Роль АМФ-активируемой протеинкиназы в гипогравитационной перестройке внутриклеточных сигнальных путей в постуральной мышце млекопитающих тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат наук Вильчинская Наталия Александровна

• Вильчинская Наталия Александровна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Вильчинская Наталия Александровна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Гравитационная разгрузка скелетных мышц

1.2 Поиск триггерных механизмов развития гравитационно-зависимой перестройки скелетных мышц

1.2.1 Кальций-зависимые механизмы

1.2.2 NO-зависимые механизмы

1.2.3 АМРК - зависимые механизмы

2 ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Экспериментальные методы и подходы

2.1.1 Объект исследований

2.1.2 Изучение эффектов 30-суточного космического полета на спутнике БИОН-М1 на m. longissimus dorsi мышей

2.1.3 Антиортостатическое вывешивание крыс различной продолжительности с последующим 7 суточным восстановлением

2.1.4 Определение относительного содержания NO в m. soleus крыс на ранних этапах гравитационной разгрузки

2.1.5 Изучение воздействия безопорности на m. soleus человека с использованием модели «сухой» иммерсии

2.1.6 Введение ингибитора АМРК - Compound C на фоне 7-суточного восстановления

2.1.7 1-суточное антиортостатическое вывешивание задних конечностей крыс на фоне предварительного введения AICAR

2.2 Методики обработки биоматериала и анализа данных

2.2.1 ДДС-электрофорез с последующим вестерн-блоттингом

2.2.2 Исследование экспрессии генов

2.2.3 Определение относительного содержания NO в мышце

2.2.4 Иммуногистохимическое выявление гистондеацетилазы

2.3 Анализ полученных данных

2.3.1 Анализ блотов

2

2.3.2 Анализ данных ПЦР-РВ

2.4 Статистическая обработка данных

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Исследование влияния реальной и моделируемой микрогравитации на активность АМРК в постуральной мышце животных и человека

3.1.1 Изучение действия 30-суточного космического полета на активность АМРК в m. longissimus dorsi мышей

3.1.2 Оценка активности АМРК и протеолитических сигнальных путей в камбаловидной мышце человека после 3-суточной «сухой» иммерсии

3.1.3 Исследование динамики фосфорилирования АМРК и АСС в камбаловидной мышце крыс на 1, 3, 7 и 14-е сутки моделируемой гравитационной разгрузки

3.2 Исследование влияния АМРК на активность p70S6K, ключевого анаболического маркера, в камбаловидной мышце при разгрузке

3.2.1 Изучение динамики фосфорилирования p70S6K в камбаловидной мышце крыс на 1, 3, 7 и 14-е сутки моделируемой гравитационной разгрузки

3.2.2 Исследование действия активатора АМРК - AICAR на активность p70S6K в m. soleus крыс на начальном этапе гравитационной разгрузки

3.2.3 Исследование действия ингибитора АМРК Compound C на активность p70S6K в m. soleus крыс при восстановлении

3.3 Изучение эффектов применения активатора АМРК - AICAR в m. soleus крыс при кратковременной функциональной разгрузке

4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Влияние реальной и моделируемой микрогравитации на активность АМРК в постуральной мышце животных и человека

4.1.1 Воздействие 30-суточного космического полета на активность АМРК в m. longissimus dorsi мышей

4.1.2 Влияние 3-суточной «сухой» иммерсии на активность АМРК в камбаловидной мышце человека

4.1.3 Исследование динамики фосфорилирования АМРК в камбаловидной мышце крыс на 1, 3, 7 и 14-е сутки моделируемой гравитационной разгрузки

4.2 АМРК регулирует активность сигнального пути mTOR/p70S6K

4.2.1 Сравнительный анализ динамики активности АМРК и киназы p70S6K, ключевого регулятора синтеза белка в мышечном волокне

4.2.2 Роль АМРК в регуляции активности сигнального пути mTOR/p70S6K

4.2.3 Действие Compound C, ингибитора АМРК, на процессы восстановления

в m. soleus крыс

4.3 Роль АМРК в процессах изменения экспрессии генов и ядерно-цитоплазматического трафика гистондеацетиллаз класса IIA в камбаловидной мышце крыс на начальном этапе гравитационной разгрузки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

AMPK — АМФ-зависимая/активируемая протеинкиназа

СаМ - кальмодулин

CaMK - кальций кальмодулин киназа

CaMKKß - киназа кальций-кальмодуллин-зависимой протеинкиназы бета

Akt/PKB — протеинкиназа B

ACC - ацетил-СоА-карбоксилаза

LKB1 - печеночная киназа В1

TSC2 - белок туберозного склероза 2 (туберин)

mTOR - киназа, мишень рапамицина у млекопитающих

eEF2 - фактор элонгации трансляции

eEF2K — киназа эукариотического фактора элонгации-2

ERK - регулируемая внеклеточными стимулами киназа (MAPK)

eNOS — эндотелиальная синтаза оксида азота

nNOS — нейрональная синтаза оксида азота

FOXO — белки семейства транскрипционных факторов

MuRF-1 — Е3-убиквитинлигаза (muscle ring finger 1)

MAF box/atrogin-1 - Е3-убиквитинлигаза (muscle atrophy F box)

P70S6K - киназа S6 рибосомального белка p70

p-P70S6K - фосфорилированная форма p70S6k

PGC-1a - 1альфаПкоактиватор гаммайрецептора, активирующего пролиферацию пероксисом (peroxisome proliferator activated receptor (PPAR) gamma coactivator 1alpha)

AICAR - 5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибофуранозид

P-GPA - бета-гуанодинпропионовая кислота

NFATc1 - ядерный фактор (Nuclear factor of activated T-cells, cytoplasmic 1)

MEF-2 - транскрипционный фактор (myocyte enhancer factor-2)

IRS-1 - субстрат инсулинового рецептора-1

HDAC4 — гистоновая деацетилаза

HDAC5 — гистоновая деацетилаза

GSK3P - киназа гликоген-синтазы 3р (glycogen sintase kinase 3Р) MyHC - тяжелые цепи миозина

BDNF - нейротрофический фактор мозга (brain-derived neurotrophic factor)

m. soleus - musculus soleus

PKD-протеинкиназа D

p90 (RSK 1) - киназа S6 белка рибосом p90

ТЦМ - тяжелые цепи миозинов

HSP 90 - белок теплового шока 90 (heat shock protein)

PFK2 - Фосфофруктокиназа-2

HK-2 - гексокиназа

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль АМФ-активируемой протеинкиназы в гипогравитационной перестройке внутриклеточных сигнальных путей в постуральной мышце млекопитающих»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

Скелетная мышца - один из наиболее пластичных органов, который способен менять структуру и метаболизм в зависимости от предлагаемого режима сократительной активности. В условиях гипокинезии, при иммобилизации и при различных параличах развивается комплекс атрофических изменений, приводящий к значительному уменьшению мышечной массы и к снижению сократительных возможностей (Григорьев и др., 2004; Козловская, 1984; Adams et al., 1995; Baldwin et al., 1990). При воздействии реальной или моделируемой невесомости в первую очередь страдают постуральные мышцы (Козловская и др., 1984; Оганов и др., 1988). При этом наблюдается уменьшение их жесткости, развитие мышечной атрофии и сдвиг миозинового фенотипа в быструю сторону (Kandarian et al., 2002; Козловская и др., 1984; Оганов и др., 1988; Adams et al., 1995; Baldwin et al., 1990). В основе мышечной атрофии, наблюдаемой при действии микрогравитации, лежит увеличение интенсивности протеолитических процессов и снижение уровня синтеза белка (Chopard et al., 2009; Bodine, 2013). Вследствие широкого распространения различных патологических состояний, характеризующихся развитием атрофических изменений, а также из-за необходимости противодействия развитию синдрома мышечной детренированности в космических полетах детальное изучение процессов развития мышечной атрофии имеет огромное значение. Несмотря на большое количество исследований, направленных на изучение мышечной атрофии, до сих пор остается нерешенным целый ряд вопросов. Особенно плохо изучены пусковые механизмы развития атрофии постуральной мышцы в условиях устранения опоры (Григорьев и др., 2004; Kawano et al., 2007; DeDoncker et al., 2005).

В настоящей работе исследовались пусковые механизмы развития мышечной атрофии в постуральных мышцах млекопитающих в условиях реальной и моделируемой невесомости.

При действии гравитационной разгрузки наблюдается мгновенное прекращение электрической активности камбаловидной мышцы (по показателям электромиографии), которая постепенно восстанавливается к 6 суткам воздействия (Kawano et al., 2007; Alford et al., 1987; L-DeDoncker et al., 2005). Не исключено, что снижение/прекращение электрической активности мышцы, свидетельствующие о снижении ее сократительной активности, приводит к изменению баланса макроэргических молекул в сторону накопления полностью фосфорилированных соединений (Ohira et al., 1994). В работе Wakatsuki и соаторов было показано накопление креатинфосфата в камбаловидной мышце крыс после 10 дней антиортостатического вывешивания (Wakatsuki et al., 1994).

Как известно, АМФ-зависимая протеинкиназа - это основной энергетический сенсор клетки, реагирующий на изменения соотношения макроэргических молекул. Поэтому прекращение электрической активности камбаловидной мышцы на начальном этапе воздействия гравитационной разгрузки должно сказываться на активности АМРК. Однако сведения об активности AMPK на начальном этапе разгрузки в литературе отсутствуют.

АМРК активно участвует в регуляции процессов белкового синтеза и распада (Hardie et al., 2012) и является негативным регулятором сигнального пути mTOR. Данные о состоянии p70S6K, ключевого анаболического маркера сигнального пути mTOR, в постуральных мышцах при действии гравитационной разгрузки противоречивы, а сведения о его состоянии на начальном этапе разгрузки весьма отрывочны (Miyazaki et al., 2008; Hornberger et al., 2001; Mirzoev et al., 2016). Возникает естественный вопрос, может ли гипотетическое изменение активности АМРК влиять на активность сигнального пути mTOR в постуральных мышцах при действии гравитационной разгрузки?

АМРК влияет на экспрессию ряда генов путем фосфорилирования гистондеацетилаз класса 11а (HDAC4, HDAC5, HDAC7), что приводит к их диссоциации от промоторов генов и удалению из ядра, открывая тем самым путь для экспрессии того или иного гена (Mihaylova et al., 2011; Röckl et al., 2007;

McGee et al., 2010). Было показано, что уже на 1 сутки воздействия

8

микрогравитации наблюдается снижение экспрессии мРНК медленной изоформы тяжелых цепей миозина (ТЦМ I(ß)) в камбаловидной мышце крыс (Giger et al., 2009). Один из путей регуляции экспрессии ТЦМ в мышечных волокнах связан с фосфорилированием гистондеацетилазы 4 (HDAC4) (Liu et al., 2005; Шенкман, 2016). Однако остается неясным, при помощи каких механизмов происходит такое быстрое снижение экспрессии генов. Участвует ли АМРК в регуляции экспрессии генов ТЦМ в мышечных волокнах?

Литературные данные о состоянии ключевого регулятора внутриклеточного метаболизма - АМРК в условиях гравитационной разгрузки малочисленны. Хан и соавторы показали снижение фосфорилирования АМРК в камбаловидной мышце крысы после 14 суточного антиортостатического вывешивания (Han et al., 2007), Хильдер и соавторы обнаружили увеличение фосфорилирования АМРК (Hilder et al., 2005), а Егава с соавторами, напротив, не отметили никаких изменений в фосфорилировании АМРК в камбаловидной мышце мыши после 14 суток вывешивания (Egawa et al., 2015). Так как существующие данные о фосфорилировании АМРК в условиях гравитационной разгрузки противоречивы и получены при продолжительной экспозиции животных в условиях разгрузки, роль АМРК в процессах структурно-метаболической перестройки мышц в этих условиях остается неясной. Цель и задачи исследования:

Цель настоящего исследования состояла в изучении роли АМФ-активируемой протеинкиназы в регуляции внутриклеточных сигнальных путей в m. soleus млекопитающих при гравитационной разгрузке.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать воздействие реальной и моделируемой гравитационной разгрузки на активность АМФ-активируемой протеинкиназы в постуральных мышцах человека и животных.

