mTOR זה קיצור של – Mammalian Target of Rapamycin.
זוהי מולקולה מפתח שמווסתת את גדילת התאים בתגובה לגירויים שונים, כולל: זמינות חומרי הזנה, שינויים במאזן האנרגיה, הורמונים, שינויים בזרימת הדם ואספקת חמצן, ועומס מכני על השרירים (למשל, כחלק מאימון התנגדות).
mTOR שולט בגדילה וייצור (או 'סינתזה') של חלבון בסוגים שונים של תאים, כולל תאי שריר (סיבי שריר). הגדלת סיבי השריר (היפרטרופיה) מסתמכת על איתות mTOR. לכן הוא משחק תפקיד חשוב בעלייה במסת השריר לאחר אימון.
mTOR גם מווסת תהליך הנקרא autophagy (אוטופגיה) – פירוק ומיחזור של רכיבי תא ישנים, פגומים ופגועים. תהליך זה עוזר לרענן תאים ומשפיע על מהירות ההזדקנות של התאים שלנו. לכן mTOR מעורב באופן קריטי בתהליך ההזדקנות.
נקודות מפתח:
mTOR הוא מולקולה חשובה המווסתת סינתזת חלבון, גדילת תאים והזדקנות.
פעילות של mTOR משפיעה על עלייה במסת השריר לאחר אימון.
מהי היפרטרופיה?
אם אי פעם התאמנת באופן עקבי לאורך תקופת זמן, ייתכן ששמת לב שהשרירים שלך הפכו בהדרגה לגדולים יותר. זה בגלל תהליך הנקרא היפרטרופיה.
היפרטרופיה באופן כללי מתארת גידול בגודל של איבר עקב הגדלה של התאים המרכיבים אותו.
כאשר מיושם לשריר שלד, היפרטרופיה מתייחסת לעלייה בנפח או במסת השריר כתוצאה מעלייה בשטח החתך של סיבי שריר בודדים.
היפרטרופיה של שרירים היא תגובה הסתגלותית למה שאנו מכנים progressive overload – עלייה הדרגתית בעומס המופעל על מערכת השרירים והשלד. כשמדובר באימוני כוח, עומס יתר עשוי, לדוגמה, לכלול העלאה הדרגתית של המשקל המקסימלי שאתה מרים לאורך אימונים עוקבים.
נקודות מפתח:
היפרטרופיה היא הגדלת השרירים עקב עלייה בגודל של סיבי שריר בודדים.
כיצד שרירים גדלים ?
אנטומיה בסיסית של השריר –
לפני שנתאר היפרטרופיה בפירוט רב יותר, כדאי לעבור במהירות על האנטומיה הבסיסית של שרירי השלד שלנו. שרירי השלד שלנו (למשל שריר הזרוע הדו ראשי) מורכבים מסוגים רבים של רקמות (אוספים של תאים), כולל: כלי דם, עצבים, רקמת חיבור, וסיבי שריר. אלה סיבי השריר שאחראים בסופו של דבר להתכווצות השריר.
סיבי שריר הם בעצם תאי שריר ארוכים וגליליים. בתוך שריר (למשל, למשל שריר הזרוע הדו ראשי),יש קבוצות של סיבי שריר מאורגנות בצרורות הנקראים fascicles (אגד סיבי שריר) .
סיבי השריר עצמם מורכבים מצרורות של מבנים דמויי חוט קטנים יותר הנקראים מיופיברילים. המיופיברילים הם החלקים של סיבי השריר שמתכווצים. הם מורכבים מסיבים עבים ודקים, העשויים בהתאמה מהחלבונים המתכווצים מיוזין ואקטין. כאשר השרירים שלנו מתכווצים, הסיבים הדקים של אקטין מחליקים על פני הסיבים העבים של מיוזין, ומייצרים כוח.
המיופיברילים מוקפים במטריקס הדומה לציטופלזמה של תא, הנקרא סרקופלזמה. הסרקופלזמה מכילה נוזלים שונים, מאגרים של גליקוגן, חלבונים לא מתכווצים ואברונים. לבסוף, כל סיב שריר בודד, המכיל הן מיופיברילים והן סרקופלזמה, מוקף בקרום הנקרא סרקולמה.
נקודות מפתח:
סיבי שריר מורכבים ממיופיברילים, שמתכווצים, וסרקופלזמה, שאינה מתכווצת.
