Wysiłek pomaga mięśniom - teraz wiemy dlaczego

O korzystnym wpływie aktywności fizycznej na stan naczyń krwionośnych słyszeli chyba wszyscy. Mimo to do niedawna ciągle nie było wiadomo, dlaczego tak się dzieje. Teraz, dzięki badaniom wykonanym na Uniwersytecie Rochester, poznaliśmy odpowiedź na to pytanie. Stawka jest wysoka, bo aż 10 milionów osób w samych Stanach Zjednoczonych cierpi z powodu chorób obwodowych naczyń krwionośnych.

Od pewnego czasu wiadomo, że sygnały pobudzające krążenie krwi w jednej tkance powodują pobudzenie rozwoju innych. Budzi to nadzieję na stworzenie leku, który - poprzez naśladowanie efektów wywołanych przez aktywność fizyczną - mógłby przyspieszyć gojenie ran i poprawić stan naczyń krwionośnych.

Rozwiązanie zagadki tkwi w miejscu, gdzie nieliczni spodziewaliby się je znaleźć: poza komórkami. Chodzi o tzw. macierz pozakomórkową (ECM, od ang. Extracellular Matrix). Jest to złożona sieć białek, tworząca otoczenie komórek i swoiste "rusztowanie" determinujące strukturę tkanki. W zależności od składu ECM, może ona współtworzyć wiele tkanek: od twardej i sztywnej tkanki kostnej po miękką tkankę łączną, tworzącą strukturę miękkich i delikatnych organów wewnętrznych. Do niedawna sądzono, że jedyną funkcją macierzy pozakomórkowej jest właśnie tworzenie podpory dla otaczających komórek. Okazuje się jednak, że ECM jest także istotnym ogniwem łańcuchu sygnalizacji odbywającej się wewnątrz tkanki.

Kolejnym istotnym odkryciem dokonanym w ostatnich latach jest zrozumienie wpływu siły fizycznej na rozwój tkanek. Odkryto np., że regularne podnoszenie dużych ciężarów może powodować pogrubienie kości, a nacisk wywoływany przez przepływającą szybko krew może spowodować wzrost elastyczności naczyń, chroniąc przed arteriosklerozą.

Zdobyte informacje skłoniły badaczy do zbadania mechanizmu, który powoduje zmianę "zachowania" ECM w wyniku przyłożenia siły fizycznej. Okazuje się, że odkształcanie mięśni szkieletowych przez wysiłek zmienia kształt cząsteczek białka zwanego fibronektyną. To z kolei skutkuje wysłaniem lokalnego sygnału, powodującego rozluźnienie mięśni gładkich otaczających naczynia krwionośne. Dzięki temu naczynie rozszerza się, a przepływ krwi przez mięśnie przyspiesza.

Co ciekawe, odkryto także fragment cząsteczki fibronektyny, który wywołuje taką reakcję. Jest to grupa aminokwasów zdolna do bezpośredniej interakcji z otaczającymi komórkami i generująca biochemiczny sygnał powodujący rozluźnienie mięśni naczyń. Zmiana kształtu cząsteczki białka powoduje "wyeksponowanie" tego miejsca, normalnie ukrytego wewnątrz struktury, i uruchomienie kaskady sygnałów. Udowodniono także, że zablokowanie tego "aktywnego miejsca" fibronektyny przez przeciwciało blokuje przesyłanie sygnału i nie dochodzi do rozluźnienia mięśniówki naczyń.

Odkrycie naukowców z Uniwersytetu Rochester może być istotne głównie dla osób, które z powodu chorób lub podeszłego wieku są niezdolne do intensywnego wysiłku, lecz stan naczyń krwionośnych zagraża ich zdrowiu. Być może odpowiednie naśladowanie funkcji fibronektyny wspomoże także gojenie rozległych ran, czyli proces zależny od wydajnego przepływu krwi, dostarczającej tkance substancji niezbędnych do odbudowy.

aktywność fizyczna naczynia krwionośne stan macierz pozakomórkowa ECM siła fizyczna fibronektyna