Že je pohyb zdravý, ví každý. Méně se ale ví, co přesně se v těle při cvičení děje na úrovni buněk. Jedna z odpovědí přišla v roce 2015 z University of Southern California. Tamní vědci objevili malou molekulu, kterou si tělo vyrábí samo a kterou při cvičení produkuje ve větším množství. Dostala jméno MOTS-c.
Od té doby o ní vyšla řada studií. Ukazují, že MOTS-c ovlivňuje, jak tělo hospodaří s cukrem a tuky, jak se chovají svaly a jak rychle s věkem ubývá fyzická kondice.
Co je MOTS-c
MOTS-c je peptid, tedy krátký řetízek aminokyselin. Má jich jen 16, takže je mnohem menší než běžné bílkoviny. Peptidy v těle často slouží jako signály: jedna buňka jimi dává ostatním vědět, co se děje a jak mají reagovat.
Zvláštní na MOTS-c je místo, kde vzniká. Návod na jeho výrobu není v jádře buňky, kde máme uloženou většinu DNA, ale v mitochondriích. To jsou malé struktury uvnitř buněk, které z živin vyrábějí energii. Mají vlastní malou DNA, kterou dědíme po matce.
Dlouho se mělo za to, že mitochondriální DNA obsahuje jen pár desítek genů nutných pro výrobu energie. Postupně se ale ukázalo, že v ní jsou ukryté i návody na drobné signální peptidy. Vědci jim říkají mitochondriální peptidy. Prvním objeveným byl v roce 2001 humanin, MOTS-c přišel na řadu o čtrnáct let později.
Název MOTS-c je zkratka z angličtiny a popisuje, ve které části mitochondriální DNA se návod na peptid nachází (v genu pro tzv. 12S ribozomální RNA). Pro pochopení toho, co dělá, ale název není důležitý.
Mitochondrie umí posílat zprávy
Ve škole jsme se o mitochondriích učili jako o „elektrárnách buňky“. Vyrobí energii a tím jejich práce končí. MOTS-c ukázal, že je to jen část pravdy.
V roce 2018 vyšla v časopise Cell Metabolism studie, podle které se MOTS-c ve chvíli, kdy je buňka pod tlakem (například jí chybí živiny), přesune z mitochondrií přímo do jádra buňky. Tam zapne geny, které buňce pomáhají se stresem vyrovnat, mimo jiné geny ochrany před oxidačním poškozením.
Funguje to podobně jako kontrolka paliva v autě. Kontrolka sama nic neopraví, ale dá řidiči vědět, že dochází palivo a je potřeba jet úsporněji. MOTS-c hraje roli takové kontrolky a jádro buňky roli řidiče: na signál zareaguje a změní, jak buňka hospodaří s energií. Pro vědu to byl důležitý objev, protože se ukázalo, že mitochondrie nejsou jen pasivní dodavatel energie, ale aktivně ovlivňují chování celé buňky.
Jak MOTS-c funguje
Většina účinků MOTS-c vede přes jeden enzym. Jmenuje se AMPK a funguje jako hlídač energie v buňce. Když zjistí, že energie ubývá, spustí kroky, které ji pomohou doplnit nebo ušetřit:
- buňka začne víc nasávat cukr z krve,
- víc spaluje tuky,
- postupně si vytváří nové mitochondrie, aby zvládla vyrobit víc energie.
Stejný enzym se mimochodem aktivuje i při cvičení nebo hladovění. Právě proto se MOTS-c často zmiňuje v souvislosti s pohybem.
Vědci popsali, jak přesně MOTS-c AMPK zapíná. Zasahuje do látkové přeměny kyseliny listové (folátu), díky čemuž se v buňce hromadí látka zvaná AICAR. A ta AMPK aktivuje. Odborně se tomu říká dráha folát–AICAR–AMPK. Detaily nejsou podstatné, důležitý je výsledek: buňka začne s energií zacházet úsporněji a efektivněji.
Objev z roku 2015: myši, které nepřibraly
Studie, ve které byl MOTS-c poprvé popsán, vyšla v roce 2015 v časopise Cell Metabolism. Vedl ji Changhan Lee z laboratoře profesora Pinchase Cohena.
Vědci zjistili, že MOTS-c působí hlavně ve svalech. To dává smysl, protože svaly patří k tkáním, které v těle spotřebují nejvíc cukru.
Nejvíc pozornosti vzbudil pokus s myšmi na tučné stravě. Jedna skupina dostávala navíc MOTS-c, druhá ne. Myši s MOTS-c přibraly méně a jejich tělo lépe reagovalo na inzulín, tedy hormon, který pomáhá dostat cukr z krve do buněk. Když inzulín přestane dobře fungovat, mluvíme o inzulinové rezistenci, která je předstupněm cukrovky 2. typu.
