11.2 Большие мышцы

Успехи в силовых видах спорта напрямую связаны с объемом мышечной ткани. До недавнего времени для ее быстрого наращивания применялись анаболические стероиды. Однако последние открытия генетиков позволяют покончить с этими вредными препаратами раз и навсегда.

Доктор Се-Джин Ли из Университета имени Джонса Хопкинса (США) в экспериментах на мышах доказал, что блокирование двух копий гена миостатина вызывает значительное повышение мышечной массы. Аналогичные генетические аномалии наблюдаются и у мясных пород коров. В июне 2004 года доктор Маркус Шульке из университетской клиники Шарите (ФРГ) описал мальчика с аномально развитой мышечной массой, у которого также были повреждены оба гена миостатина.

На страницах популярного медицинского журнала The New England Journal of Medicine британские ученые предполагают, что активность гена миостатина можно блокировать и у взрослых людей. По их мнению, это позволит лечить мышечные дистрофии, кахексии и возрастные изменения мышечной ткани. Спортсмены же потирают руки в предвкушении нового способа увеличения физической силы.

11.3 Сверхвыносливость

В самый разгар афинской Олимпиады доктор Рональд Эванс из биологического института в Калифорнии на страницах журнала The Public Library of Science Biology объявил о создании мыши-марафонца. В opганизме грызуна был активирован ген «выключатель жира» (его Эванс открыл еще 10 лет назад), после чего резко увеличивалась выработки белка PPAR-delta. Как следствие у мышей-атлетов удвоилось количество «медленных и выносливых» мышечных волокон. Они получили возможность пробегать без остановки 1,8 км, в то время как рекорд обычных мышей — 900 м. Нетрудно представить, какие перспективы в этой связи открываются перед марафонцами, которые получат возможность нарастить нужные мышцы без строгих диет и изнурительных тренировок.

11.4 Стальное сердце

Не менее интересные перспективы открывают гены, отвечающие за функционирование сердечно-сосудистой системы. Санджай Раджагопалан из Мичиганского университета открыл ген роста клеток внутренней поверхности сосудов — vascular endothelial growth factor (VEGF). Первоначально его собирались использовать для лечения атеросклероза. Однако последующие эксперименты показали, что этот ген также весьма эффективен для улучшения кровоснабжения мышц, в том числе и сердечной. Поскольку сердечная мышца выходит из строя в первую очередь, такие исследования имеют для сердца особое значение.

11.5 Миостатин и не только

Генная терапия, способствующая увеличению мышечной массы у пожилых людей, только прокладывает себе дорогу, а спортсмены уже подумывают о том, чтобы использовать это достижение науки в своих целях.

Олимпийские игры, прошедшие в августе в Греции, еще раз продемонстрировали приверженность человечества традициям, начало которым было положено в этой стране более двух тысяч лет назад. Спортсмены мирового уровня соперничали в силе, выносливости, ловкости, умении прыгать выше всех и бегать быстрее всех, но нередко исход соревнований зависел от вещей, весьма далеких от древних олимпийских традиций. Речь идет о допинге, который, несмотря на многочисленные скандалы, стал неотъемлемой частью спортивной жизни. Когда высшей целью является олимпийская медаль, некоторые спортсмены не останавливаются ни перед чем, чтобы обойти соперников на доли секунды или на десятые сантиметра.

Руководители спортивных федераций озабочены возможным появлением особо изощренных форм допинга, которые будет невозможно выявить, и тогда ситуация выйдет из-под контроля. Скоро начнутся клинические испытания новых терапевтических методов восстановления поврежденных мышц у людей, страдающих мышечными заболеваниями. Один из них основан на введении в организм больного синтетического гена, который должен функционировать многие годы, поставляя строительный материал для мышечной ткани, неотличимый от природного.

Однако генная терапия, способная изменить жизнь пожилых людей и больных мышечной дистрофией, заинтересовала и некоторых спортсменов, склонных к применению допинга. Продукты синтетических генов идентичны природным компонентам и присутствуют только в мышечной ткани, не попадая в кровоток, а потому их нельзя обнаружить в пробах крови или мочи. Всемирный антидопинговый комитет (World Anti-Doping Authority, WADA) уже обратился к ученым с просьбой приостановить проникновение генной терапии в сферу спорта.

Может ли генная терапия стать высокотехнологичным способом мошенничества в спорте? Конечно да. Наступят ли времена, когда она станет общедоступной и манипулирование генами для улучшения спортивных показателей получит широкое применение? Возможно. Так или иначе, не исключено, что Олимпийские игры в августе этого года были последними, в которых не участвовали спортсмены, обязанные своими достижениями генному допингу.

В нашем теле есть три типа мышц: гладкие, образующие стенки внутренних органов (например, желудочно-кишечного тракта), скелетные (мы называем их мускулами) и сердечная мышца. У большинства людей в первую очередь выходит из строя сердечная мышца. У меньшей части скелетные мышцы раньше других выходят из строя. С возрастом человеку становится труднее сохранять равновесие, он чаще падает. А если при падении происходит перелом бедренного сустава, то больному приходится долго соблюдать постельный режим, и мышцы слабеют окончательно.

Возрастные изменения скелетных мышц характерны для всех млекопитающих и связаны с неспособностью стареющего организма ликвидировать повреждения, накапливающиеся при естественных нагрузках. Интересно, что эти модификации напоминают функциональные и физические нарушения, наблюдающиеся при заболеваниях под общим названием мышечная дистрофия (МД), хотя происходят они гораздо медленнее.

Обзор

• Процессы роста мышц и устранения возникающих в них повреждений регулируются особыми сигнальными молекулами, образованием которых управляют специфические гены. Мышечную ткань, утраченную с возрастом или в результате заболевания, можно восстановить, если ввести в организм ген, ответственный за повышение или понижение уровня соответствующих сигнальных молекул.

• Спортсмены могут использовать этот метод для наращивания мышц, повышения их упругости и прочности, причем подобный допинг невозможно выявить.

• Когда генная терапия войдет в повседневную практику, предотвратить злоупотребление ею будет крайне трудно.

Одна из наиболее серьезных и часто встречающихся форм МД — мышечная дистрофия Дюшенна. Это наследственное заболевание, связанное с мутацией в гене белка дистрофина, который защищает мышечные волокна от повреждений, возникающих при их работе. Обычно мышцы хорошо справляются с такими деформациями, но в отсутствие дистрофина регенеративные системы организма не успевают их ликвидировать, и процессы репарации замедляются. В результате и при мышечной дистрофии Дюшенна, и при старении мышечные волокна отмирают и заменяются фиброзной или жировой тканью.

В отличие от этого, уменьшение массы скелетных мышц у космонавтов, длительное время находящихся в условиях невесомости, и у лежачих больных обусловливается полным выключением процессов регенерации и роста мышц, а также одновременным ускорением апоптоза (запрограммированной гибели клеток). Этот феномен, известный под названием дисфункциональной атрофии, до конца не изучен. Метаболические процессы в скелетных мышцах очень энергоемки, организму выгодно поддерживать строгое соответствие между размерами мышц и их активностью, с тем, чтобы не расходовать энергию впустую. Скелетные мышцы крайне чувствительны к изменению функциональных требований. При длительном отсутствии физической нагрузки они истончаются, а если нагрузка слишком велика, гипертрофируются. Физическая деятельность запускает в них целый каскад сигнальных механизмов, и в результате возрастает масса волокон, а в исключительны\ случаях формируются новые.