סוגי היפרטרופיה
כפי שהוסבר קודם, היפרטרופיה של שריר שלם (למשל, שריר הזרוע הדו ראשי) נובעת מעלייה בשטח החתך של סיבי השריר הבודדים שלו.
סיבי שריר יכולים להגדיל את שטח החתך בשתי דרכים עיקריות:
1) Myofibrillar hypertrophy -עלייה במספר ובגודל של מיופיברילים. מיופיברילים הם המבנים דמויי החוט בתוך סיבי השריר האחראים להתכווצות השריר. הם עשויים מיחידות מתכווצות (הנקראות סרקומרים) המורכבות מחלבונים מתכווצים עיקריים: אקטין ו**מיוזין. ייצור מוגבר או "סינתזה" של חלבונים מתכווצים אלה מוסיף מיופיברילים נוספים וגורם להם להיות גדולים יותר.
ככל שהמיופיברילים נעשים גדולים יותר ורבים יותר, הם מסוגלים לייצר כוח גדול יותר בזמן התכווצות. כך, היפרטרופיה מיופיברילרית תורמת לעלייה בכוח לאחר אימוני התנגדות.
2) Sarcoplasmic hypertrophy – עלייה בנפח של נוזלים, חלבונים לא מתכווצים ומולקולות אחרות בסרקופלזמה.
ייצור מוגבר של חלבונים לא מתכווצים גורם לסרקופלזמה להתרחב ולסיבי השריר לגדול בקוטר. מכיוון שהסרקופלזמה אינה מעורבת באופן פעיל בהתכווצות השריר, היפרטרופיה סרקופלזמית כשלעצמה אינה נחשבת כתורמת לעלייה בכוח.
נקודות מפתח:
היפרטרופיה מתרחשת בגלל עלייה בגודל ובמספר של מיופיברילים ובנפח הסרקופלזמה.
מספר גדול יותר של מיופיברילים נובע מייצור מוגבר של חלבונים מתכווצים. זה מוביל לעלייה בכוח.
הגדלת הסרקופלזמה נובעת מייצור מוגבר של חלבונים לא מתכווצים. זה לא מוביל לעלייה בכוח.
מה גורם להיפרטרופיה?
אם התאמנת בקביעות בחדר כושר בשלב כלשהו בחייך, סביר להניח שצברת מסת שריר והגדלת את הכוח שלך. אבל, האם אי פעם עברת תקופה בלי לאמן קבוצת שרירים מסוימת? אולי היית חולה או פצוע או נאלצת לנוח במיטה? במצב כזה, סביר להניח שאיבדת מסת שריר וירדת בכוח. אז, למה זה קורה?
במקום להיות איברים סטטיים ופסיביים, השרירים שלך מסתגלים באופן מתמיד ללחצים ולדרישות הסביבתיות המופעלות עליהם. כדי לעשות זאת, השרירים שלך מאזנים באופן קבוע שני תהליכים מקבילים:
סינתזת חלבון שריר (MPS) – בנייה של חומצות אמינו (אבני הבניין של חלבונים) לחלבונים חדשים.
פירוק חלבון שריר (MPB) – פירוק של חלבוני שריר לבלוקים של חומצות אמינו.
האם תצבור שריר או לא תלוי במאזן הכולל של שני תהליכים אלה. אנו מכנים זאת "מאזן חלבון שריר נטו" או "מחזור חלבון שריר נט" והוא מחושב באופן פשוט כך:
Net muscle protein balance = rate of muscle protein synthesis (MPS – rate muscle protein breakdown (MPB) –
מאזן חלבון שריר נטו = קצב סינתזת חלבון שריר (MPS) – קצב פירוק חלבון שריר (MPB)
נקודות מפתח:
השרירים שלך בונים ומפרקים חלבונים באופן מתמיד.
האיזון של תהליכים אלה משפיע על צבירת שריר והיפרטרופיה.
היפרטרופיה דורשת מאזן חלבון שריר חיובי
קצב סינתזת חלבון שריר (MPS) > קצב פירוק חלבון שריר (MPB) –> היפרטרופיה
כאשר הקצב בו אתה בונה חלבונים חדשים (כלומר, סינתזת חלבון שריר) גדול מהקצב בו אתה מפרק חלבון (כלומר, פירוק חלבון שריר), אז יהיה לך מאזן חלבון שריר נטו חיובי. זה מתאים לאזורי "הרווחים המוזנים" בגרף למעלה. אנחנו יכולים גם לומר שהשרירים שלך נמצאים במצב אנבולי.
