Czy IGF-1 jest wtórnym przekaźnikiem dla testosteronu? - grudzień 2010

            Aby ciało mogło się odpowiednio przystosować do warunków środowiska czy też indywidualnych potrzeb, impulsy chemiczne indukują w nim zmiany, zgodnie z zapotrzebowaniem danej chwili. Przykładowo: podczas jedzenia, na skutek zwiększonego poziomu cukru we krwi, wydziela się insulina; do aktywnych tkanek następuje transportowanie składników odżywczych , a niektórzy zażywają relaksu poprzez dostarczenie impulsu chemicznego w postaci spożywanego alkoholu czy palenia marihuany.

W celu zbudowania mięśni szkieletowych, hormony anaboliczne wpływają na strukturę cytoszkieletu i stymulują syntezę białek kurczliwych. Łącznie daje to efekt w postaci zwiększonej masy mięśniowej i siły. Najbardziej znanym anabolicznym hormonem jest testosteron, męski hormon płciowy. Testosteron jest produkowany w jądrach w samoregulujący się sposób, i krążąc w krwiobiegu, dociera do tkanek posiadających receptory androgeniczne. Te receptory mogą być otoczone błoną z komórek lub unosić się wewnątrz komórki, w obszarze zwanym cytozolem. Kiedy testosteron przyłącza się do związanego z błoną receptora, powoduje natychmiastową odpowiedź, zwaną przez naukowców odpowiedzią niegenomową­. Cytozoliczny receptor androgenowy przyłącza testosteron, który wchodzi do komórki i za pomocą kofaktorów włącza bądź wyłącza odpowiednie geny w DNA znajdującym się w jądrze komórki. Odpowiedź pochodząca ze stymulacji genów w DNA jest nazywana odpowiedzią genomową i może zająć od godziny do kilku tygodni zanim się objawi – to zależy od syntezy nowych białek, aktywności komórek czy struktury tkanek. Zwróćcie uwagę na fizyczne zmiany zachodzące podczas dojrzewania płciowego – wyostrzenie rysów twarzy, pojawienie się włosów łonowych, zmiany w genitaliach, pogłębienie barwy głosu itd. Te zmiany zachodzą w ciągu dwóch do pięciu lat.

Testosteron nie jest jedynym hormonem anabolicznym, który ma wpływ na mięśnie. Pośród mnóstwa innych, jeden jest szczególnie znany – hormon wzrostu (GH). W dawkach zastępczych, GH nie ma bezpośredniego anabolicznego efektu, objawiającego się zauważalnym rozrostem mięśni czy zwiększeniem siły. Zamiast tego, anaboliczne efekty powiązane z GH są rezultatem działania „wtórnego przekaźnika”, IGF-1. Termin „wtórny przekaźnik” oznacza, że po tym jak komórka czy tkanka jest stymulowana jednym hormonem, wytwarza się drugi i dopiero on daje oczekiwany efekt. GH jest wydzielany przez przysadkę mózgową i oddziałuje na niemal każdy typ tkanki w ciele (tłuszczową, serce, mięśnie szkieletowe, jelita, itd.). W niektórych tkankach GH powoduje odpowiedź bezpośrednią, tak jak uwolnienie tłuszczu z komórek tłuszczowych.

Głównym celem GH jest wątroba. Stymulacja hormonem wzrostu wzbudza produkcję IGF-1 poprzez hepatocyty (komórki wątroby), mając ponad dwie trzecie IGF-1 znajdującego się w krwiobiegu. Pozostała część IGF-1 pochodzi głównie z mięśni szkieletowych. Większość krążącego IGF-1 jest nieczynna, związana z białkami transportowymi (75% z IGFBP-3, 20% z innymi białkami). Krążenie GH i przenoszenie IGF-1 pomiędzy tkankami powoduje specyficzną odpowiedź (np. zwiększenie masy kostnej i gęstości kości, uwolnienie tłuszczu z komórek tłuszczowych).

Różne typy IGF-1 

            Jak wspomniano, mięśnie szkieletowe są źródłem znacznych ilości IGF-1. Nie tylko pomaga to osiągnąć anaboliczny stan ciała jako taki, ale jest kluczowe do budowania masy mięśniowej i siły. Tak naprawdę, większość dostarczonego przez mięśnie IGF-1 oddziałuje miejscowo bądź niedaleko miejsca, gdzie powstało. Kulturyści odkryli, że GH nie pomaga w zwiększaniu masy mięśniowej dopóki nie jest w dawkach tak wysokich, że powoduje niepożądane efekty uboczne (rozrost kości twarzy, wydłużenie rąk i stóp, obrzęki, „brzuszek”, itd.). Nowa era kulturystyki rozpoczęła się jednak wtedy, gdy insulina i IGF-1 zostały dodane do GH. Uwaga: stosowanie GH może doprowadzić do odporności insulinowej, która również redukuje efektywność IGF-1.

