Mokymas priklauso nuo individualių gebėjimų ir yra sunkiai įgyvendinamas pagyvenusiems ar sužeistiems žmonėms. Todėl natūralių veikliųjų medžiagų, galinčių dvikrypčiai reguliuoti sintezės skilimo balansą, paieška tapo tyrimų tašku raumenų apsaugos srityje.

Žuvies kolageno peptidų milteliai (FCP) is a small molecule peptide mixture prepared by directed enzymatic hydrolysis of deep-sea fish skin and scales. Its molecular weight is mostly concentrated between 500-3000 Da, and it has advantages such as high absorption rate (>90%), mažas alergiškumas ir unikali aminorūgščių sudėtis. Jo pagrindinė ypatybė yra daug glicino (Gly), prolino (Pro) ir hidroksiprolino (Hyp), kurie sudaro daugiau nei 50% viso kiekio ir sudaro būdingą Gly Pro Hyp tripeptidų seką, kuri gali būti signalinė molekulė, reguliuojanti ląstelių metabolizmo kelius.

Pastaraisiais metais atlikti tyrimai atskleidė, kad raumenis apsauginis FCP poveikis viršija tradicinį „mitybos papildymą“ ir gali būti nukreiptas į mTORC1/autofagijos ašies reguliavimą: viena vertus, jis aktyvina mTORC1 kelią, skatina raumenų baltymų sintezę ir raumenų skaidulų hipertrofiją; Kita vertus, jis slopina pernelyg didelę autofagiją, sumažina nenormalų raumenų baltymų degradaciją ir pasiekia dvikryptį „sintezės skatinimo ir degradacijos slopinimo“ balansą. Palyginti su sausumos gyvūnų kolageno peptidais, FCP turi didesnį struktūrinį panašumą su žmogaus raumenų kolagenu (I/III tipas), yra lengviau atpažįstamas raumenų ląstelių, neturi religinių tabu ir didelio saugumo, todėl tinka visoms amžiaus grupėms.

MTORC1 (rapamicino kompleksas 1) ir autofagijos kelias yra pagrindinės antagonistinės ašys, reguliuojančios raumenų sintezę ir degradaciją, ir palaiko raumenų homeostazę per kryžminį pokalbį:
MTORC1: sintetinio metabolizmo „pagrindinis jungiklis“, aktyvuotas fosforilinti pasroviui S6K1 ir 4E-BP1, skatinantis mRNR transliaciją ir raumenų baltymų sintezę; Tuo pačiu metu slopina autofagiją (fosforilinant ULK1 kompleksą) ir sumažina baltymų skaidymą.

Autofagija: pagrindinis katabolizmo kelias, kuris suaktyvinamas maistinių medžiagų trūkumo ar streso metu. Jis skaido pažeistus organelius ir nenormalius baltymus per lizosomas, kad išlaikytų ląstelių energijos balansą; Pernelyg didelė autofagija gali pabloginti normalias raumenų skaidulas ir sukelti raumenų atrofiją.
mTORC1/autofagijos ašies disbalansas yra pagrindinis raumenų pažeidimo mechanizmas: senstant sumažėja mTORC1 aktyvumas ir per daug suaktyvėja autofagija; Autofagijos sutrikimas ir sustiprėjęs degradavimas per didelio fizinio krūvio metu; Nepakankamas mTORC1 aktyvavimas ir atidėtas atstatymas po raumenų sužalojimo. Todėl dvikryptis mTORC1 / autofagijos ašies reguliavimas, siekiant atkurti sintezės degradacijos pusiausvyrą, yra pagrindinė raumenų apsaugos strategija.

Šiame straipsnyje dėmesys sutelkiamas į dvikryptį FCP reguliavimo mechanizmą mTORC1 / autofagijos ašyje. Pagrindinė logika yra ta, kad FCP tiksliai reguliuoja mTORC1 ir autofagijos aktyvumą trimis pagrindiniais būdais: aminorūgščių signalizacija (Gly/Pro/Hyp), receptorių aktyvavimu (integrinas/IGF-1R) ir kelio kryžminiu pokalbiu. Jis palaiko stabilumą fiziologinėmis sąlygomis, skatina sintezę ir degradaciją esant stresui ir pagreitina atstatymą traumų sąlygomis, suteikdamas mokslinį pagrindą ir pritaikymo sprendimus raumenų atrofijai, sportinėms traumoms ir vyresnio amžiaus raumenų apsaugai.

