نقش MTOR در بدنسازی و ساخت عضله چیست؟

احتمالاً شما در بسیاری از مقالات و منابع مختلف با عبارت MTOR روبرو شده‌اید و سؤال برای شما پیش آمده که MTOR چیست و چه نقشی در عضله‌سازی و بدنسازی ایفا می‌کند؟ در این مقاله از مجله علم ورزش، با موضوع MTOR و سایر اطلاعات مفید آشنا خواهید شد. بنابراین، برای بهتر درک کردن موضوع، توصیه می‌شود که از ابتدا تا انتها مقاله را مطالعه کنید. پس زمینه فعالیت‌های مختلف و تأثیر آنها بر سنتز پروتئین عضله، از طریق مسیرهای مختلف، بر حجم بازده پروتئین عضله‌های اسکلتی تأثیر می‌گذارد. به عبارت دیگر، فعالیت‌های استقامتی با کاهش سطح سنتز پروتئین عضله‌های اسکلتی و افزایش نرخ تجزیه پروتئین (عضله سوزی)، بر حجم بازده پروتئین عضله‌های اسکلتی تأثیر می‌گذارد.

فعال‌سازی مسیر mTOR، که یک فعال‌کننده آنابولیک است

نقش مهمی در تعادل پروتئین پس از تمرین دارد. برای ایجاد تأثیر مثبت بر روی سنتز پروتئین، نیاز است که در رژیم غذایی، مقدار مناسبی پروتئین و به خصوص آمینو اسید لوسین مصرف شود. مفهوم سنتز پروتئین ممکن است در مطالعه مرتبط با عضله‌سازی شناخته شود. به طور ساده، سنتز پروتئین به معنای تولید پروتئین جدید در عضلات اسکلتی است. وقتی این روند به صورت گسترده اتفاق می‌افتد، آن را به عنوان رشد هیپرتروفیک عضله اسکلتی می‌شناسیم، که در آن عضلات به اندازه بزرگتر می‌شوند. تمرکز این مقاله بر روی نحوه تنظیم پروتئین موجود در عضلات اسکلتی توسط آمینو اسیدهای رژیم غذایی، به ویژه آمینو اسید لوسین، پس از فعالیت است. اصطلاح کاتابولیک به پروسه متابولیکی اشاره دارد که با تجزیه مولکول‌ها و آزاد شدن انرژی همراه است، مانند کاهش حجم عضلات. بنابراین، در زمینه‌های مرتبط با بدنسازی، به معنای “از دست دادن عضله” یا همان عضله‌سوزی استفاده می‌شود.

MTOR یا Rapamycin Mammalian Target،

یکی از تنظیم کننده‌های پروتئین در بدن است و در حقیقت مخفف عبارت Rapamycin Mammalian Target of Rapamycin است. این پروتئین وظیفه کنترل و تنظیم عملکرد سیگنال‌های مرتبط با رشد و تکثیر سلول‌ها را بر عهده دارد. MTOR به عنوان یک حسگر انرژی و حسگر مغذی عمل می‌کند و در واقع به سیگنال‌های حاصل از اسیدهای آمینه، به ویژه لوسین، واکنش نشان می‌دهد.

وقتی سطح ATP (آدنوزین تری فسفات) در سلول‌ها بالا است، MTOR فعال می‌شود و وقتی سطح ATP کاهش می‌یابد، غیرفعال می‌شود. فعال‌سازی MTOR برای رشد و افزایش حجم عضلات اسکلتی بسیار حائز اهمیت است. بنابراین، اطلاعات بیشتری درباره مسیر فعال‌سازی لوسین ضروری است. تحقیقات نشان داده است که لوسین به عنوان یکی از اعضای مجموعه بزرگی در مسیر آنابولیک به نام MTOR عمل می‌کند. MTOR به عنوان حسگر اسیدآمینه در سلول‌ها عمل می‌کند و به غلظت لوسین حساس است.

