Инсулин и физическая нагрузка активируют map-киназный сигнальный каскад

Известно, что инсулин стимулирует утилизацию глюкозы с использованием Р13-киназного сигнального пути, а при физической нагрузке стимуляция происходит с помощью альтернативного сигнального каскада (в частности, АМРК), однако последние данные свидетельствуют о том, что и физические упражнения, и инсулин могут активировать в скелетной мышце общие сигнальные каскады. Наряду с тем что уже давно известно об активации представителей семейства МАРК под влиянием инсулина, все большее количество данных говорит о том, что МАР-киназный путь передачи сигнала играет важную роль в опосредовании эффектов двигательной активности в скелетной мышце. MAP-киназы представляют собой семейство белков, занимающих важное место в сигнальных каскадах, образование которых происходит в клетках всех эукариот (рис. 27.3). Описаны четыре подгруппы МАРК: а) киназы, регулируемые внеклеточным сигналом (extracellular-signal regulated kinases, ERK); б) c-JUN NH2-терминальные киназы (JNK); в) p38 МАРК; г) ERK5/большая МАР-киназа 1 (ERK5/big MAP kinase 1, ВМК1). Активация ERK происходит преимущественно под влиянием ростовых факторов, тогда как JNK и р38 МАРК известны под общим названием активируемых стрессом протеинки-наз и принимают участие в большом количестве разнообразных клеточных реакций, включая пролиферацию и дифференциацию клеток, гипертрофию, воспаление, апоптоз, метаболизм углеводов и транскрипцию (Force, Bonventre, 1998; Sweeney et al., 1999; Kyriakis, Avruch, 2001). В 1996 г. появилось первое сообщение о том, что физическая нагрузка активирует ERK1 /2, JNK и р38 сигнальные пути в скелетных мышцах (Goodyear et al., 1996). Начиная с этого времени, регуляция этих путей передачи сигнала в скелетных мышцах вызывает повышенный интерес.

Сигнальный каскад erk

Давно известно, что инсулин является мощным стимулятором ERK в скелетных мышцах. Кроме того, имеются сообщения об активации ERK1 /2 в скелетных мышцах крысы после бега на тредмиле (Goodyear et al., 1996; Nader, Esser, 2001), мышечного сокращения in vitro (Hayashi et al., 1999; Wojtaszewski ct al., 1996b, 2000; Ryder ct al., 2000; Wrctman ct al., 2000, 2001), мышечного сокращения in situ (Sherwood et al., 1999; Martincau, Gardiner, 2001; Nader, Esscr, 2001), чрезмерной мышечной нагрузки (Carlson et al., 2001) и растягиваний (Boppart et al., 2001); в скелетных мышцах мыши после бега на тредмиле (Dufrcsne et al., 2001), а также в скелетных мышцах человека после выполнения упражнений на велоэргометре (Aronson et al., 1997а, 1997b; Widegren et al., 1998; Osman et al., 2000) и после марафонского бега (Yu et al., 2001). Активность MEK1/2 и Rafl, расположенных в сигнальном каскаде перед ERK1/2 (Aronson et al., 1997а, 1997b; Sherwood et al., 1999), возрастает под влиянием физической нагрузки и мышечных сокращений. В число молекул, активируемых физическими упражнениями, расположенных в сигнальном пути после ERK1/2, входят RSK2 (Goodyear et al., 1996; Aronson et al., 1997a, 1997b; Sherwood et al., 1999; Krook et al., 2000; Osman et al., 2000; Ryder et al., 2000; Yu et al., 2001), а также митоген и стрессактивируемая киназа 1/2 (MSK1/2) (Ryder et al., 2000; Yu et al., 2001). Активация MEK1/2 необходима для активации ERK1/2, поскольку ингибитор МЕК1/2 PD98059 подавляет индуцированное мышечным сокращением фосфорилирование ERK1/2 (Hayashi et al., 1999; Wojtaszewski et al., 1996b, 2000; Ryder et al., 2000) и расположенных далее в сигнальном каскаде субстратов этой киназы RSK2 (Hayashi et al„ 1999) и MSK1 (Ryder et al., 2000).

При выполнении упражнений одной ногой в мышцах ноги, подвергавшейся физической нагрузке, но не находившейся в состоянии покоя, наблюдается активация ERK1/2 (Aronson et al., 1997b; Widegren et al., 1998) и ее мишеней, расположенных после Нее в сигнальном каскаде (Aronson et al., 1997b; Krook et al., 2000). Эти данные свидетельствуют о том, что стимуляция ERK1/2 сигнального пути в ответ на физическую нагрузку в скелетных мышцах представляет собой результат событий на локальном, ткане-специфическом уровне, а не системный ответ. Вещества, которые принимают участие в такой тканеспецифической стимуляции, еще предстоит выяснить.