Po mTORC1 aktyvacijos raumenų baltymų sintezę daugiausia skatina du pasroviui skirti tikslai:

P70S6K1 (S6 kinazė 1): fosforilina ribosomų S6 baltymą, skatina ribosomų surinkimą ir mRNR transliacijos išplėtimą ir pirmiausia sintetina susitraukiančius baltymus, tokius kaip aktinas ir miozinas.

4E-BP1 (transliacijos inicijavimą slopinantis faktorius 1): po fosforilinimo jis atsiskiria nuo eIF4E, atpalaiduoja transliacijos inicijavimo faktorių, skatina mRNR transliacijos inicijavimą ir pagreitina raumenų baltymų sintezę.

Be to, mTORC1 aktyvinimas gali sureguliuoti raumenų diferenciacijos veiksnius, tokius kaip MyoD ir Myogenin, skatinti raumenų palydovinių ląstelių proliferaciją ir diferenciaciją, susilieti, kad susidarytų naujos raumenų skaidulos ir pasiekti raumenų hipertrofiją.

Molekulinis mechanizmas ir autofagijos klasifikacija

Autofagija yra medžiagų apykaitos procesas, kurio metu ląstelės per lizosomas skaido pažeistus organelius, nenormalius baltymus ir nereikalingus komponentus. Ji skirstoma į makroautofagiją, mikroautofagiją ir chaperono sukeltą autofagiją (CMA), o makroautofagija yra pagrindinė skeleto raumenų forma.

Pagrindinis autofagijos procesas:

Iniciacija: ULK1 komplekso (ULK1, ATG13, FIP200, ATG101) aktyvavimas inicijuoja autofagosomų membranų formavimąsi;

Branduolys: Beclin1-VPS34 kompleksas katalizuoja PI3P susidarymą, įdarbina su autofagija susijusius baltymus (ATG) ir sudaro autofagijos pirmtakus;

Pratęsimas: ATG5-ATG12-ATG16L1 kompleksas jungiasi prie LC3-PE, pratęsdamas autofagosomos membraną ir įkapsuliuodamas substratą, kurį reikia suardyti;

Lydymosi skaidymas: autofagosomos susilieja su lizosomomis, o turinį skaido lizosomų fermentai, todėl aminorūgštys perdirbamos.

Fiziologinis ir patologinis autofagijos poveikis

Fiziologinė autofagija: Pagrindinio lygio autofagija palaiko raumenų homeostazę, skaido pažeistas mitochondrijas ir netinkamai susilanksčiusius baltymus, apsaugo nuo oksidacinio streso ir baltymų agregacijos bei užtikrina normalią raumenų skaidulų funkciją.

Pernelyg didelė autofagija: streso (alkio, senėjimo, uždegimo) metu autofagija per daug suaktyvėja, degraduoja normalios raumenų skaidulos ir susitraukiantys baltymai, dėl to atsiranda raumenų skaidulų atrofija ir sumažėja raumenų jėga, kuri yra pagrindinis raumenų nykimo mechanizmas.

MTORC1 ir autofagija sudaro tikslų antagonizmą per tiesioginį fosforilinimą, signalo kryžminimą ir dalijimąsi substratu pasroviui, sudarydami raumenų homeostazės „sintezės skilimo jungiklį“:

Tiesioginis slopinimas: Po mTORC1 aktyvacijos ULK1 (Ser757) yra tiesiogiai fosforilinamas, blokuodamas ULK1 komplekso aktyvaciją ir slopindamas autofagijos inicijavimą; Tuo pačiu metu fosforilinkite Beclin1, slopina VPS34 komplekso aktyvumą ir blokuoja autofagosomų branduolių susidarymą.