Временная динамика маркеров жизненного цикла митохондрий при острой и хронической перегрузке подошвенной мышцы крыс

Гипертрофия скелетных мышц обычно сопровождается переходом от быстрого к медленному фенотипу как у человека, так и у грызунов. Парадоксально, но такой сдвиг не сопровождается ожидаемым увеличением содержания митохондрий и уровня маркеров аэробного обмена, характерных для медленного фенотипа мышц. Чтобы изучить временную динамику ответа жизненного цикла митохондрий (биогенеза, окислительного фосфорилирования, деления и слияния, митофагии и аутофагии) на гипертрофические стимулы, в этом исследовании применили модель функциональной перегрузки у взрослых самок крыс и оценили реакцию подошвенной мышцы через 1 и 10 недель. Как и ожидалось, абсолютная масса подошвенной мышцы увеличилась примерно на 12% через 1 неделю и на 26% через 10 недель после функциональной перегрузки. Через 10 недель перегрузки содержание изоформ тяжелой цепи миозина типов I и IIa в подошвенной мышце значимо увеличилось на 116% и 17% соответственно. Хотя при острой перегрузке в целом повышались уровни белковых маркеров, связанных с биогенезом митохондрий, этот ответ неожиданно сохранялся и после 10 недель перегрузки, когда гипертрофия мышц начинала выходить на плато. Кроме того, раннее повышение маркеров митофагии и аутофагии при острой перегрузке к 10-й неделе нормализовалось, что указывает на условия, благоприятствующие биогенезу митохондрий для удовлетворения аэробных потребностей подошвенной мышцы. Мы также выявили значимое повышение экспрессии кодируемых митохондриальным, но не ядерным геномом белков окислительного фосфорилирования, а также пептидов humanin и MOTS-c при хронической, но не острой перегрузке. В совокупности временная динамика маркеров жизненного цикла митохондрий указывает на усиление биогенеза и экспрессии митохондриальных белков, что может обеспечивать энергетические потребности и/или повышенное нервное вовлечение скелетной мышцы при хронической перегрузке.