لوسین یکی از اسیدهای آمینه شاخه‌دار (BCAAs) است و به لحاظ توانایی تحریک سنتز پروتئین عضلات اسکلتی، بی‌نظیر است. در واقع، لوسین تقریباً ده برابر بیشتر از سایر اسیدهای آمینه در تحریک سنتز پروتئین موثر است. کاهش غلظت لوسین، به معنای ارسال سیگنالی به MTOR است که نشان می‌دهد در رژیم غذایی، پروتئین کافی برای سنتز پروتئین جدید در عضلات اسکلتی وجود ندارد و بنابراین MTOR غیرفعال می‌شود. با افزایش غلظت لوسین، پیامی به MTOR منتقل می‌شود که رژیم غذایی شامل پروتئین کافی برای سنتز پروتئین جدید در عضلات اسکلتی است و در نتیجه MTOR فعال می‌شود.

تحقیقات نشان داده است که برای ایجاد تعادل پروتئین پس از تمرین، مصرف پروتئین مناسب، به ویژه آمینو اسید لوسین، در رژیم غذایی ضروری است. تا زمانی که لوسین مصرف شود، تعادل پروتئینی مثبت باقی خواهد ماند. به عبارت دیگر، مصرف لوسین در رژیم غذایی نقش مهمی در حفظ تعادل پروتئین پس از تمرین ایفا می‌کند.

اگرچه محققان هنوز به طور دقیق مکانیسم فعال‌سازی MTOR توسط لوسین را مشخص نکرده‌اند، اما نشان داده شده است که MTOR حساس به غلظت لوسین و سطح ATP است. همچنین، کاهش سطح ATP می‌تواند باعث فعال‌شدن MTOR شود. فعال‌سازی MTOR به شدت با افزایش سنتز پروتئین همراه است.

MTOR، به وسیله دو مکانیسم مختلف، سنتز پروتئین را افزایش می‌دهد. مکانیسم اول شامل وجود پروتئین اتصال دهنده فسفریله به نام 4E-BP1 است که آن را غیرفعال می‌کند. در حالت فعال، 4E-BP1 از اتصال پروتئین دیگری به نام eIF4G (عامل آغازگر) به پروتئین eIF4E جلوگیری می‌کند و مجموعه eIF4E * eIF4G را تشکیل می‌دهد. این تشکیل مجموعه بسیار حائز اهمیت برای پیشرفت سنتز پروتئین است. بنابراین، به طور خلاصه، MTOR با غیرفعال کردن 4E-BP1، اجازه می‌دهد تا سنتز پروتئین به جلو پیش رود و مجموعه eIF4E * eIF4G شکل بگیرد که بسیار مهم برای سنتز پروتئین است.

مکانیسم دوم MTOR، با نام rpS6 یا p70 S6،

پروتئین ریبوزومی S6 را فعال می‌کند. فعال شدن rpS6 منجر به افزایش سنتز اجزای مسیر ساخت پروتئین می‌شود. بنابراین، MTOR نه تنها سنتز پروتئین را افزایش می‌دهد، بلکه ظرفیت سنتز نیز را افزایش می‌دهد. برای بهتر درک این موضوع، می‌توانیم آن را با ساخت یک آسمان‌خراش جدید توسط یک پیمانکار مقایسه کنیم. MTOR به عنوان شرکت پیمانکاری عمل می‌کند و آسمان‌خراش، پروتئین ساخته شده است که شما در تلاش هستید آن را بسازید. ماشین‌آلات مورد استفاده برای ساخت ساختمان (بولدوزر، جرثقیل و غیره) اجزای مسیر سنتز پروتئین هستند و لوسین مبلغی است که برای ساخت پروژه لازم است. زمانی که منابع مالی کافی وجود داشته باشد (افزایش غلظت لوسین)، شرکت پیمانکاری نه تنها می‌تواند ساخت آسمان‌خراش (سنتز پروتئین عضله) را آغاز کند، بلکه می‌تواند ماشین‌آلات بیشتری (افزایش اجزای مصنوعی) را نیز خریداری کند تا ظرفیت و سرعت بیشتری در ساخت آسمان‌خراش را فراهم کند (پروتئین عضله در حال سنتز است). همچنین، لوسین با افزایش فسفریلاسیون eIF4G.9، به مجموعه eIF4E * eIF4G دسترسی بیشتری می‌دهد و در نهایت منجر به افزایش سنتز پروتئین می‌شود.