2. Изучить взаимосвязь АМРК и активности ключевого анаболического маркера p70S6K в камбаловидной мышце крыс на различных этапах гравитационной разгрузки и восстановления.

3. Проанализировать АМРК-зависимые механизмы ядерно-цитоплазматического трафика гистондеацетиллаз класса IIA на начальном этапе гравитационной разгрузки.

4. Оценить роль АМРК в процессах изменения экспрессии генов медленного миозина и IIA изоформ ТЦМ в постуральной мышце крыс на начальном этапе гравитационной разгрузки.

Положение, выносимое на защиту:

Дефосфорилирование АМФ-активируемой протеинкиназы - ключевое сигнальное событие начального периода функциональной разгрузки, влияющее на пусковые механизмы основных структурно-метаболических процессов в инактивированной постуральной мышце. Научная новизна работы:

1. Впервые обнаружено снижение фосфорилирования АМФ-активируемой протеинкиназы в камбаловидной мышце человека после 3 суток безопорности.

2. Впервые выявлено снижение фосфорилирования АМФ-активируемой протеинкиназы в камбаловидной мышце крыс после первых суток антиортостатического вывешивания.

3. Впервые показано, что уже после 3-х суток воздействия моделируемой гравитационной разгрузки с использованием модели «сухой» иммерсии в камбаловидной мышце человека наблюдается активация протеолитических процессов, сопровождаемая существенной инактивацией nNOS.

4. Впервые зарегистрировано увеличение фосфорилирования рибосомальной киназы p70S6K в камбаловидной мышце крыс на начальном этапе гравитационной разгрузки.

5. Впервые обнаружена взаимосвязь изменений уровня фосфорилирования АМРК и рибосомальной киназы p70S6K в постуральной мышце крыс на разных сроках гравитационной разгрузки.

6. Впервые показано, что введение селективного ингибитора АМРК Compound C увеличивает активность p70S6K в камбаловидной мышце крыс при восстановлении.

7. Впервые показано накопление HDAC4 и снижение содержания HDAC5 в ядерной фракции белков после 1-суточного вывешивания в m. soleus крыс. При этом с помощью AICAR выявлена ключевая роль АМРК в этих процессах.

8. Впервые показано, что введение активатора АМРК - AICAR на начальном этапе гравитационной разгрузки предотвращает снижение содержания предшественника и зрелой мРНК ТЦМ I(P) в m.soleus крыс после первых суток антиортостатического вывешивания.

9. Впервые обнаружено наличие реципрокных взаимоотношений AMPK и протеинкиназы D в скелетной мышце на ранних сроках гравитационной разгрузки.

Научно-практическая значимость

Значимость этой работы состоит в получении новых фундаментальных знаний о физиологических механизмах, запускающих процесс адаптации постуральных мышц к гравитационной разгрузке. Исследование роли АМРК в процессах развития мышечной атрофии в условиях реальной и моделируемой невесомости позволит раскрыть механизмы запуска атрофических изменений и позволит разработать более эффективные способы коррекции атрофии скелетных мышц. Данные, полученные в этой работе, смогут найти применение в космической и реабилитационной медицине. Основываясь на данных этого исследования, станет возможным использовать уже применяемые в медицине препараты и биологические добавки, для предотвращения развития атрофии мышц.

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертационной работы были представлены и обсуждены на: Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2014" (Москва,

2014); XIII Конференции молодых ученых, специалистов и студентов, посвященной 50-летию полета первого в мире врача-космонавта Егорова Б.Б. (Москва, 2014); 20-м Симпозиуме «Человек в космосе», (Прага, Чехия

2015); 44-й, 45-й Европейских мышечных конференциях (Варшава, Польша 2015; Монпелье, Франция 2016); 19-ой Школе-конференции молодых ученых «Биология - наука 21 века» (Пущино, 2015); XIV Конференции молодых ученых, специалистов и студентов, посвященной 65-летию со дня рождения врача-космонавта Морукова Б.В. (Москва, 2015); XVI Конференции по космической биологии и авиакосмической медицине с международным участием (Москва, 2016); международной конференции "Рецепторы и Внутриклеточная Сигнализация" (Пущино, 2017); X, XI Международных Симпозиумах «Биологическая подвижность» (Пущино 2014, 2016); V Съезде физиологов СНГ (Дагомыс, 2016); международном конгрессе федерации европейских биохимических обществ (Иерусалим, Израиль 2017); XXIII Съезде Физиологического общества им. И. П. Павлова (Воронеж, 2017).

По теме диссертации опубликовано 5 статей в журналах рекомендованных Высшей Аттестационной Комиссией, 1 публикация принята к печати в журнале, рекомендованном Высшей Аттестационной Комиссией, 14 тезисов докладов на конференциях, в том числе международных.

Работа выполнена при поддержке грантов РНФ 14-15-00358 и РФФИ 13-04-00888

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Гравитационная разгрузка скелетных мышц

Снижение сократительных свойств камбаловидной мышцы, уменьшение ее жесткости, развитие атрофических процессов и сдвиг миозинового фенотипа в быструю сторону являются наиболее важными проявлениями гравитационно -зависимой перестройки мышечной ткани. При этом наблюдается стабильное и направленное изменение экспрессии генов и происходит развитие нового «атрофического» паттерна экспрессии, лежащего в основе гравитационно -опосредованной перестройки мышечных волокон камбаловидной мышцы (Kandarian et al., 2002; Козловская и др., 1984; Оганов и др., 1988; Adams et al., 1995; Baldwin et al., 1990).

Исследование гравитационной разгрузки постуральных мышц осуществляется как во время космических полетов, так и с использованием наземных имитационных моделей антиортостатической гипокинезии (Pavy-Le Traon et al., 2007; Russomano et al., 2008) и сухой иммерсии (Шульженко и др., 1976; Russomano et al., 2008) для человека и антиортостатического вывешивания задних конечностей для грызунов (Thomason et al., 1990; Morey-Holton et al., 2002; Ильин и др., 1980).

В первые часы и дни космического полета осевые мышцы голени, в наибольшей степени - камбаловидная мышца, содержащая до 85% медленных волокон, а также мышцы позвоночника и шеи теряют жёсткость и упругость (Оганов и др., 1988; Григорьев и др., 2004; Fitts et al., 2001; Riley, 1998).

При воздействии гравитационной разгрузки появление мышечной атрофии обусловлено увеличением интенсивности протеолитических процессов и снижением уровня синтеза белка (Chopard et al., 2009; Bodine, 2013). При развитии мышечной атрофии различной природы было неоднократно показано увеличение активности процессов распада мышечных белков (Haddad et al., 2003; Ikemoto et al., 2001; Voisin et al., 1996; Williams et al., 1999). В скелетной мышце существует несколько протеолитических систем, участвующих в деградации

мышечных белков: каспазная, лизосомальная, убиквитин-протеасомная и кальпаиновая. При использовании модели вывешивания грызунов и модели антиортостатической гипокинезии на человеке было отмечено увеличение активности убиквитин-протеасомной (Taillandier et al., 1996; Urso et al., 2006; Ikemoto et al., 2001) и кальпаиновой (Enns et al., 2007; Tidball et al., 2002) систем деградации белков. В скелетной мышце активность катаболических процессов регулируется степенью нагруженности мышечного волокна, меняющимися концентрациями ионов кальция и оксида азота (Tidball et al., 1998; Garcia Diaz et al., 2006; Shenkman et al., 2008; Michetti et al., 1995). При действии гравитационной разгрузки как у человека (Ferrando et al., 1996; Glover et al., 2008; Paddon-Jones et al., 2006; Biolo et al., 2004), так и у грызунов (Kelleher et al., 2013; Booth et al., 1979; Lang et al., 2012; Goldspink, 1977) было обнаружено снижение уровня белкового синтеза, который остается пониженным на протяжении всего срока воздействия. Известно, что сигнальный путь mTOR играет важную роль в регуляции синтеза белка в скелетных мышцах (Bodine et al., 2001; Goodman et al., 2011; Hornberger, Esser, 2004), и большинство авторов предполагает, что инактивация этого сигнального пути вызывает снижение скорости синтеза белка при действии разгрузки. После 7-ми суток антиортостатического вывешивания было показано снижение активности AKT и mTORC1 (Miyazaki et al., 2008). В работах Hornberger и соавторов было показано снижение уровня фосфорилирования p70S6k в m.soleus после 12 часов вывешивания и сохранение низкого уровня активности этого фермента на протяжении всего срока воздействия (Hornberger et al., 2001). Регуляция активности сигнального пути mTOR в основном осуществляется с помощью субстрата инсулинового рецептора - 1 (IRS-1) и АМФ-зависимой протеинкиназы (АМРК).

В состав скелетных мышц входят волокна разного типа, которые располагаются мозаичным образом и различаются функциональными свойствами. Волокна «медленного» типа отличаются более высокой степенью устойчивости к утомлению и большой продолжительностью сокращения, но пониженной максимальной силой и скоростью сокращения. Волокна «быстрого» типа

14

обладают высокой скоростью и силой сокращения, но более высокой утомляемостью. Такие свойства мышечных волокон определяются преобладанием той или иной изоформы тяжелых цепей миозина (ТЦМ), т.е. миозиновым фенотипом. Известно четыре изоформы и четыре типа волокон: I -«медленный»; IIA - «быстрый»; Id/x - «быстрый» и самый «быстрый» - IIB, представленный только в мышцах мелких млекопитающих (Schiaffino, Reggiani, 2011). Постуральные мышцы, обеспечивающие поддержание позы организма в условиях нормального гравитационного поля и имеющие высокий тонус, содержат преимущественно волокна медленного типа I. Миозиновый фенотип стабилен, но существуют воздействия, способные существенно изменить экспрессию миозиновых генов и обусловить тем самым трансформацию медленных волокон в быстрые или наоборот. При моделируемой микрогравитации в экспериментальных условиях на Земле или в условиях космического полета часть медленных волокон превращается в быстрые путем изменения интенсивности экспрессии соответствующих генов в постуральной камбаловидной мышце (Fitts et al., 2000; Шенкман, 2016). Регуляцию экспрессии генов «медленных» изоформ ТЦМ осуществляют кальцинейрин/NFAT и кальций-кальмодулин-киназный сигнальные пути.

Кальцинейрин/NFAT сигнальный путь. В Z-диске саркомера локализован белок кальцинейрин. При его взаимодействии с комплексом кальций -кальмодулин происходит его активация, и он начинает проявлять фосфатазную активность и дефосфорилирует ядерный фактор активированных Т-клеток -NFATd, который получает возможность проникновения в миоядра (Chin, 2010) (Рис.1). NFATd накапливается в ядре или непосредственно взаимодействует с транскрипционным фактором MEF-2, который специфически связывает промотор гена медленных ТЦМ. Таким образом запускается интенсивная транскрипция гена «медленных» ТЦМ (Schiaffino, 2010; Shen et al., 2010; Шенкман, 2016). Белки Z-диска кальсарцин-1 и кальсарцин-2, функционирующие в медленных и быстрых волокнах, ингибируют реакцию дефосфорилирования NFAT. При нокауте генов

этих белков происходит перераспределение миозинового фенотипа в медленную сторону (Frey et al., 2000; Frey et al., 2008) (Рис.1).

Рис.1. Схема функционирования сигнального пути кальцинейрин/NFATcl. (По Liu et al., 2005 с модификациями). ECC - электромеханическое сопряжение, CaN - кальцинейрин. (Шенкман, 2016).

