Follistatyna (FST)

Follistatyna (ang. follistatin, gen FST) to naturalnie występująca u człowieka glikoproteina wydzielana do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Jej historia nie zaczęła się w sali treningowej, lecz w endokrynologii reprodukcyjnej: cząsteczkę opisano początkowo jako białko hamujące wydzielanie hormonu folikulotropowego (FSH), a następnie zidentyfikowano jako białko wiążące aktywinę. Dopiero później okazało się, że ten sam mechanizm (wychwytywanie i neutralizowanie białek z nadrodziny TGF-beta) dotyczy także miostatyny, czyli głównego naturalnego hamulca wzrostu mięśni szkieletowych.

Kontekst mięśniowy wyznaczyła praca z 1997 roku, w której opisano nowego członka nadrodziny TGF-beta o nazwie GDF-8, dziś znanego jako miostatyna. Myszy z celowanym uszkodzeniem tego genu były istotnie większe od zwierząt dzikich, a poszczególne mięśnie ważyły u nich od dwóch do trzech razy więcej niż u zwierząt kontrolnych, zarówno dzięki większej liczbie włókien, jak i ich przerostowi. Skoro brak miostatyny zwiększa masę mięśniową, logicznym krokiem badawczym stało się pytanie, co się stanie, gdy miostatynę zablokuje się białkiem, które organizm już wytwarza.

Follistatyna okazała się najsilniejszym znanym naturalnym antagonistą miostatyny, ale jej działanie nie jest wybiórcze. Ta sama cząsteczka wiąże aktywinę A i inne ligandy tej rodziny, co oznacza, że jej podanie wpływa jednocześnie na szlaki zaangażowane w płodność, gojenie, regulację stanu zapalnego i gospodarkę metaboliczną. To ważne zastrzeżenie, do którego wracamy w dalszych częściach tekstu: szeroki profil wiązania jest zarazem powodem skuteczności w modelach zwierzęcych i źródłem niepewności co do bezpieczeństwa u ludzi.

W internecie follistatyna pojawia się najczęściej pod handlową nazwą follistatin 344 i bywa przedstawiana jako alternatywa dla środków anabolicznych. Zestawienie faktów z tym marketingiem wygląda jednak inaczej, niż sugerują strony sprzedażowe. Jeśli interesuje Państwa szerszy obraz tej kategorii, warto zapoznać się z naszymi omówieniami różnic między peptydami a steroidami oraz bezpieczeństwa peptydów badawczych. Poniższy przewodnik ma charakter edukacyjny i nie stanowi porady medycznej.

Liczby w nazwach to po prostu liczby aminokwasów. W pracy opublikowanej w Journal of Biological Chemistry w 1993 roku wykazano, że follistatyna występuje w postaci co najmniej sześciu izoform, a różnice między nimi wynikają ze skrócenia końca karboksylowego i obecności łańcuchów cukrowych. W efekcie powstają warianty liczące 315, 303 i 288 aminokwasów, występujące w różnych stopniach glikozylacji.

FS-315 to pełnej długości dojrzała forma uznawana za postać krążącą we krwi. FS-288 jest formą skróconą i to ona ma kluczową cechę fizjologiczną: w cytowanej pracy formy skrócone na końcu karboksylowym wykazywały wyższe powinowactwo do proteoglikanów siarczanu heparanu na powierzchni komórek ziarnistych jajnika. Praktyczne znaczenie tej różnicy jest duże, bo FS-288 pozostaje zakotwiczona przy błonie komórkowej, podczas gdy FS-315 krąży w osoczu.

Oznaczenie FS-344 nie odnosi się natomiast do dojrzałego białka, lecz do 344-aminokwasowego prekursora, czyli produktu alternatywnie składanego transkryptu obejmującego peptyd sygnałowy. Po jego odcięciu w komórce powstaje FS-315. To rozróżnienie jest ważne, ponieważ właśnie wariant FS-344 zastosowano w konstruktach do terapii genowej: w badaniu klinicznym u pacjentów z dystrofią mięśniową Beckera wybrano alternatywnie składaną formę FS344, aby ograniczyć wiązanie z miejscami pozadocelowymi.

Izoformy nie są wymienne. W badaniu opublikowanym w Endocrinology w 2010 roku myszy wytwarzające wyłącznie FS-288 przeżywały, ale nie miały prawidłowej płodności, co pokazuje, że poszczególne warianty pełnią odrębne funkcje fizjologiczne. Dla czytelnika ma to prosty wniosek: zdanie w rodzaju „follistatyna zwiększa masę mięśniową” jest zbyt ogólne, dopóki nie wiadomo, o której formie i o jakim sposobie jej dostarczenia mówimy.

Mechanizm jest w swojej istocie proste wychwytywanie ligandu. Miostatyna, aby zahamować wzrost mięśnia, musi połączyć się z receptorami aktywinowymi typu II na powierzchni komórki mięśniowej i uruchomić kaskadę sygnałową prowadzącą do zahamowania procesów anabolicznych. Follistatyna wiąże dojrzałą miostatynę i fizycznie uniemożliwia jej dotarcie do receptora.