להיות במצב זה משמעו שסיבי השריר שלך, במאזן, ייצרו יותר חלבונים ובהמשך יגדלו בגודל. זה מוביל להיפרטרופיה של השרירים שלך.
אם ייצור החלבונים המוגבר הזה כולל חלבונים מתכווצים במיופיברילים (תהליך הידוע כסינתזת חלבון מיופיברילרי), אז תצבור גם כוח.
קצב סינתזת חלבון שריר (MPS) < קצב פירוק חלבון שריר (MPB) –> אטרופיה
אם תאי השריר שלך מפרקים חלבונים בקצב גבוה יותר מאשר הם מסנתזים חלבונים חדשים, יהיה לך מאזן חלבון כולל נטו שלילי זה מתאים לאזורי "האובדן בצום" בגרף למעלה. ניתן לתאר מצב זה גם כמצב קטבולי.
בתרחיש זה, תאבד מסת שריר, כאשר סיבי שריר בודדים יקטנו בגודל. זה ידוע כאטרופיה של שריר.
אם יש פירוק נטו של חלבונים מתכווצים בתוך מיופיברילים, אז תאבד גם כוח.
נקודות מפתח:
היפרטרופיה מתרחשת כאשר שרירים מייצרים חלבונים חדשים בקצב גבוה יותר מאשר הם מפרקים חלבון.
מדוע סינתזת חלבון שריר חשובה?
מחקרים מציעים שבאנשים בריאים, השינויים בסינתזת חלבון שריר (MPS) הם הרבה יותר בולטים מאשר השינויים בפירוק חלבון שריר (MPB).
אנחנו יכולים לראות את הדפוס הזה בגרף הקודם.
לכן, לסינתזת חלבון שריר יש השפעה משמעותית הרבה יותר על צבירת שריר, בהשוואה לפירוק חלבון שריר.
נקודות מפתח:
שינויים בייצור של חלבונים חדשים משפיעים יותר על צבירת שריר מאשר שינויים בפירוק חלבון.
כיצד mTOR מגביר את סינתזת חלבון השריר?
mTOR הוא מולקולה מפתח המווסתת את סינתזת החלבון בסיבי שריר ובתאים אחרים.
הוא פועל כחיישן של הסביבות הפנימיות והחיצוניות של התא ו"מחליט" האם התנאים מתאימים להפעלת ייצור חלבונים.
על ידי שילוב של אותות תאיים שונים, mTOR מנטר מספר תנאים כגון: זמינות של חומצות אמינו, עומס מכני, רמות גלוקוז, מצב אנרגטי כללי, דלקת, גורמי גדילה, ורמות הורמונים במחזור הדם. כאשר תנאים אלה נכונים (למשל, יש שפע של חומצות אמינו זמינות), mTOR מפעיל מסלולים ביוכימיים שונים המובילים לייצור חלבון.
לדוגמה, mTOR מגרה מבנים תאיים (או 'אברונים') הנקראים ריבוזומים. ריבוזומים עובדים על ידי קישור חומצות אמינו בודדות יחד כדי לבנות שרשראות חלבון גדולות. mTOR גם מקדם את הצמיחה של ריבוזומים חדשים, מה שמאפשר לתאים לייצר יותר חלבונים.
mTORC1
mTOR לא עובד בבידוד. במקום זאת, הוא מתחבר למולקולות אחרות כדי ליצור “multi-protein complexes.” המולקולות האחרות בקומפלקסים אלה עוזרות לווסת את הפעילות של mTOR וגם מגיבות לאותות תאיים שונים.
ישנם שני תצמידים נפרדים שבהם mTOR הוא רכיב מפתח:
mTORC1
mTORC2
מבין שניהם, mTORC1 הוא הנחקר והמובן ביותר. כאשר mTOR מופעל, קומפלקס mTORC1 הגדול יותר פועל על מסלולי איתות שונים כדי להגביר את ייצור החלבון.
mTORC1 גם מגרה את הייצור של שומנים וכולסטרול, כמו גם רכיבים מיטוכונדריאליים חדשים.
