Рибен колаген пептид на прах

Скелетните мускули са най-големият моторен и метаболитен орган в човешкото тяло, съставляващ 40% -50% от телесното тегло. Неговата функция зависи от динамичния баланс между синтеза на мускулен протеин (MPS) и разграждането на мускулен протеин (MPB). При нормални физиологични условия, скоростите на синтез и разграждане са еднакви, поддържайки стабилна мускулна маса и сила; Но при стресови условия като стареене, упражнения с висок интензитет, недохранване и заболяване, балансът се нарушава: инхибирането на пътя на mTORC1 води до намаляване на MPS, прекомерното активиране на автофагията води до увеличаване на MPB, което в крайна сметка води до мускулна атрофия, изтъняване на мускулните влакна, намалена сила и забавено възстановяване.

Саркопенията се е превърнала в глобален здравен проблем, с честота на заболеваемост от над 30% при хора на 60 и повече години и до 50% при тези на 80 и повече години, което значително увеличава риска от падане и фрактури; В спортната популация мускулните микронаранявания и нарушенията на аутофагията, причинени от претрениране, могат лесно да доведат до мускулна болезненост със забавено начало (DOMS) и намалена мускулна сила, засягайки изпълнението на упражненията и ефективността на възстановяване. Традиционните методи за интервенция (суроватъчен протеин, тренировки за устойчивост) имат ограничения: суроватъчният протеин се фокусира само върху насърчаването на синтеза и не може да инхибира необичайното разграждане; Обучението разчита на индивидуалните способности и е трудно за прилагане при възрастни или ранени популации. Ето защо търсенето на естествени активни съставки, които могат двупосочно да регулират баланса на разграждането на синтеза, се превърна в гореща изследователска точка в областта на мускулната защита.

Рибен колаген пептид на прах (FCP) is a small molecule peptide mixture prepared by directed enzymatic hydrolysis of deep-sea fish skin and scales. Its molecular weight is mostly concentrated between 500-3000 Da, and it has advantages such as high absorption rate (>90%), ниска алергенност и уникален аминокиселинен състав. Основната му характеристика е богата на глицин (Gly), пролин (Pro) и хидроксипролин (Hyp), представляващи над 50% от общото количество, образувайки характерна Gly Pro Hyp трипептидна последователност, която може да служи като сигнална молекула за регулиране на клетъчните метаболитни пътища.

През последните години изследванията установиха, че защитният мускулен ефект на FCP надхвърля традиционните „хранителни добавки“ и може да се насочи към регулирането на оста mTORC1/автофагия: от една страна, той активира пътя на mTORC1, насърчава синтеза на мускулен протеин и хипертрофията на мускулните влакна; От друга страна, той инхибира прекомерната автофагия, намалява анормалното разграждане на мускулните протеини и постига двупосочен баланс на "насърчаване на синтеза и инхибиране на разграждането". В сравнение с колагеновите пептиди от земни животни, FCP има по-голяма структурна прилика с човешкия мускулен колаген (тип I/III), по-лесно се разпознава от мускулните клетки и няма религиозни табута и висока безопасност, което го прави подходящ за всички възрастови групи.

MTORC1 (рапамицин комплекс 1) и пътят на автофагията са основните антагонистични оси, регулиращи мускулния синтез и разграждане, и поддържат мускулната хомеостаза чрез кръстосано говорене:
MTORC1: „главният превключвател“ на синтетичния метаболизъм, активиран да фосфорилира надолу по веригата S6K1 и 4E-BP1, насърчавайки транслацията на иРНК и синтеза на мускулен протеин; Едновременно инхибиране на автофагията (чрез фосфорилиране на ULK1 комплекс) и намаляване на разграждането на протеина.

Автофагия: основен път на катаболизъм, който се активира по време на дефицит на хранителни вещества или стрес. Той разгражда увредени органели и анормални протеини чрез лизозоми, за да поддържа клетъчния енергиен баланс; Прекомерната автофагия може да разруши нормалните мускулни влакна, което води до мускулна атрофия.
Дисбалансът на оста mTORC1/автофагия е основният механизъм на мускулно увреждане: активността на mTORC1 намалява и автофагията се активира свръхактивно по време на стареене; Нарушение на аутофагията и повишена деградация по време на прекомерно физическо натоварване; Недостатъчно активиране и забавено възстановяване на mTORC1 след мускулно нараняване. Следователно, двупосочната регулация на оста mTORC1/автофагия за възстановяване на баланса на деградацията на синтеза е основната стратегия за защита на мускулите.