При нокауте ЕЗ-убиквитинлигаз MuRf-1 и MuRf-2 подавляется экспрессия генов

кальсарцина (Moriscot et al., 2010; Шенкман, 2016). Можно предположить, что

убиквитинлигазы семейства MuRf, присутствующие в ядре, стимулируют

экспрессию кальсарцина-2. Было показано, что при изменении состояния титина

локализованный в районе M-диска киназный домен титина

освобождает/дефосфорилирует MuRf-2, что приводит к его импорту в миоядра

(Lange et al., 2005; Шенкман, 2016). Возможно, что изменение титина приводит, в

конечном счете, к повышению экспрессии кальсарцина-2 и способствует

стабилизации быстрого миозинового фенотипа и предотвращает любую

трансформацию в медленную сторону. Однако повышенной экспрессии гена

кальсарцина недостаточно для полного ингибирования фосфатазной активности

кальцинейрина. Известно, что кальсарцин-2 может быть иммобилизован на

цитоскелетных компонентах Z-диска - а-актининах-2 и -3, причем

иммобилизация на а-актинине-2 оказывается более устойчивой (Seto et al., 2013;

Шенкман, 2016). Поэтому в отсутствие гена а-актинина-3 или при его дефиците

кальсарцин устойчиво иммобилизуется, и в волокне реализуется медленный

16

фенотип. Экспорт NFAT из ядра происходящий в результате дефосфорилирования сигнального белка GSK3P (киназа гликогенсинтазы) способствует сдвигу равновесия в сторону экспрессии «быстрых» изоформ ТЦМ (Shen et al., 2007; Шенкман, 2016) (Рис.1).

Второй путь регуляции экспрессии ТЦМ осуществляется через киназную активность кальций-кальмодулин-киназы (СаМК). Комплекс кальций-кальмодулин активирует СаМК, фосфорилирущую фермент гистондеацетилазу 4 (HDAC4), и не позволяет ей войти в пространство миоядра (Liu et al., 2005; Шенкман, 2016).

Рис.2. Схема функционирования сигнального пути кальций-кальмодулин-киназа/гистондеацетилаза 4/5 (по Liu et al., 2005 с модификациями). HDAC -гистондеацетилаза, CaMK - кальций-кальмодулин-киназа, MEF-2 -транскрипционный фактор (myocyte enhancement 1аС:огХШенкман, 2016)

При низкой концентрации комплекса кальций-кальмодулин и соответственно низкой киназной активности CaMK снижается фосфорилирование HDAC4, и часть ее молекул проникает в миоядра. В миоядрах HDAC4 деацетилирует не только гистон H3, но и транскрипционный фактор MEF-2, взаимодействующий с промотором гена myf7 (т.е. гена ТЦМ ip). Это приводит к снижению как общей транскрипционной активности генома, так и экспрессии ТЦМ ip (Рис. 2) (Liu et al., 2005; Шенкман, 2016). Фосфорилирование гистондеацетиллаз класса 11а кроме

кальций-кальмодулин киназы могут осуществлять AMPK и протеинкиназа D (Rockl et al., 2007; McGee, Hargreaves, 2010; Monovich et al., 2010).

Многократно были показаны изменения миозинового фенотипа волокон при гравитационной разгрузке. Наблюдается увеличение интенсивности синтеза изоформ миозина быстрого типа и снижение экспрессии медленного миозина в мышцах космонавтов, а так же у крыс, отправленных в полёт на биоспутнике (Оганов и др., 1988; Григорьев и др., 2004.; Shenkman et al., 2008; Fitts et al., 2000). В камбаловидной мышце задних конечностей крыс при антиортостатическом вывешивании наблюдается увеличение содержания (%) волокон типа II и уменьшение доли волокон типа I (Templeton et al., 1988; Desplanches et al., 1987; Riley et al., 1990; Desplanches D et al., 1990; Шенкман, 2016). В m. soleus и m. adductor longus при 12.5-14-дневном полете было зарегистрировано снижение содержания волокон типа I на 20-25% (Desplanches et al., 1991; Miu et al., 1990; Шенкман, 2016). В работах нашей лаборатории было впервые выявлено увеличение относительного содержания волокон типа II в m. soleus и m. vastus lateralis у обезьян после 12.5-суточного космического полета на биоспутнике «КОСМОС-2229» (Shenkman et al., 1994). После космического полета или при вывешивании было неоднократно выявлено увеличение доли волокон, содержащих как «медленные», так и «быстрые» формы тяжелых цепей миозина (Ohira et al.,1992; Thomason et al., 1992; Шенкман, 2016). В пробах m. soleus, взятых у астронавтов после 6-месячного полета было обнаружено снижение доли волокон, экспрессирующих «медленную» изоформу ТЦМ, и увеличение доли волокон, экспрессирующих «быстрые» изоформы (Trappe S et al., 2009; Шенкман, 2016). Также сдвиг соотношения изоформ ТЦМ в «быструю» сторону был обнаружен в m. vastus lateralis астронавтов после 11-суточного полета (Zhou et al., 1995; Шенкман, 2016). В нашей лаборатории уже после 7-суточной экспозиции в условиях «сухой» иммерсии наблюдали уменьшение доли волокон с ТЦМ «медленного» типа в m. soleus (Григорьев и др., 2004; Шенкман и др., 2004). Механизмы регуляции миозинового фенотипа мышечных волокон остаются в значительной степени неизученными. Известно, что концентрация ионов кальция

и соотношение макроэргических фосфатов могут оказывать большое влияние на миозиновый фенотип мышечного волокна.

1.2 Поиск триггерных механизмов развития гравитационно-зависимой

перестройки скелетных мышц

1.2.1 Кальций-зависимые механизмы

Механизмы, осуществляющие запуск гравитационно-зависимой перестройки скелетных мышц, до сих пор неизвестны. Какие физиологические изменения, наблюдаемые при разгрузке в мышечном волокне, являются центральными? При действии гравитационной разгрузки в мышечном волокне происходит увеличение концентрации кальция, как известно, кальций - это сигнальная молекула, осуществляющая регуляцию множества сигнальных протеинкиназ (Meissner et al., 2000; Shenkman et al., 2008; Hardie et al., 2008; Brown et al., 1991). Почему происходит накопление ионов кальция в мышечном волокне и может ли это служить пусковым механизмом для развития гравитационно-зависимой перестройки скелетных мышц?

Сообщения о накоплении Са2+ в иммобилизованной мышце начали появляться с начала 70-х годов (Booth, Giannetta, 1973). Ингалс и соавторы показали увеличение концентрации кальция в покоящемся мышечном волокне при функциональной разгрузке (Ingalls et al., 1999).

Сейчас рассматриваются два возможных источника накопления ионов кальция в мышечном волокне при гипогравитации (Tischler et al., 1990; Catterall, 1995; Yoshioka et al., 1996; Shenkman et al., 2008). Приток ионов Са2+ в миоплазму может осуществляться из внеклеточного пространства, а также посредством утечки из каналов саркоплазматического ретикулума. В 1996 году Йошиока и соавторы обнаружили, что после антиортостатического вывешивания наблюдается увеличение пассивного вытекания

Са2+

из саркоплазматического

ретикулума в мышечных волокнах, которое, очевидно, осуществлялось через каналы саркоплазматического ретикулума, сопряженные с рианодиновыми рецепторами (Yoshioka et al., 1996). В более ранних работах Тишлер и соавторы

19

открыли возможную роль рианодиновых Са2+каналов при бездействии мышц (Tischler et al., 1990). Бастид и соавторы показали увеличение активности рианодинового рецептора 1-го типа в волокнах камбаловидной мышцы после вывешивания (Bastide et al., 2000). В то же время, Kandarian и соавторами было отмечено, что на ранней стадии разгрузки значительно увеличена экспрессия дигидропиридиновых каналов (Kandarian et al., 1992). При использовании селективного ингибитора кальциевых каналов L-типа накопление

Са2+ в

миоплазме камбаловидной мышцы при вывешивании не происходит (Mukhina et al., 2008). Если принять во внимание взаимосвязь между дигидропиридиновыми каналами и рианодиновыми рецепторами саркоплазматического ретикулума (Protasi, 2002), то можно предположить, что Са2+ каналы обоих типов являются источниками накопления кальция в покоящемся мышечном волокне при функциональной разгрузке.

До настоящего времени остается не выясненным, как включаются процессы накопления кальция в мышечном волокне при гипогравитации. Ряд исследователей высказывал предположение, что в условиях космического полета происходит снижение потенциала покоя в мышечных волокнах m. soleus (по неопубликованным данным Магазаника и др., см. обзор Shenkman et al., 2008), что было подтверждено в экспериментах с антиортостатическим вывешиванием крыс (Pierno et al., 2002). На третьих сутках антиортостатического вывешивания крыс обнаружено значительное снижение мембранного потенциала. Предполагается, что такое снижение мембранного потенциала связано с уменьшением электрогенного вклада Na, K - АТФазы за счет инактивации её а2 субъединицы (Kravtsova et al., 2016). Дигидропиридиновые рецепторы L-типа, чувствительные к нифедипину, являются потенциал зависимыми, снижение мембранного потенциала приводит к их частичной активации (Catterall, 1995). Таким образом, снижение мембранного потенциала при гравитационной разгрузке приводит к повышению проницаемости сарколеммы и мембраны саркоплазматического ретикулума для ионов Са2+.

Са2+ служит посредником множества клеточных реакций, и изменение его концентрации приводит к множеству биологических эффектов на уровне органов и тканей. Повышение концентрации кальция в мышечном волокне в условиях гравитационной разгрузки приводит к активации кальпаин-зависимого протеолиза цитоскелетных белков и сдвигу миозинового фенотипа мышечных волокон в быструю сторону (Pette, 2006; Meissner et al., 2000; Wagatsuma et al., 2002; Shenkman et al., 2008; Shenkman, 2016).

Мышечная атрофия в условиях функциональной разгрузки развивается за счет снижения интенсивности анаболических процессов и увеличения интенсивности катаболических процессов (Bodine, 2013). Увеличение концентрации

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вильчинская Наталия Александровна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Астратенкова, И.В. Участие АМФ-зависимой протеинкиназы в регуляции метаболизма скелетных мышц / И.В. Астратенкова, В.А. Рогозкин // Российский физиологический журнал. - 2013. - Т. 6. - С. 657-673.

2. Григорьев, А.И. Роль опорной афферентации в организации тонической мышечной системы / А.И. Григорьев, И.Б. Козловская, Б.С. Шенкман // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2004. - Т. 90, № 5. - С. 508-521.

3. Ильин, Е.А. Стенд для моделирования физиологических эффектов невесомости в лабораторных экспериментах с крысами. / Е.А. Ильин, В.Е. Новиков // Косм. биол. и авиакосм. мед. - 1980. - Т. 14, №3. - С. 79-80.

4. Качаева, Е.В. Инсулиноподобный фактор роста 1 и ключевые маркеры протеолиза в остром периоде реадаптации потстуральной мышцы, атрофированной в результате функциональной разгрузки / Е.В. Качаева, О.В. Туртикова, Т.А. Лейнсоо, Б.С. Шенкман // Биофизика. - 2010. - Т. 55, №6. - С. 1108-1116.

5. Киренская, А.И. Влияние иммерсионной гипокинезии на характеристики ритмической активности двигательных единиц камбаловидной мышцы / А.И. Киренская, И.Б. Козловская, М.Г. Сирота // Физиол. Человека. -1986. - Т. 12. - С. 627-632.

6. Козловская, И.Б. Сравнительный анализ влияния невесомости и её моделей на скоростно-силовые свойства и тонус скелетных мышц человека / А.И. Киренская, И.Б. Козловская, М.Г. Сирота // Космическая биология и авиакосмическая медицина. - 1984. - № 6.

7. Козловская, И.Б. Механизмы нарушений характеристик точностных движений при длительной гипокинезии / И.Б. Козловская, А.В. Киренская // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2003. - Т. 89, №3, - С. 247-258.

8. Красный, А.М. Фосфорилирование элонгационного фактора и экспрессия его киназы в m. Soleus крысы в течении трех суток гравитационной

93

нагрузки / А.М. Красный, Е.А. Лысенко, И.Б. Козловская и др., // Доклады академии наук. - 2013. - Т. 453,№1. - С. 1-3.

9. Литвинова, К.С. Динамика характеристик мышечных волокон m.Soleus крысы и инсулиноподобного фактора роста 1 в период реадаптации после гравитационной разгрузки / К.С. Литвинова, П.М. Таракин, Гасникова Н.М и др., // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2007. - Т. 93, № 10. - С. 1143—1155.

