Таблетки сменят тренажеры

Вещество AICAR повышает физические способности на 44% без тренировок

Пётр Смирнов

Не ходить в тренажерный зал и при этом оставаться в спортивной форме скоро станет возможным. Ученые нашли вещества, способные усилить потребление мышечными клетками жиров, а при продолжительном приеме — на 44% увеличить спортивные показатели. Правда, пока только в стенах лаборатории и только у мышей. Зато уже готовы тесты, способные искать аналоги препаратов в крови и моче спортсменов.

Человечество постепенно набирает вес, и просиживание часов за монитором или телеэкраном вовсе не способствует оздоровлению организма. Основная причина того, что мышцы дряхлеют, всё-таки не в нехватке времени, а в отсутствии попыток посещать тренажерные залы, бассейны или парковые дорожки.

Возможно, справиться с этой эпидемией помогут ученые и врачи, непрерывно ищущие средства борьбы с напастью — жаль, не в области психотерапии, заставляющей лентяев вставать на тренажеры. Неплохие результаты уже достигнуты в косметической хирургии, диетологии, генетике и биохимии.

Рональд Эванс и его коллеги-биохимики из Медицинского института имени Говарда Хьюза остались верны своей специальности и

нашли химические соединения, способные заменить недели тренировок.

Их принципиальное отличие от существующего допинга в том, что они не просто улучшают спортивные показатели, а обладают таким же эффектом на мышцы, как и изнурительные занятия спортом.

Несколько недель «на таблетках» усиливают способность мышечных клеток сжигать жиры и работать без устали, приводят к изменению экспрессии многочисленных генов. Но главное – они увеличивают спортивные показатели; по крайней мере у лабораторных мышей. Лабораторные названия чудо-веществ — AICAR и GW1516, и, как отдельно отметили ученые, ни коммерческих наименований, ни аналогов для фармацевтического рынка пока не существует.

Прием AICAR дает 44% увеличение марафонских способностей грызунов по сравнению с их коллегами, GW1516 – все 68%, но уже в сравнении с «тренированными» мышами. Правда, второй вариант больше подойдет тем, у кого всё-таки хватает силы воли для занятий – он работает лишь в сочетании нагрузки.

Исследования начались ещё в 2004 году, когда Эванс и его коллеги создали генетически модифицированных мышей, способных пробежать в два раза дольше своих родителей. Эти «марафонцы» обладали феноменальной устойчивостью к набору веса, даже при кормлении высококалорийной пищей. Это обеспечивалось низким уровнем в крови грызунов сахара и триглицеридов – компонентов жиров, что, как ни странно, сочеталось с феноменальными спортивными способностями. Эффект был достигнут с помощью модификации гена PPAR-δ, регулирующего многочисленные другие гены обмена веществ. Усиление его активности сместило «пищевые пристрастия» мышечных клеток с глюкозы на жиры.

Несколько лет назад те же специалисты разработали метод генной инженерии, позволяющий изменить гены в клетках уже взрослого организма. Но из-за технических трудностей и невозможности проведения экспериментов на людях ученые продолжили свои изыскания в традиционном, фармакологическом русле.

Последний этап начался с тестирования GW1516. Генетический анализ взрослых мышей, получавших GW1516 в течение 5 недель, показал, что мышцы реагируют на препарат. «Но когда мы провели физические испытания, то не увидели ни малейших изменений, ни на процент», — признался Эванс.

Оказалось, что дело в тренировках.

Стоило добавить в расписание дня одной из тестируемых групп занятия спортом по 30 минут каждый будний день в течение четырех недель, как сразу обнаружилась разница. Естественно, и получавшие, и не получавшие GW1516 стали гораздо выносливей нетренированных собратьев. Вот только исследуемый препарат повысил эффект аж на 68% - в сравнении с теми тренировавшимися, кто препарат не получал.

Неизвестно, посещали ли авторы работы спортзал, но на этом их поиски не остановились, ведь заменить упражнения таблетками GW1516 не удалось.

При физической нагрузке мышечные клетки потребляют энергию в виде универсальной молекулы АТФ, превращая её в АМФ. Поскольку в «сытой» клетке АМФ очень мало, то это является стимулом для того, чтобы начать использовать «альтернативные» источники энергии, в данном случае – жиры. Кроме того, понижается уровень сахара в крови, повышается чувствительность клеток к инсулину, да и весь обмен веществ усиливается. Достигается это за счет изменения активности генов, в первую очередь – мышц и печени, не обходится и без вышеупомянутого PPAR-δ.

