Meniru Latihan: Kontrol Gen Ditemukan Untuk Merangsang Pertumbuhan Otot

Sebuah studi baru-baru ini menyelidiki hubungan antara olahraga dan ekspresi MYC pada otot rangka dari waktu ke waktu, mengungkapkan bahwa dosis minimal sekalipun dapat meningkatkan pertumbuhan otot tanpa aktivitas fisik.

Para peneliti telah lama mengetahui bahwa ada hubungan antara gen terkait kanker MYC (diucapkan “Mick”) dan adaptasi olahraga. Ketika otot manusia dilatih, MYC ditemukan meningkat secara sementara dalam jumlah besar selama 24 jam. Namun seiring bertambahnya usia, respons MYC terhadap olahraga menjadi tumpul, mungkin menjelaskan berkurangnya kemampuan untuk pulih dari olahraga dan mempertahankan atau menambah otot.

Mengetahui mekanisme yang tepat di mana MYC mendorong pertumbuhan otot terbukti berperan penting dalam menciptakan terapi yang mengurangi kehilangan otot akibat penuaan, yang berpotensi meningkatkan kemandirian, mobilitas, dan kesehatan.

Penelitian baru diterbitkan di Laporan EMBO sekarang menambahkan dimensi penting pada pemahaman kita tentang peran MYC pada otot rangka. Karya ini merupakan hasil karya 20 penulis yang mewakili lima institusi: U of A, Institut Karolinska di Swedia, Universitas Linköping di Swedia, Universitas Oakland, dan Universitas Kentucky.

Mengingat begitu banyaknya kontributor, makalah ini kaya akan data namun pada dasarnya dapat diringkas menjadi dua bagian. Yang pertama adalah kronik 24 jam dari lanskap molekuler otot manusia setelah latihan ketahanan. Bagian kedua mengkaji penggunaan model tikus untuk menentukan apakah dosis atau denyut MYC yang terkontrol dalam otot rangka akan cukup untuk merangsang pertumbuhan otot terlepas dari latihan sebenarnya. Jawaban singkatnya: ya.

Lanskap Molekuler MYC

Rekan penulis pertama Ronald Jones, seorang Ph.D. kandidat di Departemen Kesehatan, Kinerja Manusia dan Rekreasi U of A, mencatat bahwa sebagian besar penelitian cenderung melihat lanskap molekuler tubuh manusia dengan melakukan biopsi sebelum berolahraga dan kemudian beberapa jam kemudian. Namun dengan melakukan beberapa biopsi selama 24 jam, yang diawasi oleh tim di Swedia, para peneliti bisa mendapatkan profil yang lebih lengkap tentang bagaimana tubuh beradaptasi terhadap olahraga dari waktu ke waktu dan gen apa yang paling penting dalam proses tersebut.

“Kami menunjukkan bahwa puncak respons dan sebagian besar hal terjadi sebenarnya adalah delapan jam setelah latihan,” jelas Jones. Dia menambahkan bahwa mereka menemukan bahwa tiga jam setelah berolahraga, MYC menempati peringkat molekul terpenting ketiga. “Dan kemudian pada jam delapan dan 24 jam, itu adalah yang paling berpengaruh. Jadi sangat penting untuk mengetahui titik waktu tersebut dan memetakan respons tubuh terhadap olahraga akut.”

Setelah para peneliti memiliki pemahaman yang lebih jelas tentang apa yang terjadi secara molekuler pada otot manusia dari waktu ke waktu, mereka ingin mengisolasi MYC dan melihat apakah MYC saja sudah cukup untuk memfasilitasi pertumbuhan otot. Hal ini dilakukan dengan mengontrol secara genetis tingkat MYC di otot rangka mereka menggunakan model tikus khusus. Tikus-tikus tersebut tidak diberi roda latihan, yang secara alami akan meningkatkan pertumbuhan otot, namun dibiarkan bergerak secara normal.

Sampel kemudian diambil dari otot soleus di kaki bagian bawah, yang digunakan dalam aktivitas dasar seperti berdiri atau berjalan. Analisis mengkonfirmasi bahwa MYC saja menyebabkan peningkatan massa otot dan ukuran serat di soleus dibandingkan dengan tikus identik secara genetik yang tidak memiliki denyut MYC tetapi hidup dalam kondisi yang sama. Dengan demikian, tim mampu “meniru” respons olahraga secara efektif tanpa olahraga.

