Как йога подобрява вашата гъвкавост? В историята на корицата на Cell от 13 март професорът по биологични науки от Колумбийския университет Хулио Фернандес и екипът съобщават за откриването на нова форма на механична памет, която приспособява еластичността на мускулите към тяхната история на разтягане.

открит

Използвайки високо чувствителни микроскопи с атомна сила, изследователите откриха химическа реакция, която увеличава еластичността на мускулните протеини. Важно е, че тази реакция е насочена към молекули, които са били изложени на сила на разтягане. Това откритие променя нашето разбиране за това как мускулите реагират на разтягане и може да доведе до нови лечения на мускулни разстройства.

„Открихме ефективен начин за настройка на еластичността на мускулите“, казва Палав Косури, един от водещите автори. "Първо наблюдавахме ефекта на молекулярно ниво и след това го тествахме чак до човешката тъкан."

Хулио Фернандес прекарва близо две десетилетия в изучаване на молекулярния произход на мускулната еластичност, въвеждайки едномолекулни техники, които днес са широко използвани за изучаване на механиката на молекулите. По-специално една молекула привлече вниманието му: протеин, наречен титин. Най-големият протеин в организма, титинът е и основният източник на пасивна мускулна еластичност. Всяка молекула титин се състои от дълга верига от сгънати снопове, наподобяващи въже със стотици възли. Титин традиционно се разглежда като пасивно структурно скеле за мускули; изследванията, направени в лабораторията на Фернандес, обаче разкриват, че титинът има повече, отколкото изглежда на пръв поглед. „Титинът е механичен компютър, който осигурява правилния еластичен изход за всеки отделен мускул в тялото ни, включително сърцето“, казва Фернандес. „Увереността, че този компютър работи с оптимална производителност, е сред най-страшните предизвикателства, с които човешкото тяло трябва да се справи“.

В новото проучване водещите автори Хорхе Алегре-Цеболада и Косури изследват как еластичността на титина се влияе от окисляването. Нивата на окисление се увеличават по време на мускулна активност като естествена последица от повишения метаболизъм. Изследователите установили, че титинът съдържа необичайно голям брой горещи точки за окисляване - места, които са склонни към окисляване, но че повечето от тези петна са скрити в молекулярните гънки и следователно са неактивни. Разтягането на мускула обаче може да принуди титина да се разгъне. Авторите установяват, че подобно разгъване разкрива горещите точки, причинявайки титин да става все по-чувствителен към окисляване при разтягане. Заинтригуван от това наблюдение, екипът се зае да изследва какво се случва с титина, след като той се окисли. Те се фокусираха върху една от най-често срещаните форми на окисление, наречена глутатионилиране.

Изследователите отбелязват, че както са очаквали, механичната сила е разнищила сгънатите снопове в титина и е позволила глутатионилирането. Изненадата дойде, когато откриха, че този тип окисление заключва сноповете в разгънато състояние, причинявайки драстично скованост на титина. При липса на окисление механичната сила може да генерира само преходни промени в еластичността, които продължават най-много няколко секунди. Ефектът от механична сила в комбинация с глутатионилиране обаче е много по-устойчив - сковаността на молекулите на титина може да бъде възстановена само чрез обръщане на окислението.

Събирането на тези парчета може да обясни защо комбинацията от упражнения и разтягане води до дълготрайно, но обратимо увеличаване на гъвкавостта. Упражнението улеснява окислителните реакции, но разтягането подготвя мускула за окисляване. След като настъпят реакции на окисление, те блокират мускулните протеини в разгънато състояние и предизвикват трайно повишаване на тяхната еластичност. Мускулът се връща към нормалното, когато мускулните клетки естествено премахват окислението, което може да отнеме няколко часа. „Като почитател на йога, вярвам, че започваме да разбираме увеличаването на гъвкавостта, предизвикано от йога“, казва Алегре-Чеболада. „Поза като куче, обърнато надолу, е много ефективен начин за разгъване на възлите в титина, позволявайки модификации, които карат протеина да запомни, че трябва да остане разгънат и мек.“ Фернандес и екипът предполагат, че този вид механична памет може да бъде обща характеристика на повечето еластични тъкани.

Клинично откритието посочва потенциала за използване на биохимични средства за промяна на мускулната еластичност. Подобна фармакологична настройка на мускулната механика може да доведе до нови лечения за сърдечни заболявания и други състояния, които засягат еластичността на мускулите, включително разширена кардиомиопатия, една от най-честите причини за сърдечна недостатъчност при младите хора. „Това е първоначално откритие, но последиците са много вълнуващи“, казва Косури. "И това показва, че имаме още много да научим за това как наистина работят мускулите ни."