נקודות מפתח:
mTOR פועל כחיישן של תנאי תא שונים ומפעיל ייצור חלבון כאשר התנאים מתאימים (למשל, כאשר יש אספקה טובה של חומרי הזנה).
mTOR פועל כחלק משני אשכולות או תצמידים גדולים יותר של מולקולות: mTORC1 ו-mTORC2
mTORC1 מגרה סינתזה של חלבון, שומן ורכיבים מיטוכונדריאליים.
מה מפעיל את mTOR / mTORC1?
כפי שהוסבר קודם, mTOR (או הקומפלקס mTORC1) פועל כחיישן של הסביבה הפנימית והחיצונית של התא. הוא יכול להפעיל ייצור של חלבונים וגדילת תאים בתגובה לגירויים שונים.
עומס מכני-
חשיפת השרירים שלך לעומס מכני (למשל הרמת משקולות) מעוררת מספר מפלי איתות ביוכימיים שונים בתאי השריר שלך שמובילים לסינתזת חלבון שריר. באחד ממסלולים אלה, מחקרים מראים שמתיחה מכנית של שריר שלד מובילה ליצירת מולקולה הנקראת חומצה פוספטידית (PA). PA אז מפעילה את התצמיד mTORC1, מה שמוביל לעלייה בסינתזת חלבון.
חומצות אמינו –
חומצות אמינו הן אבני הבניין של חלבונים. כאשר לתא יש אספקה טובה של חומצות אמינו, הוא יכול להגביר את ייצור החלבונים שלו.
התצמיד mTORC1 רגיש לרמות של חומצות אמינו בתוך התאים, במיוחד לחומצה האמינית החיונית לאוצין. כאשר הרמות עולות, mTORC1 מפעיל ייצור חלבון.
אם אתה מעוניין לבנות שריר, חשוב לצרוך מספיק חלבון, במיוחד לאחר אימון. זה יספק לתאי השריר שלך אספקה טובה של חומצות אמינו לסינתזת חלבון שריר.
גורמי גדילה והורמונים –
גורמי גדילה הם חלבוני איתות מיוחדים שמגרים את גדילת התאים. חלק מגורמי הגדילה, כמו אינסולין, יכולים גם להיות מסווגים כהורמונים – מסרים כימיים המועברים בזרם הדם.
גם אינסולין וגם מולקולה קרובה, הנקראת גורם גדילה דמוי אינסולין 1(IGF-1), יכולים להפעיל mTORC1 ולקדם סינתזת חלבון. מנגנון זה מאפשר לתאים לייצר חלבון ולגדול לאחר ארוחות, כאשר רמות האינסולין עולות בתגובה לעלייה ברמות הסוכר בדם.
כאשר אינסולין ו-IGF-1 נקשרים לקולטנים שלהם, הם מעוררים מפל איתות הידוע כמסלול PI3K/AKT/mTOR. מסלול זה בסופו של דבר מפעיל את mTORC1 ומפעיל ייצור חלבון.
הורמון נוסף, טסטוסטרון, עשוי גם הוא לתקשר עם מסלול זה כדי לקדם סינתזת חלבון. מסיבה זו, חשוב לשמור על רמות טסטוסטרון בריאות כדי למטב את סינתזת חלבון השריר ולהבטיח שהשרירים שלך יתפתחו.
נקודות מפתח:
עומס מכני על שרירים, רמות גבוהות של חומצות אמינו, וגורמי גדילה כמו אינסולין כולם מפעילים את mTOR ומגרים סינתזת חלבון.
מהי אוטופגיה?
בנוסף לגירוי סינתזת חלבון, mTOR גם מעכב את פירוק החלבונים. באופן ספציפי יותר, mTOR מעכב תהליך הנקרא אוטופגיה – פירוק של רכיבי תא וחלבונים ישנים ופגומים.
במהלך אוטופגיה, רכיבי תא וחלבונים פגומים מרוכזים ומבודדים לתוך תאים מיוחדים הנקראים אוטופגוזומים. תאים אלה אז מתמזגים עם תאים אחרים, הנקראים ליזוזומים. ליזוזומים מכילים אנזימים שמפרקים ומפרקים רכיבי תא למולקולות קטנות יותר כמו חומצות אמינו ושומניות. מולקולות אלה יכולות אז להיות ממוחזרות ולשמש לבניית רכיבי תא וחלבונים חדשים.