10. Ломоносова, Ю.Н. Активация киназы эукариотического элонгационного фактора 2 в камбаловидной мышце в условиях 14-суточного вывешивания крыс./ Ю.Н. Ломоносова, С.П. Белова, Т.М. Мирзоев и др., // ДАН. -2017. -Т. 474, №1. - С. 119-122.

11. Мирзоев, Т. М. Сигнальные пути регуляции синтеза белка в постуральной мышце крысы в период реадаптации после функциональной разгрузки / Т. М. Мирзоев, С. А. Тыганов, И.О. Петрова, Б.С. Шенкман // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2017. - в печати.

12. Овсянников, А.В. Особенности двигательных перестроек у человека в водной иммерсии / А.В. Овсянников // Физиол. журн. СССР. - 1972. - Т.З. - С. 305-310.

13. Оганов, B.C. Влияние кратковременных космических полётов на физиологические свойства и состав миофибриллярных белков скелетных мышц крыс / B.C. Оганов, С.А. Скуратова, Л.М. Мурашко и др., // Космическая биология и авиакосмическая медицина. - 1988. - №4.

14. Петрова, И.О. Раннее снижение жесткости m. soleus крысы при опорной разгрузке: инактивация поперечных мостиков или активация кальпаина? / И.О. Петрова, С.А. Тыганов, Т.М. Мирзоев, А.К. Цатурян и др., // Доклады Академии Наук. - 2017. - в печати.

15. Шенкман, Б. С. От медленных к быстрым. Гипогравитационная перестройка миозинового фенотипа мышечных волокон / Б. С. Шенкман // ACTA NATURAE. - 2016. - Т.8, №3(30). - C. 86-99.

16. Шенкман, Б.С. Реадаптация атрофированной мышцы: от деструкции к синтезу белка / Б.С. Шенкман // Рос. Физиол. Журн. Им. И.М.Сеченова. -2012. -Т.98, №12. - С. 1-15.

17. Шенкман, Б.С. Сократительные характеристики и белки саркомерного цитоскелета волокон m. soleus человека в условиях гравитационной разгрузки. Роль опорного стимула / Б.С. Шенкман, З.А. Подлубная, И.М. Вихлянцев, К.С. Литвинова и др., // Биофизика. - 2004. - Т. 49, № 5. - С. 881-890.

18. Шульженко, Е.Б. Возможность проведения длительной водной иммерсии методом «сухого» погружения / Е.Б. Шульженко, И.Ф. Виль-Вильямс // Косм. биол. и авиакосм. мед. - 1976. - Т. 10. - С. 82-84.

19. Шульженко, Е.Б. Имитация детренированности организма методом "сухого" погружения / Е.Б. Шульженко, И.Ф. Виль-Вильямс // В кн: X чтения К.Э.Циолковского, секц. Пробл.косм.мед.биол. - 1975. - С. 39-47.

20. Adams, G.R. Age dependence of myosin heavy chain transitions induced by creatine depletion in rat skeletal muscle / G.R. Adams, K.M. Baldwin // J. Appl. Physiol.(1985). - 1995. - V. 78, № 1. - P. 368-71.

21. Alderton, W.K. Nitric oxide synthases: structure, function and inhibition / W.K. Alderton, C.E. Cooper, R.G. Knowles // Biochem. J. - 2001. - V. 357, №3. - P. 593-615.

22. Alford, E.K. Electromyography of rat soleus, medial gastrocnemius, and tibialis anterior during hind limb suspension / E.K. Alford, R.R. Roy, J.A. Hodgson, V.R. Edgerton // Exp. Neurol. - 1987. - V. 96, №3. - P. 635-49.

23. Augusto, V. Skeletal muscle fiber types in C57BL6J mice / V. Augusto, R.C. Padovani, G.E.R. Campos // Braz. J. morphol. Sci. - 2004. V. 21, №2. - P. 89-94.

24. Bajotto, G. Effect of branched-chain amino acid supplementation during unloading on regulatory components of protein synthesis in atrophied soleus muscles / G. Bajotto, Y. Sato, Y. Kitaura, Y. Shimomura // Eur. J. Appl. Physiol.-2011. - V.111, № 8. P.1815-28.

25. Baldwin, K.M. Effects of zero gravity on myofibril content and isomyosin distribution in rodent skeletal muscle / K.M. Baldwin, R.E. Herrick, E. Ilyina-Kakueva, V.S. Oganov // FASEB J. - 1990. - V. 4. - P. 79-83.

26. Bartoli, M. Calpains in muscle wasting / M. Bartoli, I. Richard // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2005. - V. 37. - P. 2115-2133.

27. Bastide, B. Properties of ryanodine receptor in rat muscles submitted to unloaded conditions / B. Bastide, A. Conti, V. Sorrentino, Y. Mounier // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2000. - V. 270, №2. - P. 442-447.

28. Bender, A.T. Neuronal nitric-oxide synthase is regulated by the Hsp90-based chaperone system in vivo / A.T. Bender, A.M. Silverstein, D.R. Demady, K.C. Kanelakis et al. // J. Biol. Chem. -1999. - V. 274. - P. 1472-1478.

29. Benziane, B. Activation of AMP-activated Protein Kinase Stimulates Nai,Ki -ATPase Activity in Skeletal Muscle Cells / B. Benziane, M. Björnholm, S. Pirkmajer, A.V. Chibalin et al. // J. Biol. Chem. - 2012. - V. 287, № 28. - P. 23451-63.

30. Biolo, G. Short-term bed rest impairs amino acid-induced protein anabolism in humans / G. Biolo, B. Ciocchi, M. Lebenstedt, R. Barazzoni et al. // J. Physiol. - 2004. - V.15, №558(Pt 2). - P. 381-8.

31. Birk, J.B. Predominant a2/b2/g3 AMPK activation during exercise in human skeletal muscle / J.B. Birk, J.F. Wojtaszewski // J. Physiol. - 2006. - V. 577. - P. 1021-1032.

32. Bodine, S.C. Akt/mTOR pathway is a crucial regulator of skeletal muscle hypertrophy and can prevent muscle atrophy in vivo / S.C. Bodine, T.N. Stitt, M. Gonzalez, W.O. Kline et al. // Nat. Cell Biol. - 2001. - V. 3,. №11. - P.1014-1019.

33. Bodine, S.C. Disuse-induced muscle wasting / S.C. Bodine // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2013. - V. 45, №10. - P. 2200-8.

34. Booth, F.W. Effect of hindlimb immobilization upon skeletal muscle calcium in rat / F.W. Booth, C.L. Giannetta // Calcif. Tissue Res. - 1973. - V. 13. - P. 327-330.

35. Booth, F.W. Early change in skeletal muscle protein synthesis after limb immobilization of rats / F.W. Booth, M.J. Seider // J. Appl. Physiol. Respir. Environ. Exerc. Physiol. - 1979. - V. 47, №5. - P. 974-7.

9+

36. Brown, E.M. Extracellular Ca sensing, regulation of parathyroid cell

9+

function, and role of Ca and other ions as extracellular (first) messengers / E.M. Brown // Physiol. Rev. - 1991. - V. 71, №2. - P. 371-411.

37. Carlberg, U. Functional properties of phosphorylated elongation factor 2 / U. Carlberg, A. Nilsson, O. Nygard // Eur. J. Biochem. - 1990. - V.191, №3. - P. 639645.

38. Carling, D. AMP-activated protein kinase: new regulation, new roles? / D. Carling, C. Thornton, A. Woods, M.J. Sanders // Biochem J. - 2012. - V. 445, №1. - P. 11-27.

39. Catterall, W.A. Structure and function of voltage-gated ion channels / W.A. Catterall // Ann. Rev. Biochem. - 1995. - V. 64. - P. 493-531.

40. Chen, L. Structural insight into the autoinhibition mechanism of AMP-activated protein kinase / L. Chen, Z.H. Jiao, L.S. Zheng, Y.Y. Zhang et al. // Nature. -2009. - V. 459. - P. 1146-1149.

41. Chen, Z.P. AMPK signaling in contracting human skeletal muscle: acetyl-CoA carboxylase and NO synthase phosphorylation / Z.P. Chen, G.K. McConell, J. Belinda, R.J. Snow et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2000. - V.279. - P. 1202-1206.

42. Cheung, P.C. Characterization of AMP-activated protein kinase gamma-subunit isoforms and their role in AMP binding / P.C. Cheung, I.P. Salt, S.P. Davies, D.G. Hardie, D. Carling // Biochem. J. - 2000. - V. 346. - P. 659-669.

43. Childs, T.E. Temporal alterations in protein signaling cascades during recovery from muscle atrophy / T.E. Childs, E.E. Spangenburg, D.R.Vyas, F.W. Booth // Am. J. Physiol. Cell Physiol.-2003. - V.285, №2. - P.391-398.

9+

44. Chin, E.R. Intracellular Ca signaling in skeletal muscle: decoding a complex message / E.R. Chin // Exerc. Sport. Sci. Rev. - 2010. - V. 38, №2. - P. 76-85.

45. Chopard, A. Molecular events and signalling pathways involved in skeletal muscle disuse-induced atrophy and the impact of countermeasures / A. Chopard, S. Hillock, B.J. Jasmin // J. Cell Mol. Med. - 2009. - V.13, №9B. - P.3032-50.

46. Cohen, T.J. HDAC4 regulates muscle fiber type-specific gene expression programs/ T.J. Cohen, M.C. Choi, M. Kapur, V.A. Lira et al. // Mol. Cells. - 2015. - V. 38. - P. 343-348.

47. Coughlan, K.A. PKD1 Inhibits AMPKa2 through Phosphorylation of Serine 491 and Impairs Insulin Signaling in Skeletal Muscle Cells / K.A. Coughlan, R.J. Valentine, B.S. Sudit, K. Allen et al. // Biochemical. J. - 2016. - V. 473. - P. 4681-4697.

48. Crosbie, R.H. Loss of sarcolemma nNOS in sarcoglycan-deficient muscle / R.H. Crosbie, R. Barresi, K.P. Campbell // FASEB J. - 2002. - V. 16. - P. 1786-1791.

49. De-Doncker, L. Physiologically adaptive changes of the L5afferent neurogram and of the rat soleus EMG activity during 14 days of hindlimb unloading and recovery / L. De-Doncker, M. Kasri, F. Picquet, M. Falempin // The Journal of Experimental Biology. - 2005. - V. 208. - P. 4585-4592.

50. Deshmukh, A.S. Nitric oxide increases cyclic GMP levels, AMPactivated protein kinase (AMPK)a1-specific activity and glucose transport in human skeletal muscle / A.S. Deshmukh, Y.C. Long, T. de Castro Barbosa, H.K. Karlsson et al. // Diabetologia. - 2010. - V. 53. - P. 1142-1150.

51. Desplanches, D. Rat soleus muscle ultrastructure after hindlimb suspension / D. Desplanches, S.R. Kayar, B. Sempore, R. Flandrouis, H. Hoppeler // J. Appl. Physiol. (1985). - 1990. - V. 69, №2. - P. 504-508.

52. Desplanches, D. Structural and metabolic properties of rat muscle exposed to weightlessness aboard Cosmos 1887 / D. Desplanches, M.H. Mayet, E.I. Ilyina-Kakueva, J. Frutoso, R. Flandrois // Eur. J. Appl. Physiol. - 1991. - V. 63. - P. 288-292.

53. Desplanches, D. Structural and functional responses to prolonged hindlimb suspension in rat muscle / D. Desplanches, M.H. Mayet, B. Sempore, R. Flandrois // J. Appl. Physiol. (1985). - 1987. - V. 63, № 2. - P. 558-563.

54. Drummond, J.M. Rapamycin administration in humans blocks the contraction-induced increase in skeletal muscle protein synthesis / J.M. Drummond,

98

C.S. Fry, L.E. Glynn, H.C. Dreyer et al. // J. Physiol. - 2009. - V. 587, №7. - P. 15351546.

