Лизосомы мышечных волокон

Описано строение и функции лизосом мышечных волокон, выполняющих роль ферментных депо, участвующих в катаболизме белка, уничтожении поврежденных компонентов мышечного волокна и ускорении синтеза белка. Доказано, что степень активации лизосом пропорциональна физической нагрузке.

Лизосомы мышечных волокон

В 1955 году в печени были обнаружены мелкие органеллы. Их открыл бельгийский биохимик Кристиан де Дюв. Он предложил назвать эти органеллы «лизосомами» из-за способности расщеплять различные вещества (от «lysis» – растворение и «soma» — тело). Впоследствии эти органеллы были найдены почти во всех клетках, в том числе и в мышечных волокнах.

Лизосомы – органеллы мышечного волокна общего назначения. Их размеры составляют от 0,3 мкм до 0,5 мкм. Это округлые или овальные тельца с мелкозернистым содержимым. Лизосомы формируются в комплексе Гольджи и находятся в саркоплазме мышечных волокон.

Состав лизосом

Лизосома представляет маленький мембранный пузырек. Внутри этого пузырька имеется большой набор ферментов (кислых гидролаз), расщепляющих белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. В одной лизосоме может находиться до 80 различных ферментов. Мембрана лизосом устроена таким образом, что она проницаема для белков, которые могут легко проникать внутрь лизосомы, но не проницаема для ферментов, находящихся внутри лизосомы.

Функции лизосом

1. Ферментные депо

Лизосомы выполняют функцию ферментных депо мышечного волокна.

2. Катаболизм белков

В мышечных волокнах катаболизм (распад) белков происходит посредством специальных ферментов – катепсинов, которые находятся в лизосомах. Многие из этих ферментов начинают проявлять свою активность в кислой среде (рН=5,0). Поэтому при мышечной работе, приводящей к образованию ионов водорода, катепсины активируются. Белки проникают через мембрану внутрь лизосомы и распадаются на олигопротеины (низкомолекулярные белки). После этого олигопротеины выходят в саркоплазму мышечного волокна и расщепляются до аминокислот, рис.1.

3. Уничтожение поврежденных компонентов мышечного волокна

Известно, что при выполнении силовой тренировки повреждаются миофибриллы. Существует предположение, что лизосомы отбирают и уничтожают измененные и поврежденные компоненты миофибрилл. В этом случае они играют роль внутренних «чистильщиков»,  убирающих дефектные структуры. Активность лизосом зависит от pH саркоплазмы. При накоплении ионов водорода (что имеет место при гипертрофической силовой тренировке) pH саркоплазмы сдвигается в кислую сторону (то есть уменьшается). Это приводит к активации ферментов, находящихся внутри лизосомы. После этого ферменты полностью или частично переваривают части поврежденных миофибрилл.

Доказано, что при различных повреждениях мышечных волокон количество лизосом возрастает. При повреждении лизосом мышечное волокно может полностью разрушиться.

4. Ускорение синтеза белка

Научные исследования показывают, что ускорение синтеза белка может быть связано с перемещением лизосом к ядрам мышечного волокна и активации ДНК.

Лизосомы и физическая нагрузка

Доказано, что степень активации лизосом в мышечных волокнах пропорциональна физической нагрузке. Примечательно, что после окончания мышечной деятельности, активность кислых гидролаз лизосом (то есть ферментов лизосом) продолжала повышаться в течение 1-5 дней и только затем снижалась.

Литература

Табукашвили Р.И., Ушаков И.Б., Антипов В.В. Роль лизосом в механизмах устойчивости и адаптации.- М: Наука, 214 с.

С уважением, А.В. Самсонова