Riblji kolagen peptidni prah

Skeletni mišić je najveći motorni i metabolički organ u ljudskom tijelu, koji čini 40% -50% tjelesne težine. Njegova funkcija ovisi o dinamičkoj ravnoteži između sinteze mišićnih proteina (MPS) i degradacije mišićnih proteina (MPB). U normalnim fiziološkim uslovima, stope sinteze i razgradnje su jednake, održavajući stabilnu mišićnu masu i snagu; Ali u uvjetima stresa kao što su starenje, vježbanje visokog intenziteta, pothranjenost i bolesti, ravnoteža je poremećena: inhibicija mTORC1 puta dovodi do smanjenja MPS-a, prekomjerna aktivacija autofagije dovodi do povećanja MPB, što na kraju rezultira atrofijom mišića, stanjivanjem mišićnih vlakana, smanjenom snagom popravka i odgodom.

Sarkopenija je postala globalni zdravstveni problem, sa stopom incidencije od preko 30% kod ljudi starijih od 60 godina i do 50% kod onih od 80 i više godina, značajno povećavajući rizik od padova i prijeloma; U sportskoj populaciji, mikro ozljede mišića i poremećaji autofagije uzrokovani pretreniranošću mogu lako dovesti do odloženog početka bolova u mišićima (DOMS) i smanjene mišićne snage, utičući na performanse vježbanja i efikasnost oporavka. Tradicionalne metode intervencije (whey protein, trening otpornosti) imaju ograničenja: whey protein se fokusira samo na promoviranje sinteze i ne može inhibirati abnormalnu degradaciju; Obuka se oslanja na individualne sposobnosti i teško je implementirati za starije ili povrijeđene populacije. Stoga je potraga za prirodnim aktivnim sastojcima koji mogu dvosmjerno regulirati ravnotežu degradacije sinteze postala žarište istraživanja u području zaštite mišića.

Riblji kolagen peptidni prah (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%), niske alergenosti i jedinstvenog sastava aminokiselina. Njegova osnovna karakteristika je bogata glicinom (Gly), prolinom (Pro) i hidroksiprolinom (Hyp), koji čine preko 50% ukupnog broja, formirajući karakterističnu Gly Pro Hyp tripeptidnu sekvencu koja može poslužiti kao signalni molekul za regulaciju ćelijskih metaboličkih puteva.

Posljednjih godina, istraživanja su otkrila da zaštitni učinak FCP-a na mišiće nadilazi tradicionalne "dodatke ishrani" i može ciljati na regulaciju osi mTORC1/autofagije: s jedne strane, aktivira mTORC1 put, potiče sintezu mišićnih proteina i hipertrofiju mišićnih vlakana; S druge strane, on inhibira pretjeranu autofagiju, smanjuje abnormalnu degradaciju mišićnih proteina i postiže dvosmjernu ravnotežu "promoviranja sinteze i inhibiranja degradacije". U poređenju sa peptidima kolagena kopnenih životinja, FCP ima veću strukturnu sličnost sa kolagenom ljudskih mišića (tip I/III), lakše ga prepoznaju mišićne ćelije, nema religiozne tabue i visoku sigurnost, što ga čini pogodnim za sve starosne grupe.

MTORC1 (kompleks rapamicina 1) i put autofagije su glavne antagonističke osovine koje reguliraju sintezu i degradaciju mišića, a održavaju homeostazu mišića kroz unakrsno razgovor:
MTORC1: "glavni prekidač" sintetičkog metabolizma, aktiviran da fosforilira nizvodno S6K1 i 4E-BP1, promovišući translaciju mRNA i sintezu mišićnih proteina; Istovremeno inhibiranje autofagije (putem fosforilacije ULK1 kompleksa) i smanjenje razgradnje proteina.

Autofagija: osnovni put katabolizma koji se aktivira tokom nedostatka nutrijenata ili stresa. Razgrađuje oštećene organele i abnormalne proteine ​​kroz lizozome kako bi održao ćelijsku energetsku ravnotežu; Prekomjerna autofagija može degradirati normalna mišićna vlakna, što dovodi do atrofije mišića.
Neravnoteža ose mTORC1/autofagije je osnovni mehanizam povrede mišića: aktivnost mTORC1 se smanjuje i autofagija se prekomerno aktivira tokom starenja; Poremećaj autofagije i pojačana degradacija tokom pretjeranog vježbanja; Nedovoljna aktivacija i odgođena popravka mTORC1 nakon ozljede mišića. Stoga je dvosmjerna regulacija mTORC1/osovine autofagije za obnavljanje ravnoteže degradacije sinteze osnovna strategija za zaštitu mišića.

