Влияние тренировки на накопление в мышцах тех или иных видов белка

Теоретически увеличение содержания белка в мышцах возможно как благодаря активизации синтеза белка, так и благодаря снижению скорости его распада. Однако, достоверно установлено, что интенсивная работа мышц активизирует катаболизм белка в мышечной ткани, при этом повышенный уровень распада белка может наблюдаться вплоть до нескольких дней после тренировки. А это, в свою очередь, означает, что увеличение содержания белка в мышцах под воздействием тренировки никак не может быть следствием снижения интенсивности катаболических процессов, следовательно, тренировка должна активизировать синтез белка в большей степени, чем его распад.

Последнее утверждение на данный момент является истиной, не подвергающейся сомнению, тем не менее, сами механизмы воздействия тренировки на процессы синтеза белка в мышцах до настоящего времени в достаточно полной мере еще не изучены и являются предметом дискуссий.

В очень грубом приближении процесс синтеза белка можно описать нижеследующей схемой.

В каждой клетке человеческого организма, в том числе и мышечной, имеется ядро, внутри которого заключена молекула ДНК. В молекуле ДНК записана информация о строении всех белков организма. Так как отличает один вид белка от другого лишь последовательность аминокислот в аминокислотной цепочке белка, то именно последовательность аминокислот в молекуле того или иного белка закодирована в ДНК. Участок ДНК, содержащий информацию о строении одного вида белка, принято называть геном. При необходимости синтезировать в клетке определенный белок, с гена данного белка снимается особая копия, называемая матричной РНК, затем РНК выходит из ядра в клетку, и далее на РНК как на шаблоне выстраивается молекула белка. Строительство белка осуществляется путем соединения друг с другом свободных аминокислот, имеющихся в клетке, в том порядке, который «записан» в РНК. Молекула РНК используется при строительстве белка не как расходный материал, а как чертеж, план строительства, потому на основе одной молекулы РНК может быть собрано множество молекул белка, но, понятно, что чем больше РНК в клетке, тем большее количество молекул белка может собираться одновременно. К тому же РНК имеет тенденцию со временем распадаться, и для непрерывности синтеза белка требуется постоянное восполнение молекул РНК в клетке.

В итоге интенсивность синтеза того или иного белка в клетке зависит от интенсивности синтеза соответствующей РНК в ядре клетки, то есть, от частоты считывания РНК с гена данного белка. Ядра любой клетки человеческого организма имеют одинаковый набор генов, то есть, содержат информацию обо всех белках организма (порядка 100000 генов), однако большинство генов в клетках неактивно, и лишь на небольшой части генов происходит синтез РНК. Так, в мышечных клетках активируется считывание РНК с генов миозина и актина, генов иных белков, характерных для мышечной клетки, а вот гены других видов белка, например, белков крови или белков соединительной ткани, в клетках мышц «молчат». Да и активность «мышечных» генов, в мышечных клетках также не постоянна и может изменяться в зависимости от условий жизнедеятельности мышц. Тот факт, что свойства мышц под воздействием тренировки могут изменяться, то есть, может изменяться относительное содержание тех или иных видов белка в мышце, свидетельствует о том, что тренировка воздействует именно на механизмы синтеза РНК, активируя считывание РНК с нужных генов. И действительно, во множестве экспериментов отмечено резкое усиление синтеза различных видов РНК в мышечных клетках в первые часы после тренировки.

По-видимому, основываясь на приведенных выше фактах и соображениях, ученые достаточно давно пришли к заключению, что тренировка способствует выработке в мышцах определенных веществ – так называемых факторов-регуляторов, активирующих синтез РНК в ядрах мышечных клеток, благодаря чему после тренировки в мышцах активизируется синтез белка, а при регулярных тренировках наблюдается накопление белков в мышцах, то есть, гипертрофия мышц. Считается, что стероидные гормоны, проникающие в мышечную клетку и соединяющиеся со стероидными рецепторами, воздействуют на ядерную ДНК, активируют синтез РНК некоторых мышечных белков, тем самым усиливая синтез белка в мышцах.

В дальнейшем, я не буду постоянно описывать всю истинную последовательность событий, приводящих к синтезу белковых молекул в клетке. Весь данный процесс, начиная с синтеза РНК в ядре клетки и заканчивая сборкой белковой молекулы в саркоплазме клетки, я для краткости буду называть «синтезом белка ядром клетки», при этом следует помнить, что само ядро вовсе не синтезирует белок, а лишь управляет его синтезом. Данный прием позволит мне более кратко и понятно для читателя сформулировать некоторые важные мысли. Так, в частности, описанную выше схему гипертрофии мышц под воздействием тренировки можно будет заменить следующим кратким утверждением: во время интенсивных мышечных сокращений в мышцах вырабатывается ряд факторов регуляторов, воздействующих на ядра мышечных клеток, что приводит к ускорению «синтеза белка данными ядрами» и в дальнейшем к гипертрофии мышц.

Многие ученые, занимающиеся проблемами спорта (во всяком случае, в России), до сих пор убеждены именно в таком механизме мышечной гипертрофии, что подтверждается как статьями данных ученых, так и содержанием современных учебников по биохимии спорта. Вместе с тем, совокупность накопленных к настоящему времени экспериментальных фактов свидетельствует о том, что представления, согласно которым гипертрофия мышц является следствием интенсификации «синтеза белка ядрами» мышечных клеток, крайне далеки от истинного положения дел.