Проследившие весь этот каскад ученые нашли вещество, похожее на АМФ по своему сигнальному действию. Им оказался AICAR, повысивший показатели на 44% безо всяких тренировок.

Вопросы применения, особенно актуальные в свете предстоящей Олимпиады в Пекине, тоже не остались без внимания Эванса. Как объяснил ученый в комментарии к публикации в Cell, их изобретение, в первую очередь, предназначено для борьбы с тучностью и сопутствующими метаболическими нарушениями. Возможен определенный эффект при мышечных дистрофиях; на пользу пойдет прием и лежачим пациентам, по состоянию здоровья не способным заниматься — тем более, что в их случае раннее начало терапии предотвратит осложнения лежачего образа жизни.

Эванс не исключает использование пока не созданных готовых препаратов и здоровыми людьми, желающими улучшить свои показатели.

Он предлагает сразу два варианта: «если вам нравятся упражнения, то вы можете улучшить свои показатели с помощью аналогов GW1516 … если же вы предпочитаете просто принимать таблетки, то вам подойдет AICAR».

Хромато-масс-спектрометрия

методика анализа состава различных , сочетающий в себе методы хроматографии и масс-спектрометрии.

Сочетание хроматографии с масс-спектрометрией является идеальной методикой для того, чтобы определить сколько компонентов составляют органическое вещество или смесь органических веществ, узнать какие это компоненты (идентифицировать их) и узнать сколько каждого соединения содержится в смеси.

Хроматография - метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной и подвижной (элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

Масс-спектрометрия - физический метод, основанный на измерении массы заряженных частиц материи, используется для анализа вещества в течение почти 100 лет начиная с основополагающих опытов Томсона в 1912 году.

Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, а масс-спектрометрия непосредственно детектирует сами частицы вещества. Масс-спектрометрия измеряет их массы, вернее отношение массы к заряду. Для этого используются законы движения заряженных частиц материи в магнитном или электрическом поле. Масс-спектр — это просто рассортировка заряженных частиц по отношениям массы к заряду.

Атомы химических элементов имеют специфическую массу. Таким образом, точное определение массы анализируемой молекулы, позволяет определить е элементный состав (см. элементный анализ). Масс-спектрометрия также позволяет получить важную информацию об изотопном составе анализируемых молекул (см. изотопный анализ).

Первое, что надо сделать для того, чтобы получить масс-спектр, превратить нейтральные молекулы и атомы, составляющие любое органическое или неорганическое вещество, в заряженные частицы — ионы. Этот процесс называется ионизацией и по-разному осуществляется для органических и неорганических веществ. Вторым необходимым условием является перевод ионов в газовую фазу в вакуумной части масс спектрометра. Глубокий вакуум обеспечивает беспрепятственное движение ионов внутри масс-спектрометра, а при его отсутствии ионы рассеются и рекомбинируют (превратятся обратно в незаряженные частицы).

Полученные при ионизации ионы с помощью электрического поля переносятся в масс-анализатор. Там начинается второй этап масс- спектрометрического анализа — сортировка ионов по массам (точнее по отношению массы к заряду, или m/z).

последним элементом описываемого нами упрощенного масс-спектрометра, является детектор заряженных частиц. Первые масс-спектрометры использовали в качестве детектора фотопластинку. Сейчас используются динодные вторично-электронные умножители, в которых ион, попадая на первый динод, выбивает из него пучок электронов, которые в свою очередь, попадая на следующий динод, выбивают из него ещ большее количество электронов и т. д. Другой вариант — фотоумножители, регистрирующие свечение, возникающее при бомбардировке ионами люминофора. Кроме того, используются микроканальные умножители, системы типа диодных матриц и коллекторы, собирающие все ионы, попавшие в данную точку пространства (коллекторы Фарадея).

Вопросы привыкания и зависимости остались за рамками исследования. Зато ученые уже создали высокочувствительный тест, способный с помощью масс-спектрометрии регистрировать ничтожно малые количества веществ и их производных в крови и моче. Он уже опробован на мышах, и теперь ученые сотрудничают с Международным антидопинговым агентством для сертификации человеческого аналога процедуры. В любом случае все анализы, собранные на Олимпиаде в Пекине, пройдут ретроспективное исследование на эти вещества.

Какие новые соединения исследует сейчас лаборатория Эванса, неоднократно «отличившаяся» генетическими и биохимическими прорывами в этой области, остается только предполагать.