Ovaj članak se fokusira na dvosmjerni regulatorni mehanizam FCP-a na osi mTORC1/autofagije. Osnovna logika je da FCP precizno reguliše mTORC1 i aktivnost autofagije kroz tri glavna puta: signaliziranje aminokiselina (Gly/Pro/Hyp), aktivacija receptora (integrin/IGF-1R) i unakrsno pregovaranje na putu. Održava stabilnost u fiziološkim uslovima, podstiče sintezu i degradaciju pod stresom i ubrzava popravku u uslovima povreda, pružajući naučnu osnovu i rešenja za primenu za mišićnu atrofiju, sportske povrede i zaštitu mišića starijih osoba.

Nakon aktivacije mTORC1, sintezu mišićnih proteina uglavnom pokreću dva nizvodna cilja:

P70S6K1 (S6 kinaza 1): fosforiliše ribosomalni S6 protein, promoviše sklapanje ribosoma i produžetak translacije mRNA, a prvenstveno sintetizira kontraktilne proteine ​​kao što su aktin i miozin.

4E-BP1 (inhibicijski faktor inicijacije translacije 1): Nakon fosforilacije, disocira se od eIF4E, oslobađajući faktor inicijacije translacije, promovišući inicijaciju translacije mRNA i ubrzavajući sintezu mišićnih proteina.

Osim toga, mTORC1 aktivacija može povećati faktore diferencijacije mišića kao što su MyoD i Myogenin, promovirati proliferaciju i diferencijaciju mišićnih satelitskih stanica, spojiti se u formiranje novih mišićnih vlakana i postići mišićnu hipertrofiju.

Molekularni mehanizam i klasifikacija autofagije

Autofagija je metabolički proces u kojem stanice razgrađuju oštećene organele, abnormalne proteine ​​i suvišne komponente kroz lizozome. Dijeli se na makroautofagiju, mikroautofagiju i autofagiju posredovanu šaperonom (CMA), pri čemu je makroautofagija glavni oblik u skeletnim mišićima.

Osnovni proces autofagije:

Inicijacija: Aktivacija ULK1 kompleksa (ULK1, ATG13, FIP200, ATG101) inicira formiranje membrane autofagozoma;

Nukleacija: Beclin1-VPS34 kompleks katalizuje stvaranje PI3P, regrutuje proteine ​​povezane sa autofagijom (ATG) i formira prekursore autofagije;

Proširenje: ATG5-ATG12-ATG16L1 kompleks se vezuje za LC3-PE, proširujući membranu autofagosoma i inkapsulirajući supstrat koji se razgrađuje;

Fuzijska degradacija: Autofagozomi se spajaju sa lizosomima, a sadržaj se razgrađuje lizosomskim enzimima, što dovodi do recikliranja aminokiselina.

Fiziološki i patološki efekti autofagije

Fiziološka autofagija: Autofagija osnovnog nivoa održava homeostazu mišića, razgrađuje oštećene mitohondrije i pogrešno savijene proteine, sprečava oksidativni stres i agregaciju proteina i osigurava normalnu funkciju mišićnih vlakana.

Prekomjerna autofagija: Za vrijeme stresa (glad, starenje, upala), autofagija se prekomjerno aktivira, razgrađujući normalna mišićna vlakna i kontraktilne proteine, što dovodi do atrofije mišićnih vlakana i smanjenja mišićne snage, što je osnovni mehanizam propadanja mišića.

MTORC1 i autofagija formiraju precizan antagonizam kroz direktnu fosforilaciju, upstream signal crossover i nizvodno dijeljenje supstrata, formirajući "prekidač degradacije sinteze" za homeostazu mišića:

Direktna inhibicija: Nakon aktivacije mTORC1, ULK1 (Ser757) je direktno fosforiliran, blokirajući aktivaciju ULK1 kompleksa i inhibirajući inicijaciju autofagije; Istovremeno fosforilira Beclin1, inhibira aktivnost kompleksa VPS34 i blokira nukleaciju autofagosoma.