Šlo vůbec poprvé o důkaz, že malý peptid z mitochondriální DNA může ovlivnit metabolismus celého těla.
Co se děje při cvičení
Největší zájem o MOTS-c vyvolala studie z roku 2021, kterou publikoval časopis Nature Communications. Vědci v ní spojili pokusy na lidech s pokusy na myších.
Pokus s lidmi: Zdraví mladí muži, kteří běžně moc nesportovali, šlapali na rotopedu. Vědci jim brali vzorky svalu a krve před jízdou, během ní, po ní a po čtyřech hodinách odpočinku. Podle univerzity, kde výzkum probíhal, se ukázalo:
- ve svalech stoupla hladina MOTS-c po cvičení zhruba dvanáctkrát a ani po odpočinku ještě úplně neklesla,
- v krvi stoupla asi o polovinu a po odpočinku se vrátila na původní hodnotu.
Tělo tedy MOTS-c při pohybu vyrábí ve velkém. To podporuje myšlenku, že je jedním ze signálů, přes které se přínosy cvičení projevují v buňkách.
Pokus s myšmi: Vědci pak podávali MOTS-c myším různého věku: mladým, středně starým a starým (22 měsíců, což podle nich odpovídá člověku nad 65 let). Nejstarší myši po léčbě zvládly na běžeckém pásu uběhnout zhruba dvakrát víc než předtím a předběhly i neléčené myši středního věku. Autoři uvádějí, že MOTS-c starým myším zlepšil fyzickou kondici i celkový zdravotní stav ve stáří.
Kvůli těmto výsledkům se o MOTS-c mluví jako o látce, která napodobuje některé účinky cvičení. Cvičení samozřejmě nenahradí, ale pomáhá vysvětlit, proč je pohyb pro tělo tak prospěšný.
Svaly: méně „brzdy“ pro růst
Na svaly se zaměřila i další studie z roku 2021. Zkoumala bílkovinu myostatin, která v těle brzdí růst svalů. Čím víc myostatinu, tím hůř se svalová hmota buduje a udržuje.
- U myší na tučné stravě MOTS-c pomohl zabránit úbytku svalů, který obezitu často provází.
- Hladinu myostatinu snížil zhruba o 40 %.
- U lidí vědci zjistili, že kdo má víc MOTS-c, mívá méně myostatinu.
U lidí jde zatím jen o pozorovanou souvislost, ne o důkaz, že jedno způsobuje druhé. Pro výzkum úbytku svalů ve stáří, kterému lékaři říkají sarkopenie, je to ale zajímavé vodítko.
Kosti: pomalejší úbytek
Výzkum se dostal i ke kostem. Vědci použili myši, kterým odstranili vaječníky. Tím se u nich snížila hladina estrogenu a začaly ztrácet kostní hmotu podobně jako ženy po přechodu. Myši pak 12 týdnů dostávaly MOTS-c.
Snímky kostí ukázaly, že MOTS-c úbytek kostní hmoty zmírnil. Vědci zjistili i proč: peptid brzdil tvorbu buněk, které kost odbourávají (osteoklastů). Opět k tomu využíval enzym AMPK. Autoři proto MOTS-c označují za zajímavého kandidáta pro další výzkum léčby osteoporózy.
Japonská stopa: genetika a dlouhověkost
Japonsko patří k zemím s nejdelším průměrným věkem dožití. Vědce proto zaujalo, že část lidí ve východní Asii má v mitochondriální DNA drobnou odchylku, která mění jednu ze 16 aminokyselin v MOTS-c.
- V roce 2015 japonsko-španělský tým vyslovil hypotézu, že by tato odchylka mohla souviset s dlouhověkostí Japonců.
- O šest let později ji jiný tým prověřil na datech více než 27 000 lidí japonského původu. Výsledek byl jiný, než se čekalo. U mužů s touto odchylkou se častěji vyskytovala cukrovka 2. typu, hlavně pokud moc nesportovali. U žen se to neprojevilo.
- Pozměněný MOTS-c navíc v pokusech na myších a buňkách fungoval hůř než běžná verze. A u lidí, kteří se dožili sta let, se odchylka nevyskytovala častěji než u ostatních.
Původní hypotéza se tedy nepotvrdila. Studie ale přinesla jiný cenný poznatek: funkční MOTS-c zřejmě hraje roli v tom, jak lidské tělo zpracovává cukr, a jeho vliv může souviset s tím, kolik se hýbeme.
První pokusy u lidí
Výsledky ze zvířat zaujaly i farmaceutický výzkum. Americká biotechnologická firma CohBar vyvíjela látku CB4211, upravenou verzi MOTS-c, jako možnou léčbu obezity a ztukovatění jater. Šlo o vůbec první látku odvozenou z mitochondriálního peptidu, která se testovala na lidech.
