Изменение содержания и уровня фосфорилирования титина и небулина в четырехглавой мышце бедра при хронической алкогольной миопатии

Цель исследования – оценка структурно-функционального состояния скелетных мышц бедра, а также изменений в содержании и уровне фосфорилирования белков саркомерного цитоскелета титина и небулина у пациентов с хронической алкогольной интоксикацией.

Пациенты и методы. Обследовано 13 пациентов с хронической алкогольной интоксикацией (4 мужчины и 9 женщин, средний возраст 38,9±9,9 года). Средняя длительность регулярного утребления спиртных напитков – 7,6±3,7 года. Среднее количество алкоголя, употребляемого в неделю, – 48,2±13,1 ед. В контрольную группу вошли 10 здоровых добровольцев, сопоставимых по возрасту и полу. Неврологическое обследование проводилось по общепринятой схеме. Лабораторные исследования включали: биохимический анализ крови с исследованием уровня печеночных ферментов, креатинфосфокиназы (КФК), инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1). Всем пациентам проведена магнитно-резонансная томография (МРТ) мышц бедра с последующей оценкой степени поражения мышечной ткани и определением объема передней и задней групп мышц бедра. В образцах мышечной ткани, полученных путем открытой биопсии из латеральной головки четырехглавой мышцы бедра, определяли содержание и уровень фосфорилирования титина и небулина.

Результаты и обсуждение. У 4 (30,8%) пациентов выявлена мышечная слабость в проксимальных отделах ног, степень пареза была одинаковой в передней и задней группах мышц бедра. Определялось достоверное повышение уровня печеночных ферментов в плазме крови, уровень КФК оставался в пределах референсных значений, отмечалась тенденция к снижению содержания IGF-1. Анализ данных МРТ показал наличие жировой дегенерации мышц бедра у 7 (53,8%) пациентов. При количественной оценке установлены достоверное симметричное уменьшение объема мышц бедра передней группы и тенденция к симметричному уменьшению объема мышц бедра задней группы по сравнению с контролем. Анализ содержания титина и небулина в латеральной головке четырехглавой мышцы бедра выявил достоверное уменьшение процентного содержания небулина (81,1%; p<0,01) и изоформ интактного титина Т1 (83,6%; p<0,01). Процентное содержание протеолитических Т2-фрагментов титина в мышце пациентов достоверно не отличалось от такового в группе контроля. При оценке уровня фосфорилирования структурных мышечных белков не отмечено достоверных различий с контролем.

Заключение. Слабость передней и задней групп мышц бедра следует рассматривать в качестве основного клинического проявления хронической алкогольной миопатии (ХрАМ) при отсутствии биохимических и нейрофизиологических маркеров заболевния. МРТ мышц нижних конечностей, позволяющая выявить уменьшение объема мышц в сочетании с жировой дегенерацией, относится к информативным неинвазивным методам диагностики ХрАМ. В патогенезе атрофического процесса скелетных мышц при хронической алкогольной интоксикации задействованы структурные белки саркомера – титин и небулин, регулирующие взаимодействие основных сократительных белков – актина и миозина – и мышечное сокращение в целом.

1. Lang CH, Frost RA, Deshpande N, et al. Alcohol impairs leucine-mediated phosphorylation of 4E-BP1, S6K1, eIF4G, and mTOR in skeletal muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2003 Dec;285(6):E1205-15. Epub 2003 Aug 26.

2. Reilly ME, Erylmaz EI, Amir A, et al. Skeletal muscle ribonuclease activities in chronically ethanol treated rats. Alcohol Clin Exp Res. 1998 Jun;22(4):876-83.

3. Gritsyna YV, Salmov NN, Bobylev AG, et al. Increased Autolysis of μ-Calpain in Skeletal Muscles of Chronic Alcohol-Fed Rats. Alcohol Clin Exp Res. 2017 Oct;41(10):1686-1694. doi: 10.1111/acer.13476. Epub 2017 Sep 21.

4. Hunter RJ, Neagoe C, Jarvelainen HA, et al. Alcohol affects the skeletal muscle proteins, titin and nebulin in male and female rats. J Nutr. 2003 Apr;133(4):1154-7.

5. Mercuri E, Pichiecchio A, Counsell S, et al. A short protocol for muscle MRI in children with muscular dystrophies. Eur J Paediatr Neurol. 2002;6(6):305-7.

6. Hogrel JY, Barnouin Y, Azzabou N, et al. NMR imaging estimates of muscle volume and intramuscular fat infiltration in the thigh: variations with muscle, gender, and age. Age (Dordr). 2015 Jun;37(3):9798. doi: 10.1007/s11357-015-9798-5. Epub 2015 Jun 4.