            Zapytajcie kulturysty z praktycznym doświadczeniem stosowania GH i IGF-1, a odpowie, że nie ma porównania pod względem budowania masy przy tolerowanych dawkach. Niestety, a może na szczęście, IGF-1 jest drogi, trudny do uzyskania i niesie nie do końca poznane ryzyko, takie jak zwiększona zachorowalność na niektóre złośliwe nowotwory.

            Jest jeszcze jedna, wyraźna różnica pomiędzy IGF-1 produkowanym w wątrobie, a IGF-1 wytworzonym w mięśniach szkieletowych. Ten produkowany w wątrobie jest nazywany IGF-1Ea i powstaje z dużego, prekursorowego białka, poprzez rozcięcie wiązań w dwóch bardzo charakterystycznych obszarach cząsteczki. Ta struktura pozwala wątrobowemu IGF-1 mieć długi okres półtrwania, częściowo dzięki wiązaniu się z białkami transportowymi. Mięśniowe IGF-1 jest również tworzone z tego samego białka-prekursora, ale rozcięcie następuje w innym fragmencie, tworząc trzy typy, odpowiednio: IGF-1Ea, IGF-1Eb i IGF-1Ec (bądź MGF).

            MGF (z angielskiego: mechaniczny czynnik wzrostu) jest typem IGF, który wydaje się być unikatowy dla mięśni. Nie wiąże się z typowymi białkami wiążącymi IGF, ograniczając swoją działalność do mięśni, nerwów i tkanek łącznych w pobliżu powstania. Produkcja mięśniowego IGF-1Ea i MGF może być stymulowana przez GH, ale silniejszym bodźcem jest podawanie mechaniczne lub pasywne rozciąganie. Pracujący bądź uszkodzony mięsień o naprężonych włóknach wysyła sygnał w celu pobudzenia produkcji prohormonu IGF-1. W ten sposób miejscowa produkcja IGF-1 pełni w mięśniach funkcję naprawczą i regeneracyjną. Z tego powodu obciążanie mięśni skutkuje ich powiększaniem.

            MGF działa trochę inaczej niż IGF-1Ea. W mięśniach szkieletowych MGF zwiększa produkcję komórek satelitarnych, które zachowują się jak prekursory komórek mięśniowych. Komórki satelitarne „siedzą cicho” pomiędzy dojrzałymi komórkami mięśniowymi, dopóki nie są pobudzone hormonami (np. MGF). Wtedy przyłączają się do uformowanych mięśni, łącząc DNA we wspólną pulę. W przeciwieństwie do innych komórek, mięśnie szkieletowe mają większą liczbę jąder komórkowych (w pozostałych komórkach zazwyczaj występuje tylko jedno jądro). Liczba jąder jest decydująca w procesie wzrostu komórki mięśniowej, ponieważ maksymalny rozmiar jest limitowany zawartością jądra. Im więcej jąder, tym może urosnąć większy mięsień. Uwaga: niektóre komórki satelitarne będą tworzyć nowe komórki mięśniowe albo regenerować inne komórki satelitarne, ale zawsze jest zasób tych „gotowych do działania”.

            Dodawanie jądra do komórki mięśniowej, samo z siebie nie zwiększa rozmiaru mięśnia ani siły – za to odpowiada inna forma IGF-1 (IGF-1Ea), która stymuluje dojrzewanie oraz rozwijanie i jest utworzona w pracujących mięśniach szkieletowych. Ten proces może zachodzić nawet bez dodania nowego jądra, ale ogranicza go współczynnik jądrowo-cytoplazmatyczny. Oczywiście, aby osiągnąć maksymalny rozmiar oraz siłę mięśnia, konieczna jest koordynacja tych efektów. Niektórzy, np. chorzy cierpiący na dystrofię mięśniową, nie potrafią wytwarzać MGF (choć mogą IGF-1Ea)¹. Nawet mimo podawania GH czy IGF-1, następuje u nich utrata tkanki mięśniowej, która jest zastępowana tkanką łączną bądź tłuszczową.

Potężna kombinacja: IGF-1 i GH 

            Kulturyści widzą ogromny wzrost mięśni podczas używania IGF-1 czy GH w nadmiarowych dawkach, aczkolwiek u osób starszych, cierpiących na zanik mięśni, nie ma takich rezultatów. Hormon wzrostu w przypadku braku treningu (obciążenia mięśni) indukuje duży wzrost IGF-1Ea w komórkach mięśniowych (o 237%), ale wynik w przypadku MGF jest skromniejszy (80%) i opóźniony. Same ćwiczenia powodują podwyższenie IGF-1Ea (68%) ale bardziej intensywnie stymulują MGF (163%). Kiedy połączyć oba: GH i ćwiczenia, ilość IGF-1Ea zwiększa się bardziej niż przy samych ćwiczeniach, ale mniej niż przy samym GH (167%); produkcja MGF za to wyraźnie wzrasta (456%). To sugeruje, że nawet niewielka ilość ćwiczeń jest efektywniejsza niż wstrzykiwanie GH, ale kiedy połączyć obie rzeczy, efekt jest naprawdę synergistyczny. To może wyjaśniać, dlaczego naukowcy rzadko duplikują odkrycia kulturystów, jeśli chodzi o działanie różnych środków.