Arti dari MYC

Temuan ini memperkuat argumen bahwa MYC adalah pemain kunci dalam pertumbuhan otot melalui pelatihan ketahanan. Meski begitu, MYC kemungkinan besar tidak akan menjadi dasar terapi baru untuk sarkopenia atau obat peningkat kinerja. MYC mengatur sekitar 15 persen dari sekitar 20.000 gen dalam tubuh manusia, yang berarti MYC dapat mempunyai efek hilir yang tidak terduga yang melibatkan ribuan gen. Ini juga merupakan onkogen yang kuat, artinya pertumbuhan yang didorongnya pada otot rangka dapat merangsang proliferasi sel jika diekspresikan secara berlebihan di organ seperti hati, sehingga mengakibatkan tumor. Mengelola MYC saja dapat menimbulkan efek samping yang tidak diinginkan dan mematikan.

Kevin Murach, asisten profesor di U of A dan penasihat Jones di departemen tersebut, adalah penulis senior dan koresponden di makalah tersebut. Murach berkomentar bahwa “menarik bahwa salah satu hal yang diketahui menyebabkan kanker juga mengatur respons pertumbuhan otot terhadap olahraga. Hal ini menunjukkan adanya regulasi bersama dan 'pertumbuhan adalah pertumbuhan.'”

Murach menambahkan, “Hal yang dapat diambil bukan berarti bahwa kita perlu menginduksi MYC pada otot untuk meniru olahraga, namun kita dapat memanfaatkan pengetahuan tentang pengaruh onkogen ini pada otot dan kemudian mencoba merancang terapi dan intervensi untuk atrofi dan penguatan otot. kemampuan beradaptasi otot yang mengaktifkan efek positif hilir MYC tanpa menimbulkan kemungkinan onkogenesis.”

Selain bersifat onkogen, MYC juga merupakan salah satu dari empat faktor Yamanaka, yaitu empat faktor transkripsi protein yang dapat mengembalikan sel-sel yang sangat spesifik (seperti sel kulit) kembali ke sel induk, yang lebih muda dan lebih mudah beradaptasi. . Dalam dosis yang tepat, menginduksi faktor Yamanaka ke seluruh tubuh hewan pengerat dapat memperbaiki ciri-ciri penuaan dengan meniru kemampuan beradaptasi yang umum terjadi pada sel-sel yang lebih muda.

Dari keempat faktor tersebut, hanya MYC yang diinduksi dengan melatih otot rangka. Temuan ini memberikan motivasi lebih lanjut bagi para peneliti untuk memahami apa yang dilakukan MYC pada otot dari konteks penuaan dengan olahraga.

Kedepannya, Jones akan terus menggali lebih dalam misteri MYC sebagai fokus disertasinya. “Saya sangat bersemangat tentang hal itu,” katanya. “Saya bangun setiap hari memikirkan proyek ini. Saya senang mengerjakan proyek ini, dan menurut saya MYC adalah salah satu molekul yang paling berpengaruh dalam jaringan otot… namun masih banyak yang belum kita ketahui.”

Referensi: “Pemandangan molekuler 24 jam setelah olahraga pada manusia menunjukkan bahwa MYC cukup untuk pertumbuhan otot” oleh Sebastian Edman, Jones IIIRonald G, Paulo R Jannig, Rodrigo Fernandez-Gonzalo, Jessica Norrbom, Nicholas T Thomas, Sabin Khadgi, Pieter J Koopmans, Francielly Morena, Toby L Chambers, Calvin S Peterson, Logan N Scott, Nicholas P Greene, Vandre C Figueiredo, Christopher S Fry, Liu Zhengye, Johanna T Lanner, Yuan Wen, Björn Alkner, Kevin A Murach dan Ferdinand von Walden, 30 Oktober 2024, Laporan EMBO.
DOI: 10.1038/s44319-024-00299-z

Bergabung dengan Jones dan Murach sebagai rekan penulis makalah dari U of A adalah Sabin Khadgi, seorang teknisi penelitian untuk fisiologi otot; PJ Koopmans, Ph.D. calon; Toby Chambers, seorang sarjana pasca doktoral; Francielly Morena, baru-baru ini meraih gelar Ph.D. lulus; dan Nicholas Greene, seorang profesor dan direktur Pusat Penelitian Sains Latihan.