7. Автандилов ГГ. Медицинская морфометрия. Москва: Медицина; 1990. 379 с.

8. Vikhlyantsev IM, Podlubnaya ZA. Nuances of electrophoresis study of titin/connectin. Biophys Rev. 2017 Jun;9(3):189-199. doi: 10.1007/s12551-017-0266-6. Epub 2017 May 29.

9. Грицына ЮВ, Салмов НН, Бобылёв АГ и др. Хроническая алкогольная интоксикация не сопровождается увеличением протеолитической активности кальпаинов в сердечной мышце крыс. Биохимия. 2017;(2):280-9.

10. Koike H, Sobue G. Alcoholic neuropathy. Curr Opin Neurol. 2006 Oct;19(5):481-6.

11. Preedy VR, Adachi J, Ueno Y, et al. Alcoholic skeletal muscle myopathy: definitions, features, contribution of neuropathy, impact and diagnosis. Eur J Neurol. 2001 Nov; 8(6):677-87.

12. Зиновьева ОЕ, Шенкман БС. Алкогольная миопатия. Неврологический журнал. 2007;(5):4-8.

13. Preedy VR, Ohlendieck K, Adachi J, et al. The importance of alcohol-induced muscle disease. J Muscle Res Cell Motil. 2003;24(1):55-63.

14. Firth SM, Baxter RC. Cellular actions of the insulin-like growth factor bindings proteins. Endocr Rev. 2002 Dec;23(6):824-54.

15. Шенкман БС, Маслова ГА, Стогова ЮВ и др. Атрофия медленных и быстрых волокон локомоторной мышцы у больных хроническим алкоголизмом. Клинико-физиологический анализ. Технологии живых систем. 2009;(8):3-10.

16. Tskhovrebova L, Trinick J. Titin and nebulin in thick and thin filament length regulation. Subcell Biochem. 2017;82:285-318. doi: 10.1007/978-3-319-49674-0_10.

17. Gregorio CC, Trombitas K, Centner T, et al. The NH2 terminus of titin spans the Z-disc: its interaction with a novel 19-kD ligand (T-cap) is required for sarcomeric integrity. J Cell Biol. 1998 Nov 16;143(4):1013-27.

18. Horowits R, Kempner ES, Bisher ME, Podolsky RJ. A physiological role for titin and nebulin in skeletal muscle. Nature. 1986 Sep 11- 17; 323(6084):160-4.

19. Voelkel T, Linke W. Conformation-regulated mechanosensory control via titin domains in cardiac muscle. Pflugers Arch. 2011 Jul; 462(1):143-54. doi: 10.1007/s00424-011-0938-1. Epub 2011 Feb 25.

20. Wu MC, Forbes JG, Wang K. Disorder profile of nebulin encodes a vernierlike position sensor for the sliding thin and thick filaments of the skeletal muscle sarcomere. Phys Rev E. 2016 Jun;93(6):062406. doi: 10.1103/PhysRevE.93.062406. Epub 2016 Jun 3.

21. Goll DE, Neti G, Mares SW, Thompson VF. Myofibrillar protein turnover: the proteasome and the calpains. J Anim Sci. 2008 Apr;86 (14 Suppl):E19-35. Epub 2007 Aug 20.

22. Vikhlyantsev IM1, Podlubnaya ZA. New titin (connectin) isoforms and their functional role in striated muscles of mammals: facts and suppositions. Biochemistry (Mosc). 2012 Dec; 77(13):1515-35. doi: 10.1134/S0006297912130093.

23. Ottenheijm CA, Voermans NC, Hudson BD, et al. Titin-based stiffening of muscle fibers in Ehlers-Danlos Syndrome. J Appl Physiol (1985). 2012 Apr;112(7):1157-65. doi: 10.1152/japplphysiol.01166.2011. Epub 2012 Jan 5.

24. Steiner JL, Lang CH. Dysregulation of skeletal muscle protein metabolism by alcohol. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2015 May 1; 308(9):E699-712. doi: 10.1152/ajpendo.00006.2015. Epub 2015 Mar 10.

25. Shenkman BS, Belova SP, Zinovyeva OE, et al. Effect of сhronic alcohol abuse on anabolic and catabolic signaling pathways in human skeletal muscle. Alcohol Clin Exp Res. 2018 Jan; 42(1):41-52. doi: 10.1111/acer.13531. Epub 2017 Nov 23.