55. Dupont, E. Electrostimulation during hindlimb unloading modulates PI3K-AKT downstream targets without preventing soleus atrophy and restores slow phenotype through ERK / E. Dupont, C. Cieniewski-Bernard, B. Bastide, L. Stevens // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. - 2011. - V. 300, № 2. - P.408-417.

56. Egan, D. The autophagy initiating kinase ULK1 is regulated via opposing phosphorylation by AMPK and mTOR / D. Egan, J. Kim, R.J. Shaw, K.L. Guan // Autophagy. - 2011. - V. 7, №6. - P. 643-4.

57. Egawa, T. Involvement of AMPK in regulating slow-twitch muscle atrophy during hindlimb unloading in mice / T. Egawa, A. Goto, Y. Ohno, S. Yokoyama et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2015. - V. 309. P. E651-62.

58. Eijnde, B.O. AMP kinase expression and activity in human skeletal muscle: effects of immobilization, retraining, and creatine supplementation / B.O. Eijnde, W. Derave, J.F. Wojtaszewski, E.A. Richter, P. Hespel // J. Appl. Physiol. (1985). - 2005. - V. 98, № 4. - P. 1228-33.

59. Enns, D.L. Calpain/calpastatin activities and substrate depletion patterns during hindlimb unweighting and reweighting in skeletal muscle / D.L. Enns, T. Raastad, I. Ugelstad, A.N. Belcastro // European Journal of Applied Physiology. - 2007. - V. 100, №4. - P. 445-455.

60. Enns, D.L. Early activation and redistribution of calpain activity in skeletal muscle during hindlimb unweighting and reweighting / D.L. Enns, A.N. Belcastro // Can. J. Physiol. Pharmacol. - 2006. - V. 84. - P. 601-609.

61. Ferrando, A.A. Prolonged bed rest decreases skeletal muscle and whole body protein synthesis / A.A. Ferrando, H.W. Lane, C.A. Stuart, J. Davis-Street, R.R. Wolfe // Am. J. Physiol. - 1996. - V. 270, №4Pt1. - P. E627-33.

62. Fitts, R.H. Functional and structural adaptations of skeletal muscle to microgravity / A.A. Ferrando, H.W. Lane, C.A. Stuart, J. Davis-Street, R.R. Wolfe // J. Exp. Biol. - 2001. - V. 204, №18. - P. 3201-8.

63. Fitts, R.H. Physiology of a microgravity environment invited review: microgravity and skeletal muscle./ R.H. Fitts, D.R. Riley, J.J. Widrick // J. Appl. Physiol. (1985). - 2000. V. 89, №2. - P. 823-839.

64. Forstermann, U. Nitric oxide synthase isozymes. Characterization, purification, molecular cloning, and functions / U. Forstermann, E.I. Closs, J.S. Pollock, M. Nakane et al. // Hypertension. - 1994. - V. 23. - P. 1121-1131.

65. Forstermann, U. Hormone-induced biosynthesis of endothelium-derived relaxing factor/nitric oxide-like material in N1E-115 neuroblastoma cells requires calcium and calmodulin / U. Forstermann, L.D. Gorsky, J.S. Pollock, K. Ishii et al. // Mol. Pharmacol. - 1990. - V. 38. - P.7-13.

66. Forstermann, U. Calmodulin-dependent endothelium-derived relaxing factor/nitric oxide synthase activity is present in the particulate and cytosolic fractions of bovine aortic endothelial cells / U. Forstermann, J.S. Pollock, H.H. Schmidt, M. Heller, F.Murad // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1991. - V. 88. - P.1788-1792.

67. Frey, N. Calsarcin-2 deficiency increases exercise capacity in mice through calcineurin/NFAT activation / N. Frey, D. Frank, S. Lippl, C. Kuhn et al. // J. Clin. Invest. - 2008. - V. 118, №11. - P. 3598-3608.

68. Frey, N. Calsarcins, a novel family of sarcomeric calcineurin-binding proteins / N. Frey, J.A. Richardson, E.N. Olson // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000. -V. 97, №26. - P. 14632-1463.

9+

69. Garcia Diaz, B.E. Ca dependency of calpain 3 (p94) activation / B.E. Garcia Diaz, S. Gauthier, P.L. Davies // Biochemistry. - 2006. - V. 45. - P. 3714-3722.

70. Giger, J.M. Rapid muscle atrophy response to unloading: pretranslational processes involving MHC and actin/ J.M. Giger, P.W. Bodell, M. Zeng, K.M. Baldwin, F. Haddad // J. Appl. Physiol (1985). - 2009. - V. 107, - P.1204-12.

71. Glover, E.I. Immobilization induces anabolic resistance in human myofibrillar protein synthesis with low and high dose amino acid infusion / E.I. Glover, S.M. Phillips, B.R. Oates, J.E. Tang et al. // J. Physiol. - 2008. - V. 586, №24. - P. 604961.

72. Goldspink, D.F. The influence of immobilization and stretch on protein turnover of rat skeletal muscle / D.F. Goldspink // J. Physiol. - 1977. - V. 264, №1. - P. 267-82.

73. Goodman, C.A. Novel insights into the regulation of skeletal muscle protein synthesis as revealed by a new nonradioactive in vivo technique / C.A. Goodman, D.M. Mabrey, J.W. Frey, M.H. Miu et al. // FASEB J. - 2011. - V.25, №3. -P.1028-1039.

74. Goransson, O. Mechanism of action of A-769662, a valuable tool for activation of AMP-activated protein kinase / O. Goransson, A. McBride, S.A. Hawley, F.A. Ross, et al. // J. Biol. Chem. - 2007. - V. 282. - P. 32549-32560.

75. Guo, Y. AMP-activated kinase a2 deficiency protects mice from denervation-induced skeletal muscle atrophy / Y. Guo, J. Meng, Y. Tang, T. Wang et al. // Arch. Biochem. Biophys. - 2016. - V. 600. - P. 56-60.

76. Gwag, T. Stress and signaling responses of rat skeletal muscle to brief endurance exercise during hindlimb unloading: a catch-up process for atrophied muscle / T. Gwag, K. Lee, H. Ju, H. Shin et al. // Cell Physiol. Biochem. - 2009. - V.24. P. 537-546.

77. Gwinn, D.M. AMPK phosphorylation of raptor mediates a metabolic checkpoint / D.M. Gwinn, D.B. Shackelford, D.F. Egan, M.M. Mihaylova et al. // Mol. Cell. - 2008. - V. 30, №2. - P. 214-26.

78. Haddad, F. Atrophy responses to muscle inactivity. II. Molecular markers of protein deficits / F. Haddad, R.R. Roy, H. Zhong, V.R. Edgerton, K.M. Baldwin // Journal of Applied Physiology. - 2003. - V. 95. - P. 791-802.

79. Hamilton, D.L. Molecular brakes regulating mTORC1 activation in skeletal muscle following synergist ablation / D.L. Hamilton, A. Philp, M.G. MacKenzie, A. Patton et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2014. - V. 307, № 4. - P. E365-73.

80. Han, B. Rat hindlimb unloading down-regulates insulin like growth factor-1 signaling and AMP-activated protein kinase, and leads to severe atrophy of the soleus

muscle / B. Han, M.J. Zhu, C. Ma, M. Du // Appl. Physiol. Nutr. Metab. - 2007. - V. 32, № 6. - P. 1115-1123.

81. Hardie, D.G. AMPK: a key regulator of energy balance in the single cell and the whole organism / D.G. Hardie // Int. J. Obes. (Lond). - 2008. - V. 32, №4. - P. S7-12.

82. Hardie, D.G. AMPK: regulating energy balance at the cellular and whole body levels / D.G. Hardie, M.L. Ashford // Physiol. (Bethesda). - 2014. - V. 29, № 2. -P. 99-107.

83. Hardie, D.G. AMP-activated protein kinase: a target for drugs both ancient and modern / D.G. Hardie, F.A. Ross, S.A. Hawley // Chem. Biol. - 2012. - V. 19, №10. - P. 1222-1236.

84. Hawley, S.A. Complexes between the LKB1 tumor suppressor, STRAD alpha/beta and MO25 alpha/beta are upstream kinases in the AMP-activated protein kinase cascade / S.A. Hawley, J. Boudeau, J.L. Reid, K.J. Mustard et al. // J. Biol. -2003. - V.2, №4. - P.28.

85. Hawley, S.A. Calmodulin-dependent protein kinase kinase-beta is an alternative upstream kinase for AMP-activated protein kinase / S.A. Hawley, D.A. Pan, K.J. Mustard, L. Ross et al. // Cell Metab. - 2005. - V. 2, № 1. - P. 9-19.

86. Hayot, M. Skeletal muscle microbiopsy: a validation study of a minimally invasive technique / M. Hayot, A. Michaud, C. Koechlin et al. // Eur. Respir. J. - 2005. -V. 25. - P. 431-440.

87. Henriksen, E.J. Time Course of the Response of Carbohydrate Metabolism to Unloading of the Soleus / E.J. Henriksen, M.E. Tischler // Metabolism. -1988. - V. 37, № 3. - P. 201-208.

88. Hevel, J.M. Purification of the inducible murine macrophage nitric oxide synthase: identification as a flavoprotein / J.M. Hevel, K.A. White, M.A. Marietta // J. Biol. Chem. - 1991. - V. 266, № 34. - P. 22789-91.

89. Hilder, T.L. Insulinindependent pathways mediating glucose uptake in hindlimbsuspended skeletal muscle / T.L. Hilder, L.A. Baer, P.M. Fuller et al. // J. Appl. Physiol. - 2005. - V. 99, № 6. - P. 2181-2188.

102

90. Hinchee-Rodriguez, K. Neuronal nitric oxide synthase is phosphorylated in response to insulin stimulation in skeletal muscle / K. Hinchee-Rodriguez, N. Garg, P. Venkatakrishnan, M.G. Roman et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2013. -V. 435. - P. 501-505.

91. Hornberger, T.A. Mechanotransduction and the regulation of protein synthesis in skeletal muscle / T.A. Hornberger, K.A. Esser // Proc. Nutr. Soc. - 2004. -V. 63, №2. - P. 331-5.

92. Hornberger, T.A. Regulation of translation factors during hindlimb unloading and denervation of skeletal muscle in rats / T.A. Hornberger, R.B. Hunter, S.C. Kandarian, K.A. Esser // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2001. - V. 281, №1. -P.179-187.

93. Hsieh, C.T. Ceramide inhibits insulin-stimulated Akt phosphorylation through activation of Rheb/mTORC1/S6K signaling in skeletal muscle / C.T. Hsieh, J.H. Chuang, W.C. Yang, Y. Yin, Y. Lin // Cell Signal. - 2014. - V. 26, № 7. - P.1400-8.

94. Ikemoto, M. Space 87 shuttle flight (STS-90) enhances degradation of rat myosin heavy chain in association with activation of ubiquitin-proteasome pathway / M. Ikemoto, T. Nikawa, S. Takeda, C. Watanabe et al. // The FASEB Journal. - 2001. - V. 15, №7. - P. 1279-1281.

95. Ingalls, C.P. Intracellular Ca2+ transients in mouse soleus muscle after hindlimb unloading and reloading / C.P. Ingalls, G.L. Warren, R.B. Armstrong // Journ. Appl. Physiol. - 1999. - V. 87. - P. 386-390.

96. Ingwersen, M.S. Na,K-ATPase activity in mouse muscle is regulated by AMPK and PGC-1a / M.S. Ingwersen, M. Kristensen, H. Pilegaard, J.F. Wojtaszewski, E.A. Richter, C. Juel // J. Membr. Biol. - 2011. - V. 242, № 1. - P. 1-10.

97. Inoki, K. TSC2 mediates cellular energy response to control cell growth and survival / K. Inoki, T. Zhu, K.L. Guan // Cell. - 2003. - V. 115, №5. - P. 577-90.

98. Jensen, J. AMPK is required for exercise to enhance insulin sensitivity in skeletal muscles / J. Jensen, S. O'Rahilly // Mol. Metab. - 2017. - V. 6, № 4. - P. 315316.