אוטופגיה היא תהליך מועיל משתי סיבות עיקריות –
ראשית, בזמנים שבהם יש זמינות מוגבלת של חומרי הזנה (למשל, במהלך צום), הפירוק של רכיבי תא ישנים מספק אספקה טרייה של חומרי הזנה (למשל, חומצות אמינו). אלה יכולים אז לשמש לייצור חומרים תאיים חדשים ולספק דלק לתהליכים חיוניים להישרדות.
שנית, הסרת רכיבי תא וחלבונים ישנים ופגומים מאפשרת לתאים למחזר ולבנות מחדש רכיבים חדשים, מה שמאפשר להם לתפקד ביעילות רבה יותר.
נקודות מפתח:
אוטופגיה היא תהליך שבו רכיבי תא ישנים ופגומים מפורקים וממוחזרים.
אוטופגיה מגדילה את אספקת חומרי ההזנה בזמנים של מחסור (למשל, צום) ומחדשת רכיבי תא.
mTOR מעכב את תהליך האוטופגיה.
כיצד mTOR משפיע על הזדקנות?
אוטופגיה עוזרת לחדש תאים על ידי סילוק רכיבי תא וחלבונים ישנים ופגומים. הפרעה לתהליך האוטופגיה, עם זאת, מאפשרת לחלבונים פגומים להצטבר. הצטברות של מולקולות פגומות אלו פוגעת בהדרגה בתפקוד התא, מקצרת את תוחלת החיים שלהם, ומובילה להזדקנות.
על ידי עיכוב האוטופגיה, mTOR עשוי לאפשר לרכיבי תא פגומים להצטבר ולתרום לתהליך ההזדקנות.לכן פעילות גבוהה של mTOR עשויה להיות קשורה להזדקנות מוגברת.
בהקשר זה, ניסויי מעבדה מראים שעיכוב מלאכותי של פעילות mTOR יכול להגדיל את תוחלת החיים של בעלי חיים שאינם אנושיים שונים, כולל זבובי פירות, תולעים ועכברים.
נקודות מפתח:
mTOR מעכב אוטופגי: שמובילה להצטברות של חלבונים פגומים ומולקולות אחרות.
הצטברות של חלבונים פגומים פוגעת בתפקוד התא וקשורה להזדקנות.
פעילות גבוהה מדי של mTOR עשויה לקדם הזדקנות.
גנטיקה ואורח חיים
הניתוח שלנו מתייחס לווריאציות של גנים המשפיעים על הפעילות במסלולי האיתות השונים של mTOR/mTORC1.
בהקשר זה, אחד הגנים המרכזיים שאנו מתייחסים אליו הוא גן MTOR, שמקודד את חלבון mTOR.
וריאציות של גן זה יכולות להשפיע על הכמות והפעילות של חלבון mTOR שאתה מייצר, ולכן להשפיע על האופן שבו התאים שלך מסנתזים חלבונים חדשים. כתוצאה מכך, זה עשוי להשפיע על היעילות שבה אתה מגדיל את מסת השריר שלך.
כיוון ש-mTOR גם מעודד הצטברות שומן והזדקנות, תהליכים אלו יהיו גם הם מושפעים על ידי וריאציות של גן MTOR שלך.
גורמי אורח חיים
כפי שדנו קודם לכן, כמה גורמים סביבתיים או גורמי אורח חיים (למשל, צריכת חלבון, הרמת משקולות) יכולים לשנות את הפעילות של mTOR.
למרות שהגברת פעילות ה-mTOR עשויה להיות מועילה להעלאת מסת שריר, יש לשקול את היתרונות הללו מול הסיכון המוגבר של הצטברות שומן והזדקנות.
הקפד לבדוק את ההמלצות בתכונת הסינתזה של חלבון והיפרטרופיה שלך לקבלת המלצות מותאמות אישית לתזונה, אימונים ותוספים.
נקודות מפתח:
MaxGenes מנתחים וריאציות של גן MTOR שלך.
וריאציות של גן MTOR שלך משפיעות על הפעילות והכמות של חלבון mTOR.
וריאציות של גן MTOR יכולות להשפיע על עליית מסת השריר, הצטברות השומן וההזדקנות.