Výsledky první fáze klinického testování byly zveřejněny v srpnu 2021:
- studie se zúčastnilo 65 zdravých dobrovolníků a 20 lidí s obezitou a ztukovatělými játry,
- látka byla podle zprávy dobře snášena a neobjevily se závažné nežádoucí účinky,
- oproti placebu se zlepšily jaterní testy a snížila se hladina cukru v krvi, tělesná hmotnost měla sklon klesat.
Šlo o malou a krátkou studii. Byl to ale první krok k tomu, aby se poznatky o MOTS-c začaly ověřovat i u lidí.
Časová osa výzkumu MOTS-c
| Rok | Co se stalo |
|---|---|
| 2001 | Objeven humanin, první známý mitochondriální peptid. |
| 2015 | Lee a kolegové popisují MOTS-c a jeho vliv na metabolismus a citlivost na inzulín u myší. |
| 2015 | Vzniká hypotéza o souvislosti japonské varianty MOTS-c s dlouhověkostí. |
| 2018 | Vědci zjišťují, že MOTS-c se při stresu přesouvá do jádra buňky a zapíná ochranné geny. |
| 2021 | Studie v Nature Communications: cvičení zvyšuje MOTS-c ve svalech, starým myším se zlepšila kondice. |
| 2021 | MOTS-c u myší snižuje myostatin a chrání svaly před úbytkem. |
| 2021 | Studie na více než 27 000 lidech spojuje japonskou variantu MOTS-c s cukrovkou u mužů. |
| 2021 | Zveřejněny výsledky první studie upravené verze MOTS-c (CB4211) u lidí. |
| 2025 | Světová antidopingová agentura (WADA) zařazuje MOTS-c na seznam zakázaných látek. |
Proč je MOTS-c pro vědu tak zajímavý
- Změnil pohled na mitochondrie. Ukázal, že nevyrábějí jen energii, ale posílají i signály, kterými řídí chování buněk.
- Pomáhá vysvětlit, proč je pohyb zdravý. Je jednou z molekul, přes které se přínosy cvičení projevují v těle.
- Souvisí se stárnutím. Jeho hladina v krvi s věkem klesá a u starých zvířat ovlivnil fyzickou kondici.
- Má široký záběr. Výzkum se týká cukru, tuků, svalů, kostí i odolnosti buněk vůči stresu.
- Inspiruje vývoj léků. Z MOTS-c odvozená látka už prošla prvními testy na lidech.
Nejčastější otázky
Co přesně je MOTS-c?
Je to malý peptid složený z 16 aminokyselin, který si tělo vyrábí v mitochondriích. Funguje jako signál, který pomáhá buňkám přizpůsobit hospodaření s energií.
Vyrábí si MOTS-c každý člověk?
Ano. MOTS-c se běžně nachází v těle a dá se změřit v krvi. Jeho hladina se ale mění, při cvičení roste a s přibývajícím věkem klesá.
Jak souvisí MOTS-c s pohybem?
Při cvičení ho svaly vyrábějí ve velkém. Ve studii z roku 2021 se jeho hladina ve svalech po jízdě na rotopedu zvýšila zhruba dvanáctkrát.
Proč se o MOTS-c mluví v souvislosti se stárnutím?
Protože jeho hladina s věkem klesá a ve studiích na starých myších zlepšil fyzickou kondici a celkový zdravotní stav. Proto ho vědci zkoumají jako jeden z faktorů, které ovlivňují, jak dobře stárneme.
Jaký je rozdíl mezi MOTS-c a humaninem?
Oba patří mezi mitochondriální peptidy. Humanin byl objeven dřív, v roce 2001, a zkoumá se hlavně v souvislosti s ochranou buněk. MOTS-c byl objeven v roce 2015 a výzkum se u něj soustředí hlavně na metabolismus a svaly.
Co je AMPK?
Enzym, který v buňce hlídá množství energie. Když jí ubývá, přiměje buňku víc spalovat cukry a tuky. MOTS-c ho aktivuje, a tím se vysvětluje většina jeho účinků.
Je MOTS-c na seznamu zakázaných látek pro sportovce?
Ano. Světová antidopingová agentura (WADA) ho od 1. ledna 2025 uvádí mezi látkami, které jsou sportovcům zakázané po celý rok, tedy při závodech i mimo ně.
Co znamená označení „research use only“?
V češtině „pouze pro výzkumné účely“. Znamená to, že látka je určená pro laboratorní a vědecký výzkum. Nejde o lék ani doplněk stravy a není určená k použití u lidí.