            Wiadomo od dawna, że hormon wzrostu i ćwiczenia powodują rozrost mięśni poprzez oddziaływanie na szlak syntezy IGF-1. Jednakże wzrost mięśni stymulowany testosteronem czy innym anabolicznym sterydem jest rzadko powiązany z IGF-1 któregokolwiek rodzaju. Ale kiedy zastanowić się nad tym, że testosteron, trenbolon i inne anaboliczne sterydy mogą zwiększać wymiary komórek mięśniowych (jak IGF-1Ea) oraz wpływać na komórki satelitarne (jak MGF), możliwość wykorzystania szlaku IGF-1 przez androgeny (anaboliczne sterydy) istnieje. A co mówi literatura?

            Mamy zaskakująco niewiele badań w tej bardzo praktycznej dziedzinie. Po części jest to spowodowane ludzką mentalnością. Gdy przybywa pacjent, lekarze nie rozważają różnych przypadków. Zamiast tego szukają jednego ogniska, które może być wyleczone za pomocą jednego lekarstwa. Jednak starzenie się i inne objawy prowadzące do niejasnych zmian, zmuszają do szukania nowych rozwiązań. To jest hipoteza zasugerowana w artykule doktora Marcello Magio i jego współpracowników – „Pojęcie wielokrotnego, hormonalnego rozregulowania”. W świetle powyższych stwierdzeń, czy jest możliwe, że powiązane z testosteronem zmiany w strukturze mięśni mogą włączyć szlak syntezy IGF-1? Wiadomo, że sterydy anaboliczne nie zapewniają długoterminowej poprawy w przypadku pacjentów z dystrofią mięśniową. Pamiętajcie, że oni nie produkują MGF. Ale trenbolon i testosteron zwiększają aktywność komórek satelitarnych u zdrowych pacjentów. Okazuje się, iż jest to wynikiem tego, że androgeny wzbudzają produkcję IGF-1 oraz wrażliwość komórek satelitarnych na stymulację IGF-1. Są poszlaki sugerujące, że niektóre selektywne modulatory receptorów androgenowych mogą również pobudzać produkcję IGF-1 w wybranych tkankach^.

            Udowodniono, że anaboliczny wpływ androgenów (włączając testosteron) na mięśnie szkieletowe jest spowodowany miejscową stymulacją IGF-1Ea i MGF. Wpływa pozytywnie na wykształcone włókna mięśni szkieletowych jak również na komórki satelitarne. Jednak wciąż pozostaje wiele pytań do naukowców i klinicystów, a wnioski nakreślone w powstałych badaniach zgadzają się z doświadczeniami kulturystów.

Rola wtórnego wskaźnika, jaką pełni IGF w stosunku do większości anabolicznych stymulantów, włączając w to ćwiczenia, jest kluczowa dla struktury mięśni, ich działania i naprawy.

            W literaturze odnotowano ciekawą obserwację na temat insuliny – ten jeden z najsilniejszych anabolicznych hormonów nie zwiększa ilości mięśniowego IGF-1. Jednak inne szlaki pobudzania anabolizmu mogą wyjaśniać, dlaczego przez ostatnie 10 do 20 lat użycie insuliny miało tak dramatyczny wpływ na psychikę kulturystów klasy elitarnej.

            Według innych obszarów badań tkankowych, okazuje się, że poziomy stężenia hormonów we krwi nie muszą odpowiadać temu, co się dzieje na poziomie komórkowym. Nowotwory prostaty mogą wytworzyć DHT niezależnie od szlaku syntezy 5-alfa reduktazy; nowotwory piersi miejscowo wytwarzają estrogen poprzez aromatazę, komórki tłuszczowe mogą aktywować kortyzon, a mięśnie szkieletowe są w stanie wybiórczo pobudzać wzrost, bez angażowania metabolizmu całego ciała.

            Nie twierdzi się, że GH czy IGF-1 nie odgrywa żadnej roli, jeśli chodzi o zdrowie czy wzrost mięśni. Z pewnością, wątrobowy IGF-1 jest ważny w utrzymaniu anabolicznej równowagi dla wielu tkanek. Testosteron również wspomaga syntezę krążącego GH i IGF-1 – ale ten temat będzie obszerniej dyskutowany w późniejszym artykule.

            Podsumowując, wyzwaniem na dziś nie jest znalezienie anabolicznych leków, ale zrozumienie ich. Znalezienie wspólnych szlaków i podobieństw pomoże odnaleźć sposoby synergicznego leczenia, co pozwoli uniknąć działań niepożądanych przy jednoczesnym zwiększeniu reakcji na leczenie. Dla kulturystów to ukierunkowany wyścig do znalezienia kombinacji pozwalającej na najlepsze wypracowanie zmian w ciele i rozrostu mięśni. Chociaż medycyna i kulturystyka znacząco się różnią, wspólne doświadczenia mogą przyspieszyć zrozumienie i, miejmy nadzieję, zapobiec możliwym nieszczęściom.