99. Jin, Q. Implication of AMP-activated protein kinase and Akt-regulated survivin in lung cancer chemopreventive activities of deguelin / Q. Jin, L. Feng, C. Behrens, B.N. Bekele et al. // Cancer Res. - 2007. - V. 67. - P. 11630-9.

100. Jorgensen, R. The life and death of translation elongation factor 2 / R. Jorgensen, A.R. Merrill, G.R. Andersen // Biochem. Soc. Trans. - 2006. - V.34, №1. -P.1-6.

101. Kandarian, S. Regulation of skeletal muscle dihydropyridine receptor gene expression by biomechanical unloading / S. Kandarian, S. O'Brien, K. Thomas, L. Schulte, J. Navarro // J. Appl. Physiol. - 1992.- V. 72, №6. - P. 2510-2514.

102. Kandarian, S.C. Molecular events in skeletal muscle during disuse atrophy / S.C. Kandarian, E.J. Stevenson // Exerc. Sport. Sci. Rev. - 2002. - V. 30, № 3. - P. 111-6.

103. Kawano, F. Role(s) of nucleoli and phosphorylation of ribosomal protein S6 and/or HSP27 in the regulation of muscle mass / F. Kawano, Y. Matsuoka, Y. Oke, Y. Higo et al. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2007. - V. 293, №1. - P. 35-44.

104. Kelleher, A.R. The mTORC1 signaling repressors REDD1/2 are rapidly induced and activation of p70S6K1 by leucine is defective in skeletal muscle of an immobilized rat hindlimb / A.R. Kelleher, S.R. Kimball, M.D. Dennis, R.J. Schilder, L.S. Jefferson // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2013. - V. 304, №2. - P. E229-36.

105. Koay, A. AMPK beta subunits display isoform specific affinities for carbohydrates / A. Koay, B. Woodcraft, E.J. Petrie, H. Yue et al. // FEBS Lett. - 2010. -V. 584, №15. - P. 3499-503.

106. Kobzik, L. Nitric oxide in skeletal muscle / L. Kobzik, M.B. Reid, D.S. Bredt, J.S. Stamler // Nature. - 1994. - V. 372, №6506. - P. 546-548.

107. Kone, B.C. Protein interactions with nitric oxide synthases: controlling the right time, the right place, and the right amount of nitric oxide / B.C. Kone, T. Kuncewicz, W. Zhang, Z.Y. Yu // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. - 2003. - V. 285. - P. 178-190.

108. Krämer, D.K. Role of AMP kinase and PPARdelta in the regulation of lipid and glucose metabolism in human skeletal muscle / D.K. Krämer, L. Al-Khalili, B. Guigas, Y. Leng et al. // J. Biol. Chem. - 2007. - V. 282, №27. - P. 19313-20.

109. Kramerova, I. Calpain 3 participates in sarcomere remodeling by acting upstream of the ubiquitin-proteasome pathway / I. Kramerova, E. Kudryashova, G. Venkatraman, M.J. Spencer // Hum. Mol. Genet. - 2005. - V. 14, №15. - P. 2125-2134.

110. Kravtsova, V.V. Distinct a2 Na,K-ATPase membrane pools are differently involved in early skeletal muscle remodeling during disuse / V.V. Kravtsova, A.M. Petrov, V.V. Matchkov, E.V. Bouzinova et al. // J. Gen. Physiol. - 2016. - V. 147. - P. 175-88.

111. Laine, R. Neuronal nitric oxide synthase isoforms alpha and mu are closely related calpain-sensitive proteins / R. Laine, P.R. de Montellano // Mol. Pharmacol. -1998. - V. 54. - P. 305-312.

112. Lancaster, J.R. EPR demonstration of iron-nitrosyl complex formation by cytotoxic activated macrophages / J.R. Lancaster, B. Hibbs // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1990. - V. 87. - P. 1223-1227.

113. Lang, S.M. Delayed recovery of skeletal muscle mass following hindlimb immobilization in mTOR heterozygous mice / S.M. Lang, A.A. Kazi, L. Hong-Brown, C.H. Lang // PLoS One. - 2012. - V. 7, №6. - P. e38910.

114. Lange, S. The kinase domain of titin controls muscle gene expression and protein turnover / S. Lange, F. Xiang, A. Yakovenko, A. Vihola et al. // Science. - 2005. - V. 308. ,№5728. - P. 1599-1603.

115. Lira, V.A. Nitric oxide and AMPK cooperatively regulate PGC-1a in skeletal muscle cells / V.A. Lira, D.L. Brown, A.K. Lira, A.N. Kavazis et al. // J. Physiol. - 2010. - V. 588. - P. 3551-3566.

116. Lira, V.A. Nitric oxide increases GLUT4 expression and regulates AMPK signaling in skeletal muscle / V.A. Lira, Q.A. Soltow, J.H. Long, J.L. Betters et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2007. - V.293. - P. 1062-1068.

117. Liu, R. Effect of protein S-nitrosylation on autolysis and catalytic ability of ^-calpain / R. Liu, Y. Li, M. Wang, G. Zhou, W. Zhang // Food Chem. - 2016. - V. 213. - P. 470-7.

118. Liu, Y. Activity-dependent and -independent nuclear fluxes of HDAC4 mediated by different kinases in adult skeletal muscle / Y. Liu, W.R. Randall, F. Martin, M.F. Schneider // J. Cell Biol. - 2005. - V. 168, № 6. - P. 887-897.

119. Lomonosova, Y.N. Protective effect of L-arginine administration on proteins of unloaded m. soleus / Y.N. Lomonosova, G.R. Kalamkarov, A.E. Bugrova, T.F. Shevchenko et al. // Biochemistry (Mosc.). - 2011. - V. 76. - P. 571-580.

120. Lomonosova, Y.N. Reduced expression of MyHC slow isoform in rat soleus during unloading is accompanied by alterations of endogenous inhibitors of calcineurin/NFAT signaling pathway / Y.N. Lomonosova, O.V. Turtikova, B.S. Shenkman // J. Muscle Res. Cell Motil. - 2016. - V.37. - P. 7-16.

121. Loughna, P. Effect of inactivity and passive stretch on protein turnover in phasic and postural rat muscles / P. Loughna, G. Goldspink, D. Goldspink // J. Appl. Physiol. - 1986. - V. 61, №1. - P. 173-179.

122. Lysenko, E.A. Time course of ribosomal kinase activity during hindlimb unloading / E.A. Lysenko, O.V. Turtikova, E.V. Kachaeva, I.B. Ushakov, B.S. Shenkman // Dokl. Biochem. Biophys. - 2010. - V. 434. - P. 223-226.

123. Martins, K.J. Nitric oxide synthase inhibition prevents activity-induced calcineurin-NFATc1 signalling and fast-to-slow skeletal muscle fibre type conversions / K.J. Martins, M. St-Louis, G.K. Murdoch, I.M. MacLean et al. // J. Physiol. - 2012. - V. 590, №6. - P. 1427-1442.

124. Matthews, V.B. Brain-derived neurotrophic factor is produced by skeletal muscle cells in response to contraction and enhances fat oxidation via activation of AMP-activated protein kinase / V.B. Matthews, M.B. Aström, M.H. Chan, C.R. Bruce, B.K. Pedersen et al. // Diabetologia. - 2009. - V. 52, № 7. - P. 1409-18.

125. McGee, S.L. AMPK-mediated regulation of transcription in skeletal muscle / S.L. McGee, M. Hargreaves // Clin. Sci. (London). - 2010. - V. 118, №8. - P. 507-518.

126. McGee, S.L. Compensatory regulation of HDAC5 in muscle maintains metabolic adaptive responses and metabolism in response to energetic stress / S.L. McGee, C. Swinton, S. Morrison, V. Gaur et al. // Faseb J. - 2014. - V. 28. - P. 33843395.

127. McGee, S.L. Normal hypertrophy accompanied by phosphoryation and activation of AMP-activated protein kinase alpha1 following overload in LKB1 knockout mice / S.L. McGee, K.J. Mustard, D.G. Hardie, K. Baar // J Physiol. - 2008. -V. 586. - P. 1731-1741.

128. Meissner, J.D. Reversible Cainduced fast-to-slow transition in primary skeletal muscle culture cells at the mRNA level / D. Meissner, H. Kubis, R.J. Scheibe, G. Gros // J. Physiol. - 2000. - V. 523, №1. - P. 19-28.

129. Meissner, J.D. Calcineurin regulates slow myosin, but not fast myosin or metabolic enzymes, during fasttoslow transformation in rabbit skeletal muscle cell culture / J.D. Meissner, G. Gros, R.J. Scheibe, M. Scholz, H.P. Kubis // J. Physiol. -2001. - V. 533, № 1. - P. 215-226.

130. Meley, D. AMPactivated protein kinase and the regulation of autophagic proteolysis / D. Meley, C. Bauvy, J.H. Houben-Weerts, P.F. Dubbelhuis et al. // J. Biol. Chem. - 2006. - V. 281. - P. 34870-79.

131. Michetti, M. Reversible inactivation of calpain isoforms by nitric oxide / M. Michetti, F. Salamino, E. Melloni, S. Pontremoli // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1995. - V. 207, №3. - P. 1009-1014.

132. Mihaylova, M.M. The AMPK signalling pathway coordinates cell growth, autophagy and metabolism / M.M. Mihaylova, R.J. Shaw // Nat. Cell Biol. - 2011. - V. 13, № 9. - P. 1016-23.

133. Mirzoev, T. Key Markers of mTORC1-Dependent and mTORC1-Independent Signaling Pathways Regulating Protein Synthesis in Rat Soleus Muscle During Early Stages of Hindlimb Unloading / T. Mirzoev, S. Tyganov, N. Vilchinskaya, Y. Lomonosova, B. Shenkman // Cell. Physiol. Biochem. - 2016. - V.39. - P. 1011-20.

134. Miu, B. Metabolic and morphologic properties of single muscle fibers in the rat after spaceflight, Cosmos 1887 / B. Miu, T.P. Martin, R.R. Roy, V.S. Oganovet al. // FASEB J. - 1990. - V. 4. - P. 64-72.

135. Miyazaki, M. Intermittent reloading attenuates muscle atrophy through modulating Akt/mTOR pathway / M. Miyazaki, M. Noguchi, T. Takemasa // Med. Sci. Sports. Exerc. - 2008. - V.40, №5. - P. 848-855.

136. Moerland, T.S. Administration of a creatine analogue induces isomyosin transitions in muscle / T.S. Moerland, N.G. Wolf, M.J. Kushmerick // Am. J. Physiol. -1989. - V. 257, № (4 Pt 1). - P. 810-6.

137. Monovich, L. A novel kinase inhibitor establishes a predominant role for protein kinase D as a cardiac class IIa histone deacetylase kinase / L. Monovich, R.B. Vega, E. Meredith, K. Miranda et al. // FEBS Lett. - 2010. - V. 584, №3. - P. 631-637.

138. Morey-Holton, E.R. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects / E.R. Morey-Holton, R.K. Globus // J. Appl. Physiol. - 2002. - V. 92. - P. 1367-1377.

139. Moriscot, A. MuRF1 is a muscle fiber-type II associated factor and together with MuRF2 regulates type-II fiber trophicity and maintenance / A. Moriscot, I.L. Baptista, J. Bogomolovas, C. Krohne et al. // J. Struct. Biol. - 2010. - V. 170, № 2. -P. 344-353.

140. Moukhina, A.M. Effects of support stimulation on human soleus fiber characteristics during exposure to «dry» immersion / M. Moukhina, B.S. Shenkman, D. Blottner et al. // Ibid. - 2004. - V. 11, № 2. - P. 137-138.

141. Moukhina, A.M. Effects of support stimulation on human soleus fiber characteristics during exposure to dry immersion / A. M. Moukhina, B.S. Shenkman, D. Blottner, T. Nemirovskaya et al. // J. Gravit. Physiol. - 2004. - V. 11. - P. 137-138.

142. Mounier, R. Important role for AMPKalpha1 in limiting skeletal muscle cell hypertrophy / R. Mounier, L. Lantier, J. Leclerc, A. Sotiropoulos et al. // FASEB J. - 2009. - V. 23. - P. 2264-2273.