Proč je u výzkumných peptidů důležitý certifikát analýzy?
Certifikát analýzy (CoA) dokládá, že v balení je opravdu ta látka, která je uvedená na štítku, a v jaké čistotě. Obvykle obsahuje výsledky dvou laboratorních metod: chromatografie (HPLC), která ukáže čistotu, a hmotnostní spektrometrie (MS), která potvrdí, že jde o správnou molekulu. Bez toho by výsledky výzkumu nebyly spolehlivé.
Je MOTS-c schválený jako lék?
Ne. MOTS-c není registrovaný jako léčivo v Česku (SÚKL), v Evropské unii (EMA) ani v USA (FDA). Je dostupný jen jako výzkumná látka. Jeho upravená verze CB4211 zatím prošla jen první fází klinického testování.
Shrnutí
MOTS-c je drobný peptid, který si tělo vyrábí v mitochondriích a při cvičení ho produkuje víc. Jeho objev ukázal, že mitochondrie nejen vyrábějí energii, ale také posílají zprávy zbytku buňky. Studie na zvířatech naznačují, že MOTS-c pomáhá tělu lépe zpracovávat cukr, chrání svaly a kosti a u starých myší zlepšil fyzickou kondici. U lidí víme, že jeho hladina při pohybu stoupá a s věkem klesá.
Většina poznatků zatím pochází z laboratorních a zvířecích studií, takže výzkum má před sebou ještě dlouhou cestu. Už teď je ale MOTS-c jedním z nejzajímavějších objevů ve výzkumu stárnutí a pomáhá vysvětlit, proč je pravidelný pohyb pro tělo tak důležitý.
Přehled MOTS-c a dalších výzkumných peptidů najdete v našem glosáři výzkumných látek: MOTS-c.
Zdroje
- Lee C, Zeng J, Drew BG, Sallam T, Martin-Montalvo A, Wan J, Kim SJ, Mehta H, Hevener AL, de Cabo R, Cohen P, „The mitochondrial-derived peptide MOTS-c promotes metabolic homeostasis and reduces obesity and insulin resistance“, Cell Metabolism, 2015;21(3):443–454. DOI: 10.1016/j.cmet.2015.02.009
- Kim KH, Son JM, Benayoun BA et al., „The Mitochondrial-Encoded Peptide MOTS-c Translocates to the Nucleus to Regulate Nuclear Gene Expression in Response to Metabolic Stress“, Cell Metabolism, 2018.
- Reynolds JC, Lai RW, Woodhead JST et al., „MOTS-c is an exercise-induced mitochondrial-encoded regulator of age-dependent physical decline and muscle homeostasis“, Nature Communications, 2021;12:470: doaj.org
- University of Southern California – tisková zpráva ke studii Reynolds et al. 2021: today.usc.edu
- Kumagai H, Coelho AR, Wan J et al., „MOTS-c reduces myostatin and muscle atrophy signaling“, American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism, 2021. DOI: 10.1152/ajpendo.00275.2020
- Studie MOTS-c na myším modelu osteoporózy po odstranění vaječníků (útlum tvorby osteoklastů přes AMPK), Elsevier: infona.pl
- Fuku N, Pareja-Galeano H, Zempo H, Alis R, Arai Y, Lucia A, Hirose N, „The mitochondrial-derived peptide MOTS-c: a player in exceptional longevity?“, Aging Cell, 2015: abacus.universidadeuropea.com
- Zempo H, Kim SJ, Fuku N et al., „A pro-diabetogenic mtDNA polymorphism in the mitochondrial-derived peptide, MOTS-c“, Aging (Albany NY), 2021;13(2):1692–1717: static-site-aging-prod.impactaging.com
- Wan W, Zhang L, Lin Y et al., „Mitochondria-derived peptide MOTS-c: effects and mechanisms related to stress, metabolism and aging“, Journal of Translational Medicine, 2023;21:36: doaj.org
- Mohtashami Z, Singh MK, Salimiaghdam N, Ozgul M, Kenney MC, „MOTS-c, the Most Recent Mitochondrial Derived Peptide in Human Aging and Age-Related Diseases“, International Journal of Molecular Sciences, 2022;23(19):11991. DOI: 10.3390/ijms231911991
- Zheng Y, Wei Z, Wang T, „MOTS-c: A promising mitochondrial-derived peptide for therapeutic exploitation“, Frontiers in Endocrinology, 2023;14:1120533: frontiersin.org
- Longevity.Technology – výsledky studie fáze 1a/1b CB4211 (srpen 2021): longevity.technology
- Lifespan.io – CB4211, analog MOTS-c: lifespan.io
- ISSF – Seznam zakázaných látek a metod WADA 2025 (zařazení MOTS-c): issf-sports.org