Двигательная активность имитирует действие инсулина в скелетной мышце

Подобно инсулину физическая нагрузка может стимулировать перемещение GLUT4, транспорт глюкозы, синтез гликогена и белка в скелетной мышце, следовательно, логично предположить, что двигательная активность и инсулин используют одни и те же сигнальные каскады в скелетной мышце. В то же время данные ряда исследований убедительно свидетельствуют о том, что проксимальные посредники инсулинзависимого Р13-киназного пути не имеют отношения к механизмам, опосредующим метаболические эффекты двигательной активности. Например, сократительная активность не сопровождается увеличением аутофосфорилирования изолированных инсулиновых рецепторов (Treadway et al., 1989), а также фосфорилированием тирозиновых остатков субстратов инсулинового рецептора IRS-1 и IRS-2 (Goodyear et al., 1995; Sherwood et al., 1999; Wojtaszewski et al., 1999a; Howlett et al., 2002). Более того, у мышей с повреждением гена инсулинового рецептора, специфического для скелетных мышц, при воздействии физической нагрузки наблюдается нормальный транспорт глюкозы (Wojtaszewski et al., 1999а). Сократительная активность не вызывает изменений активности PI3K (Goodyear et al., 1995; Wojtaszewski et al., 1996, 1999a). И наконец, вортманин — ингибитор PI3K — не нарушает транспорта глюкозы, стимулированного физической нагрузкой (Hayashi et al., 1998). Отсутствие активации этих проксимальных интермедиатов Р13-киназного сигнального пути свидетельствует о том, что инсулин и физическая нагрузка активируют различные молекулярные механизмы стимуляции потребления глюкозы и синтеза гликогена в скелетных мышцах. Этот вывод подтверждается также аддитивностью эффектов инсулина и двигательной активности па транспорт глюкозы (Ruderman et al., 1971).

В отношении потенциальной роли Akt в передаче сигнала, индуцированного сократительной активностью скелетной мышцы, существуют разногласия. В первоначальных исследованиях сообщалось о том, что физические нагрузки и мышечное сокращение не приводят к активации Akt (Brozinick, Bimhaum, 1998; Lund et al., 1998; Widegren ct al., 1998; Sherwood ct al., 1999; Wojtaszewski et al., 1999a), в более поздних было обнаружена значительная активация или фосфорилирование Akt в интактных скелетных мышцах под воздействием мышечного сокращения (Turinsky, Damrau-Abney, 1999; Nader, Esser, 2001). Недавно нам и другим исследователям удалось установить, что и двигательная активность in vizx>, и сократительная активность in situ при стимуляции седалищного нерва повышают уровень фосфорилирования Akt в мышцах нижних конечностей крысы (Turinsky, Damrau-Abney, 1999; Sakamoto et al., 2002, 2003). Кроме того, было показано, что подобно инсулину физические нагрузки изменяют активность GSK3 в скелетных мышцах крысы (Markuns et al., 1999). Инсулин и двигательная активность повышают активность гликогенсинтазы примерно до одного уровня, однако механизмы такой активации несколько отличаются. Физические упражнения приводят к подавлению GSK3 а- и p-активности, а также повышают уровень фосфорилирования до того же уровня, что и инсулин (Sakamoto et al., 2003). В еще одной работе показано, что занятие физическими упражнениями на велоэргометре сопровождается повышением активности гликогенсинтазы без заметного подавления активности обоих изоформ GSK3 в латеральной широкой мышце бедра (Wojtaszewski et al., 2000). По-видимому, в скелетной мышце Moiyr существовать альтернативные механизмы регуляции активности GSK3. Недавно удалось обнаружить, что для регуляции метаболизма гликогена в состоянии покоя и в ответ на сократительную активность, однако без воздействия инсулина, необходима специфическая для скелетных мышц регуляторный компонент РР1 (Aschenbach et al., 2001). Таким образом, активация гликогенсинтазы, стимулированная инсулином, регулируется GSK3, тогда как двигательная активность может регулировать гликогенсинтазу с помощью альтернативных механизмов.