143. Mounier, R. Antagonistic control of muscle cell size by AMPK and mTORC1 / R. Mounier, L. Lantier, J. Leclerc, A. Sotiropoulos et al. // Cell Cycle. -2011. - V. 10, №16. - P. 2640-6.

144. Mounier, R. Expanding roles for AMPK in skeletal muscle plasticity/ R. Mounier, M. Theret, L. Lantier, M. Foretz, B. Viollet // Trends Endocrinol. Metab. -2015. - V. 26, №6. - P. 275-86.

145. Mukhina, A.M. The role of l-type calcium channels in the accumulation of Ca2+ in soleus muscle fibers in the rat and changes in the ratio of myosinand serca isoforms in conditions of gravitational unloading / A.M. Mukhina, E.G. Altaeva, T.L. Nemirovskaya, B.S. Shenkman // Neurosci. Behav. Physiol. - 2008. - V.38, №2. -P.181—188.

146. Mutin-Carnino, M. Effect of muscle unloading, reloading and exercise on inflammation during a head-down bed rest / M. Mutin-Carnino, A. Carnino, S. Roffino, A. Chopard // Int. J. Sports. Med. - 2014. - V. 35, № 1. - P. 28-34.

147. Nakao, R. Ubiquitin ligase Cbl-b is a negative regulator for insulin-like growth factor 1 signaling during muscle atrophy caused by unloading / R. Nakao, K. Hirasaka, J. Goto et al. // Mol. Cell. Biol. - 2009. - V. 29, № 17. - P. 4798-811.

148. Nakai, N. Mechanical stretch activates mammalian target of rapamycin and AMP-activated protein kinase pathways in skeletal muscle cells / N. Nakai, F. Kawano, K. Nakata // Mol. Cell Biochem. - 2015. - V. 406, № 1-2. - P. 285-92.

149. Nakashima, K. Effects of orally administered glycine on myofibrillar proteolysis and expression of proteolytic-related genes of skeletal muscle in chicks / K. Nakashima, Y. Yakabe, A. Ishida, M. Katsumata // Amino Acids. - 2008. - V. 35, № 2. - P. 451-6.

150. Nystrom, G.J. Sepsis and AMPK Activation by AICAR Differentially Regulate FoxO-1, -3 and -4 mRNA in Striated Muscle / G.J. Nystrom, C.H. Lang // Int. J. Clin. Exp. Med. - 2008. - V. 1, № 1. - P. 50-63.

151. Obolenskaya, M.Yu. Epr evidence of nitric oxide production by the regenerating rat liver / M.Yu. Obolenskaya, A.F. Vanin, P.I. Mordvintcev, A. Molsch, K. Decker // Biophis. Biochem. Res. Com. - 1994. - V. 202. - P. 571-576.

152. Ogneva, I.V. Decrease of contractile properties and transversal stiffness of single fibers in human soleus after 7-day «dry» immersion / I.V. Ogneva, E.V. Ponomareva, N.L. Kartashkina et al. // Acta Astronaut. - 2011. - V. 68. - P. 1478-1485.

109

153. Ohira, Y. Rat soleus muscle fiber responses to 14 days of spaceflight and hindlimb suspension / Y. Ohira, B. Jiang, R.R. Roy, V. Oganov et al. // J. Appl. Physiol. (1985). - 1992. - V. 73, № 2. - P. 51S-57S.

154. Ohira, Y. Metabolic adaptation of skeletal muscles to gravitational unloading / Y. Ohira, W. Yasui, F. Kariya, T. Wakatsuki et al. // Acta Astronaut. - 1994. - V.33. - P. 113-7.

155. Olesen, J. PGC-1alpha-mediated adaptations in skeletal muscle / J. Olesen, K. Kiilerich, H. Pilegaard // Pflugers. Arch. - 2010. - V. 460, №1. - P. 153-62.

156. Paddon-Jones, D. Atrophy and impaired muscle protein synthesis during prolonged inactivity and stress / D. Paddon-Jones, M. Sheffield-Moore, M.G. Cree, S.J. Hewlings et al. // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2006. - V. 91, №12. - P. 4836-41.

157. Pandorf, C.E. Differential epigenetic modifications of histones at the myosin heavy chain genes in fast and slow skeletal muscle fibers and in response to muscle unloading / C.E. Pandorf, F. Haddad, C. Wright, P.W. Bodell, K.M. Baldwin // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2009. - V. 297. - P. 6-16.

158. Pang, T. Conserved alpha-helix acts as autoinhibitory sequence in AMP-activated protein kinase alpha subunits / T. Pang, B. Xiong, J.Y. Li, B.Y. Qiu et al. // J. Biol. Chem. - 2007. - V. 282. - P. 495-506.

159. Papapetropoulos, A. Vanadate is a potent activator of endothelial nitric-oxide synthase: evidence for the role of the serine/threonine kinase Akt and the 90-kDa heat shock protein / A. Papapetropoulos, D. Fulton, M.I. Lin, J. Fontana et al. // Mol. Pharmacol. - 2004. - V. 65. - P. 407-415.

160. Pavy-Le Traon, A. From space to Earth: advances in human physiology from 20 years of bed rest studies (1986-2006) / A. Pavy-Le Traon, M. Heer, M.V. Narici, J. Rittweger et al. // Eur. J. Appl. Physiol. - 2007. - V. 101, № 2. - P. 143-94.

161. Pette, D. Skeletal muscle plasticity in health and disease / D. Pette // Springer. - 2006. - P. 1-27.

162. Piech, A. Differential regulation of nitric oxide synthases and their allosteric regulators in heart and vessels of hypertensive rats / A. Piech, C. Dessy, X. Havaux, O. Feron, J.L. Balligand // Cardiovasc. Res. - 2003. - V.57. - P. 456-467.

110

163. Pierno, S. Changes of chloride ion channel conductance of slow-to-fast fibre type transition during unloading-induced muscle disuse / S. Pierno, J-F. Desaphy, A. Liantonio, M. De Bellis et al. // Brain. - 2002. - V.125. - P. 1510-1521.

164. Protasi, F. Structural interaction between RYRs and DHPRs in calcium release units of cardiac and skeletal muscle cells / F. Protasi // Front. Biosci. - 2002. -V.7. - P. 650-658.

165. Proud, C.G. Regulation and roles of elongation factor 2 kinase / Proud C.G. // Biochem. Soc. Trans. - 2015. - V. 43, №3. - P. 328-32.

166. Proud, C.G. Signalling to translation: how signal transduction pathways control the protein synthetic machinery / C.G. Proud // Biochem. J. - 2007. - V.403, №2. - P. 217-234.

167. Putman, C.T. Creatine loading elevates the intracellular phosphorylation potential and alters adaptive responses of rat fast-twitch muscle to chronic low-frequency stimulation / C.T. Putman, M. Gallo, K.J. Martins, I.M. MacLean et al. // Appl. Physiol. Nutr. Metab. - 2015. - V. 40. - P. 671-82.

168. Riley, D.A. Rat hindlimb unloading: soleus histochemistry, ultrastructure, and electromyography / D.A. Riley, G.R. Slocum, J.L. Bain, F.R. Sedlak et al. // J. Appl. Physiol. (1985). - 1990. - V. 69, №1. - P. 58-66.

169. Riley, D.A. Review of primary spaceflight-induced and secondary reloading-induced changes in slow antigravity muscles of rats / D.A. Riley // Adv. Space Res. - 1998. - V. 21, № 8-9. - P. 1073-5.

170. Rockl, K.S. Skeletal muscle adaptation to exercise training: AMP-activated protein kinase mediates muscle fiber type shift / K.S. Rockl, M.F. Hirshman, J. Brandauer, N. Fujii et al. // Diabetes. - 2007. - V. 56, №8. - P. 2062-2069.

171. Rose, A.J. Ca(2+)-calmodulin-eEF2K-eEF2 signalling cascade, but not AMPK, contributes to the suppression of skeletal muscle protein synthesis during contractions / A.J. Rose, T.J. Alsted, T.E. Jensen, J.B. Kobbero et al. // J. Physiol. -2009. - V. 587, №7. - P. 1547-1563.

172. Ruderman, N.B. Interleukin-6 regulation of AMP-activated protein kinase. Potential role in the systemic response to exercise and prevention of the metabolic

111

syndrome / N.B. Ruderman, C. Keller, A.M. Richard, A.K. Saha et al. // Diabetes. -2006. - V. 55, № 2. - P. S48-54.

173. Rudnick, J. Differential expression of nitric oxide synthases (NOS 1-3) in human skeletal muscle following exercise countermeasure during 12 weeks of bed rest / Rudnick J., Puttmann B., Tesch P.A. et al. // FASEB J. - 2004. - V. 8, № 11. - P. 12281230.

174. Russomano, T. The effects of hypergravity and microgravity on biomedical experiments. / Russomano, T., Gustavo D., Falcuo F.P. // Synthesis lectures on biomedical engineering #18 Lecture #18 [текст]. - Connecticut, Morgan & Claypool Publishers, 2008. - P. 1930-0328.

175. Sa'nchez-Ruiloba, L. Protein kinase D interacts with neuronal nitric oxide synthase and phosphorylates the activatory residue Serine1412 / L. Sa'nchez-Ruiloba, C. Aicart-Ramos, L. Garci'a-Guerra et al. // PLoS One. - 2014. - V. 9, № 4 - Р. e95191.

176. Sandonà, D. Adaptation of mouse skeletal muscle to long-term microgravity in the MDS mission / D. Sandonà, J.F. Desaphy, G.M. Camerino, E. Bianchini et al. // PLoS ONE. - 2012. - V. 7. - P. e33232.

177. Schiaffino, S. Fibre types in skeletal muscle: a personal account / S. Schiaffino // Acta Physiol (Oxf). - 2010. - V. 199, №4. - P. 451-63.

178. Schiaffino, S. Fiber types in mammalian skeletal muscles / S. Schiaffino, C. Reggiani // Physiol. Rev. - 2011. - V. 91, №4. - P. 1447-531.

179. Schmidt, H.W. Purification of a soluble isoform of guanylyl cyclase-activating-factor synthase / H.W. Schmidt, J.S. Pollock, M. Nakane, L.D. Gorsky et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1991. - V. 88. - P. 365-369.

180. Seto, J.T. ACTN3 genotype influences muscle performance through the regulation of calcineurin signaling / J.T. Seto, K.G. Quinlan, M. Lek, X.F. Zheng et al. // J. Clin. Invest. - 2013. - V. 123, №10. - P. 4255-4263.

181. Shen, T. Regulation of the nuclear export of the transcription factor NFATc1 by protein kinases after slow fibre type electrical stimulation of adult mouse skeletal muscle fibres / T. Shen, Z. Cseresnyés, Y. Liu, W.R. Randall, M.F. Schneider // J. Physiol. - 2007. - V. 579, №2. - P. 535-551.

112

182. Shen, T. DNA binding sites target nuclear NFATc1 to heterochromatin regions in adult skeletal muscle fibers / T. Shen, Y. Liu, M. Contreras, E.O. Hemandez-Ochoa et al. // Histochem. Cell Biol. - 2010. - V. 134, №4. - P. 387-402.

183. Shenkman, B.S. Calpain-dependent regulation of the skeletal muscle atrophy following unloading / B.S. Shenkman, S.P. Belova, Y.N. Lomonosova, T.Y. Kostrominova, T.L. Nemirovskaya // Arch. Biochem. Biophys. - 2015. - V. 584. - P. 3641.

184. Shenkman, B.S. Plasticity of skeletal muscle fibres in space-flown primates / B.S. Shenkman, I.B. Kozlovskaya, S.L. Kuznetsov, T.L. Nemirovskaya, D. Desplanches // J. Gravit. Physiol. - 1994. - V. 1, №1. - P. P64-P66.

185. Shenkman, B.S. Calcium-dependent signaling mechanisms and soleus fiber remodeling under gravitational unloading / B.S. Shenkman, T.L. Nemirovskaya // J. Muscle Res. Cell Motil. - 2008. - V. 29. - P. 221-230.