Тази статия се фокусира върху двупосочния регулаторен механизъм на FCP по оста mTORC1/автофагия. Основната логика е, че FCP прецизно регулира mTORC1 и активността на автофагията чрез три основни пътя: сигнализиране на аминокиселини (Gly/Pro/Hyp), активиране на рецептора (интегрин/IGF-1R) и кръстосано говорене на пътя. Той поддържа стабилност при физиологични условия, насърчава синтеза и разграждането при стрес и ускорява възстановяването при условия на нараняване, осигурявайки научна основа и решения за приложение при мускулна атрофия, спортни травми и защита на мускулите в напреднала възраст.

След активиране на mTORC1, синтезът на мускулен протеин се управлява главно от две цели надолу по веригата:

P70S6K1 (S6 киназа 1): фосфорилира рибозомния S6 протеин, насърчава сглобяването на рибозома и удължаването на транслацията на иРНК и преференциално синтезира контрактилни протеини като актин и миозин.

4E-BP1 (инхибиторен фактор 1 на иницииране на транслацията): След фосфорилиране той се дисоциира от eIF4E, освобождавайки фактор на иницииране на транслацията, насърчавайки инициирането на транслацията на иРНК и ускорявайки синтеза на мускулен протеин.

В допълнение, активирането на mTORC1 може да регулира нагоре фактори на мускулна диференциация като MyoD и Myogenin, да насърчи пролиферацията и диференциацията на мускулни сателитни клетки, да се слее за образуване на нови мускулни влакна и да постигне мускулна хипертрофия.

Молекулен механизъм и класификация на автофагията

Автофагията е метаболитен процес, при който клетките разграждат увредени органели, анормални протеини и излишни компоненти чрез лизозоми. Разделя се на макроавтофагия, микроавтофагия и медиирана от шаперон аутофагия (CMA), като макроавтофагията е основната форма в скелетните мускули.

Основният процес на автофагия:

Иницииране: Активирането на ULK1 комплекс (ULK1, ATG13, FIP200, ATG101) инициира образуването на автофагозомна мембрана;

Нуклеация: Комплексът Beclin1-VPS34 катализира генерирането на PI3P, набира протеини, свързани с автофагия (ATG) и образува прекурсори на автофагия;

Удължаване: Комплексът ATG5-ATG12-ATG16L1 се свързва с LC3-PE, разширявайки автофагозомната мембрана и капсулирайки субстрата, който ще бъде разграден;

Разграждане чрез сливане: Автофагозомите се сливат с лизозоми и съдържанието се разгражда от лизозомни ензими, което води до рециклиране на аминокиселини.

Физиологични и патологични ефекти на автофагията

Физиологична аутофагия: Аутофагията на основно ниво поддържа мускулната хомеостаза, разгражда увредените митохондрии и неправилно нагънатите протеини, предотвратява оксидативния стрес и агрегацията на протеини и осигурява нормална функция на мускулните влакна.

Прекомерна аутофагия: По време на стрес (глад, стареене, възпаление), аутофагията е свръхактивирана, разграждайки нормалните мускулни влакна и контрактилни протеини, което води до атрофия на мускулните влакна и намалена мускулна сила, което е основният механизъм на разпадането на мускулите.

MTORC1 и аутофагията образуват точен антагонизъм чрез директно фосфорилиране, пресичане на сигнала нагоре по веригата и споделяне на субстрат надолу по веригата, образувайки „превключвател за разграждане на синтеза“ за мускулна хомеостаза:

Директно инхибиране: След активиране на mTORC1, ULK1 (Ser757) е директно фосфорилиран, блокирайки активирането на ULK1 комплекс и инхибирайки инициирането на автофагия; Едновременно фосфорилира Beclin1, инхибира активността на комплекс VPS34 и блокира нуклеацията на автофагозома.