مجموعه داده LAYMAN، در شرایطی که اهمیت علم در نظر گرفته نشده است، به ما چه اطلاعاتی می‌دهد؟ آیا مصرف مکمل‌های حاوی لوسین اضافی مفید است؟ آیا مقدار لوسینی که از طریق تغذیه به دست می‌آید کافی است؟ شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد مصرف مکمل لوسین، حتی در حالی که رژیم غذایی شامل مقدار کافی پروتئین است، می‌تواند مفید باشد. اخیراً، پژوهشگران آزمایشی را انجام دادند که در آن، شرکت کنندگان به مدت ۴۵ دقیقه تمرینات استقامتی انجام دادند و سپس در رژیم غذایی خود، مکمل‌های کربوهیدرات، کربوهیدرات همراه با پروتئین (تقریباً ۳۰ گرم) و کربوهیدرات همراه با پروتئین و لوسین مصرف کردند. آنها مشاهده کردند که مصرف مکمل کربوهیدرات/پروتئین/لوسین نسبت به مکمل کربوهیدرات/پروتئین و به طور قابل توجهی بیشتر از مکمل‌های کربوهیدراتی، منجر به کاهش تجزیه پروتئین و افزایش سنتز بیشتری از پروتئین عضلات اسکلتی می‌شود.

نتیجه در نتیجه مشخص است که لوسین با افزایش فعالیت mTOR و فسفوریلاسیون eIF4G سنتز پروتئین را افزایش می‌دهد. تحریک پروتئینی ناشی از لوسین به مراتب بیشتر از سایر اسیدهای آمینه دیگر است و نشان داده شده است که افزایش سنتز پروتئین در پاسخ به دوز نسبتاً کمی از لوسین در مقایسه با یک وعده غذایی کامل به طور مشابه اتفاق می‌افتد. همچنین ثابت شده است که اضافه کردن لوسین به یک وعده غذایی غنی از پروتئین، میزان سنتز پروتئین عضلات اسکلتی را بیشتر می‌کند. اما این که آیا مصرف مکمل لوسینی در رژیم غذایی با پروتئین بالا به جهت افزایش هرچه بیشتر توده عضلانی، در طولانی مدت برای ورزشکاران و بدنسازان مفید است یا خیر، هنوز مشخص نشده است.

یک توضیح احتمالی برای این نتایج می‌تواند به افزایش سریع لوسین در پلاسما بازگردانده شود. مصرف یک مکمل آمینو اسید لوسین در فرم آزاد می‌تواند منجر به افزایش سرعت جذب آن در پلاسما شود. پروتئین‌های کامل نیاز دارند تا طولانی‌ترین مسیر از معده و روده کوچک طی کنند و سپس وارد خون شوند. به همین دلیل، سطح آنها در پلاسما به آرامی افزایش می‌یابد. حتی در پروتئین‌هایی که به سرعت هضم می‌شوند مانند پروتئین وی، ساعت‌ها طول می‌کشد تا لوسین موجود در آنها آزاد شده و به گردش خون بپیوندد. بنابراین، غلظت لوسین در پلاسما هرگز به سطح بالایی نمی‌رسد. با این حال، یک مکمل که تنها شامل لوسین باشد، به سرعت وارد گردش خون می‌شود و در نتیجه سطح لوسین در پلاسما را افزایش می‌دهد. این افزایش سطح لوسین در پلاسما همچنین منجر به افزایش غلظت لوسین درون سلول می‌شود و در نتیجه، مسیرهای آنابولیک فوق‌الذکر را فعال می‌کند.