186. Shenkman, B.S. No-dependent signaling pathways in unloaded skeletal muscle / B.S. Shenkman, T.L. Nemirovskaya, Y.N. Lomonosova // Front. Physiol. -2015. - V. 6. - P. 298.

187. Smith, I.J. Calpain activation causes a proteasomedependent increase in protein degradation and inhibits the Akt signalling pathway in rat diaphragm muscle / I.J. Smith, S.L. Dodd // Exp. Physiol. - 2007. - V. 92, №3. - P. 561-573.

9-1188. Soares, J.M.C. The possible role of intracellular Ca accumulation for the

development of immobilization atrophy / J.M.C.Soares, J.A.R. Duarte, J. Carvalho, H-J.

Appell // Int. J. Sports. Med. - 1993. - V. 14, № 8. - P. 37-439.

189. Song, Y. Heat-shock protein 90 augments neuronal nitric oxide synthase

9-1-

activity by enhancing Ca /calmodulin binding / Y. Song, J.L. Zweier, Y. Xia // Biochem. J. - 2001. - V. 355. - P. 357-360.

190. Stamler, J.S. Redox signaling: nitrosylation and related target interactions of nitric oxide / J.S. Stamler // Cell. - 1994. - V. 78, №6. - P. 931-936.

191. Stevens, L. Time dependent changes in myosin heavy chain mRNA and protein isoforms 94 in unloaded soleus muscle of rat / L. Stevens, K.R. Sultan, H.

Peuker, B. Gohlsch, Y. Mounier, D. Pette // Am. J. Physiol. Cell. Physiol. - 1999. - V. 277, № 6Pt.1. - P. 1044-1049.

192. Stevenson, E.J. Global analysis of gene expression patterns during disuse atrophy in rat skeletal muscle / E.J. Stevenson, P.G. Giresi, A. Koncarevic, S.C. Kandarian // J. Physiol. - 2003. - V. 551, №Pt 1. - P. 33-48.

193. Stuehr, D.J. Purification and characterization of the cytokine-induced macrophage nitric oxide synthase: an 101 FAD-and FMN-containing flavoprotein / D.J. Stuehr, H.J. Cho, N.S. Kwon, M.F. Weise, C.F. Nathan // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 1991. - V. 88. - P. 7773-7777.

194. Sugiura, T. Changes in PKB/Akt and calcineurin signaling during recovery in atrophied soleus muscle induced by unloading / T. Sugiura, N. Abe, M. Nagano, K. Goto et al. // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol.-2005.-V. 288, № 5. - P.1273-1278.

195. Sun, L.W. Bone and muscle structure and quality preserved by active versus passive muscle exercise on a new stepper device in 21 days tail-suspended rats / L.W. Sun, D. Blottner, H.Q. Luan et al. // J. Musculoskelet. Neuronal. Interact. - 2013. -V. 13, № 2. - P. 166-177.

196. Suzuki, N. NO production results in suspension-induced muscle atrophy hrough dislocation of neuronal NOS / N. Suzuki, N. Motohashi, A. Uezumi, S. Fukada et al. // J. Clin. Invest. - 2007. - V. 117. - P. 2468-2476.

9-1197. Taillandier, D. Coordinate activation of lysosomal, Ca -activated and

ATP-ubiquitin-dependent proteinases in the unweighted rat soleus muscle / D.

Taillandier, E. Aurousseau, D. Meynial-Denis et al. // Biochemical Journal. - 1996. - V.

316, №1. - P. 65-72.

198. Templeton, G.H. Changes in fiber composition of soleus muscle during rat hindlimb suspension / G.H. Templeton, H.L. Sweeney, B.F. Timson, M. Padalino, G.A. Dudenhoeffer // J. Appl. Physiol. (1985). - 1988. - V. 65, №3. - P. 1191-1195.

199. Thomason, D. Altered actin and myosin expression in muscle during exposure to microgravity / D. Thomason, P.R. Morrison, V. Oganov, E.I. Ilyina-Kakueva et al. // J. Appl. Physiol. - 1992. - V. 73, № 2. - P. 90S-93S.

114

200. Thomason, D.B. Atrophy of the soleus muscle by hindlimb unweighting / D.B. Thomason, F.W. Booth // J. Appl. Physiol. - 1990. - V. 68. - P. 1-12.

201. Thomason, D.B. Time course of soleus muscle myosin expression during hindlimb suspension and recovery / D.B. Thomason, R.E. Herrick, D. Surdyka, K.M. Baldwin // J. Appl. Physiol.-1987.-V.63, № 1. - P.130-137.

202. Tidbal, J.G. Expression of a calpastatin transgene slows muscle wasting and obviates changes in myosin isoform expression during murine muscle disuse / J.G. Tidbal, M.J. Spencer // Journal of Physiology. - 2002. - V. 545, №3. - P. 819-828.

203. Tidball, J.G. Mechanical loading regulates NOS expression and activity in developing and adult skeletal muscle / J.G. Tidball, E. Lavergne, K.S. Lau, M.J. Spencer et al. // Am. J. Physiol. - 1998. - V. 275. - P. 260-266.

204. Tischler, M.E. Different mechanisms of increased proteolysis in atrophy induced by denervation or unweighting of rat soleus muscle / M.E. Tischler, S. Rosenberg, S. Satarug, E.J. Henriksen et al. // Metabolism. - 1990. - V. 39, №7. - P. 756-763.

205. Trappe, S. Exercise in space: human skeletal muscle after 6 months aboard the International Space Station / S. Trappe, D. Costill, P. Gallagher, A. Creer et al. // J. Appl. Physiol. (1985). - 2009. - V. 106, № 4. - P. 1159-1168.

206. Treebak, J.T. A-769662 activates AMPK b1-containing complexes but induces glucose uptake through a PI3-kinasedependent pathway in mouse skeletal muscle / J.T. Treebak, J.B. Birk, B.F. Hansen, G.S. Olsen, J.F. Wojtaszewski // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2009. - V. 297. - P. C1041-C1052.

207. Urso, M.L. Analysis of human skeletal muscle after 48 h immobilization reveals alterations in mRNA and protein for extracellular matrix components / M.L. Urso, A.G. Scrimgeour, Y.W. Chen, P.D. Thompson, P.M. Clarkson // Journal of Applied Physiology. - 2006. - V. 101, №4. - P. 1136-1148.

208. Urso, M.L. Analysis of human skeletal muscle after 48 h immobilization reveals alterations in mRNA and protein for extracellular matrix components / M.L. Urso, A.G. Scrimgeour, Y.W. Chen, P.D. Thompson, P.M. Clarkson // J. Appl. Physiol. - 2006. - V. 101, №4. - P. 1136-1148.

209. Vanin, A.F. Iron dithiocarbamate as spin trap for nitric oxide detection: pitfalls and successes / A.F. Vanin, A. Huisman, E.E. Van Faassen // Methods Enzimol. - 2002. - V. 359. - P. 27-42.

210. Viljoen, G.J. Molecular diagnostic PCR handbook / G.J. Viljoen, L.H. Nel, J.R. Crowther // Springer. - The Netherlands. - 2005. - P. 307-310.

211. Voisin, L. Muscle wasting in a rat model of long-lasting sepsis results from

9-1-

the activation of lysosomal, Ca -activated, and ubiquitin-proteasome proteolytic pathways / L. Voisin, D. Breuille, L. Combaret, C. Pouyet et al. // Journal of Clinical Investigation. - 1996. - V. 97. - P. 1610-1617.

212. Vucicevic, L. Compound C induces protective autophagy in cancer cells through AMPK inhibition-independent blockade of Akt/mTOR pathway / L. Vucicevic, M. Misirkic, K. Janjetovic, U. Vilimanovich et al. // Autophagy. - 2011. - V. 7, № 1. -P. 40-50.

213. Wagatsuma, A. Effect of treatment with nifedipine, an L-type calcium channel blocker, on muscular atrophy induced by hindlimb immobilization / A. Wagatsuma, K. Fujimoto, S. Yamada // Scand. J. Med. Sci. Sports. - 2002. - V. 12. - P. 26-30.

214. Wakatsuki, T. Responses of contractile properties in rat soleus to high-energy phosphates and/or unloading / T. Wakatsuki, Y. Ohira, W. Yasui, K. Nakamura et al. // Jpn. J. Physiol. - 1994. - V. 44, № 2. - P. 193-204.

215. Wang, X. Regulation of elongation factor 2 kinase by p90(RSK1) and p70 S6 kinase / X. Wang, W. Li, M. Williams, N. Terada et al. // EMBO J. - 2001. - V. 20, №16. - P. 4370-9.

216. Williams, A.B. Sepsis stimulates release of myofilaments in skeletal muscle by a calcium-dependent mechanism / A.B. Williams, G.M. Decourten-Myers, J.E. Fischer, G. Luo et al. // FASEB Journal. - 1999. - V. 13. - P. 1435-1443.

217. Winder, W.W. Phosphorylation of rat muscle acetyl-CoA carboxylase by AMP-activated protein kinase and protein kinase A / W.W. Winder, H.A. Wilson, D.G. Hardie, B.B. Rasmussen et al. // J. Appl. Physiol. - 1997. - V. 82. - P. 219-225.

218. Witczak, C.A. AMP-activated protein kinase in skeletal muscle: from structure and localization to its role as a master regulator of cellular metabolism / C.A. Witczak, C.G. Sharoff, L.J. Goodyear // Cell Mol. Life Sci. - 2008. - V. 65, №23. - P. 3737-55.

219. Woods, A. Identification of phosphorylation sites in AMP-activated protein kinase (AMPK) for upstream AMPK kinases and study of their roles by site-directed mutagenesis / A. Woods, D. Vertommen, D. Neumann, R. Turk et al. // J. Biol. Chem. - 2003b. - V. 278, № 31. - P. 28434-42.

220. Xu, J. Cross-talk between AMPK and mTOR in regulating energy balance / J. Xu, J. Ji, X.H. Yan // Crit. Rev. Food. Sci. Nutr. - 2012. - V. 52, № 5. - P. 373-81.

221. Xu, Z.X. A plant triterpenoid, avicin D, induces autophagy by activation of AMP-activated protein kinase / Z.X. Xu, J. Liang, V. Haridas, A. Gaikwad et al. // Cell Death Differ. - 2007. - V. 14. - P. 1948-57.

222. Ya, F. Protein kinase D: coupling extracellular stimuli to the regulation of cell physiology / F. Ya, C.S. Rubin // EMBO reports. - 2011. - V.12. - P. 785-796.

223. Yang, W. Effects of hindlimb unloading on neurotrophins in the rat spinal cord and soleus muscle / W. Yang, H. Zhang // Brain Res. - 2016. - V. 1630. - P. 1-9.

224. Yoshihara, T. Immobilization induces nuclear accumulation of HDAC4 in rat skeletal muscle / T. Yoshihara, S. Machida, Y. Kurosaka, R. Kakigi, T. Sugiura, H. Naito // J. Physiol. Sci. - 2016. - V. 66. - P. 337-43.

225. Yoshioka, T. Calcium movement of sarcoplasmic reticulum from hindlimb suspended muscle / T. Yoshioka, T. Shirota, T. Tazoe, K. Yamashita-Goto // Acta Astronaut. - 1996. - V. 38, №3. - P. 209-212.

226. Zheng, D. Regulation of muscle GLUT-4 transcription by AMP-activated protein kinase / D. Zheng, P. Maclean, S.C. Pohnert, J.B. Knight et al. // J. Appl. Physiol.(1985). - 2001. - V. 91. - P. 1073-83.

227. Zhou, M.Y. Myosin heavy chain isoforms of human muscle after short-term spaceflight / M.Y. Zhou, H. Klitgaard, B. Saltin, R.R. Roy et al. // J. Appl. Physiol. (1985). 1995. V. 78. №5. P. 1740-1744.

228. Zong, H. AMP kinase is required for mitochondrial biogenesis in skeletal muscle in response to chronic energy deprivation / H. Zong, J.M. Ren, L.H. Young, M. Pypaert et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2002. -V. 99, №25. - P. 5983-5987.