Bezpośrednią interakcję potwierdzono eksperymentalnie. W pracy opublikowanej w Developmental Biology w 2004 roku wykazano za pomocą badań dwuhybrydowych, że miostatyna i follistatyna oddziałują ze sobą bezpośrednio, a powinowactwo wiązania oszacowano na 5,84 x 10⁻¹⁰ M. Taka wartość oznacza bardzo silne połączenie, typowe dla wyspecjalizowanych antagonistów, a nie dla przypadkowego kontaktu białek.

Strukturę tego kompleksu opisano w EMBO Journal w 2009 roku, gdzie przedstawiono krystaliczną strukturę kompleksu miostatyny z FS-288. Domena N-końcowa follistatyny ulega przebudowie konformacyjnej, aby dopasować się do miostatyny, i prawdopodobnie właśnie ona decyduje o swoistości antagonisty. Co ciekawe, powstanie kompleksu tworzy ciągłą elektrododatnią powierzchnię, która istotnie zwiększa powinowactwo do heparyny, a to przekłada się na silniejsze oddziaływanie z powierzchnią komórki i nasiloną degradację miostatyny. Follistatyna nie tylko zasłania więc ligand, ale sprzyja jego usuwaniu.

Te same cechy strukturalne wyjaśniają jednak brak wybiórczości. Follistatyna wiąże również aktywiny, które regulują wydzielanie FSH, funkcję jajników i macicy, przebieg reakcji zapalnych oraz procesy naprawcze w wielu tkankach. Z perspektywy farmakologicznej mamy zatem do czynienia nie z precyzyjnym inhibitorem jednego celu, lecz z białkiem o szerokim spektrum działania w obrębie całej nadrodziny TGF-beta. Przeciwciała monoklonalne skierowane wyłącznie przeciw miostatynie są z tego punktu widzenia narzędziem znacznie bardziej selektywnym.

Modele zwierzęce dostarczyły najbardziej przekonujących danych dotyczących follistatyny i to właśnie one są najczęściej cytowane w materiałach marketingowych, zwykle bez kontekstu. Punktem wyjścia była wspomniana praca z Nature z 1997 roku, w której wykazano, że myszy bez funkcjonalnego genu GDF-8 mają szeroko zakrojony przyrost masy mięśni szkieletowych, a pojedyncze mięśnie ważą u nich dwa do trzech razy więcej niż u zwierząt dzikich.

Zjawisko zwane potocznie podwójnym umięśnieniem nie jest wyłącznie efektem laboratoryjnym. W edytorialu opublikowanym w Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle w 2020 roku przypomniano, że naturalne mutacje prowadzące do niefunkcjonalnej miostatyny opisano u bydła rasy belgijskiej białoniebieskiej i piemonckiej oraz u psów rasy whippet, u których masa mięśniowa zwiększa się o około 40 procent.

Najbardziej wymowny eksperyment z udziałem samej follistatyny opublikowano w PLoS ONE w 2007 roku. Myszy pozbawione miostatyny i jednocześnie niosące transgen follistatyny miały około czterokrotnie większą masę mięśniową niż zwierzęta dzikie. Autor wyciągnął z tego wniosek, który bywa pomijany w popularnych opisach: skoro usunięcie samej miostatyny nie wyczerpuje możliwości wzrostu, muszą istnieć inne regulatory masy mięśniowej o podobnym działaniu, które follistatyna również blokuje. Czterokrotny przyrost nie jest zatem miarą działania follistatyny u zdrowego organizmu, lecz efektem jednoczesnego zniesienia kilku mechanizmów hamujących w genetycznie zmodyfikowanym modelu.

Kolejnym krokiem były naczelne. W Science Translational Medicine w 2009 roku opisano podanie wektora AAV1 kodującego izoformę FS344 do mięśnia czworogłowego makaków jawajskich. Uzyskano wyraźne i trwałe zwiększenie rozmiaru mięśnia, a długotrwała ekspresja transgenu nie wywołała nieprawidłowych zmian morfologii ani funkcji kluczowych narządów, co autorzy interpretowali jako przesłankę bezpieczeństwa dostarczania wektora drogą iniekcji domięśniowej.

Należy jednak podkreślić, że we wszystkich tych pracach nośnikiem efektu była modyfikacja genetyczna lub transfer genu, a nie wstrzyknięcie gotowego białka. Jest to różnica jakościowa, nie techniczna, i wraca ona w dalszej części tekstu.

Dane dotyczące ludzi są skąpe i pochodzą z niewielkich badań wczesnej fazy prowadzonych w jednym ośrodku. W Molecular Therapy w 2015 roku opublikowano badanie fazy 1/2a u sześciu pacjentów z dystrofią mięśniową Beckera, którym podano wektor AAV1.CMV.FS344 w postaci bezpośrednich obustronnych iniekcji do mięśni czworogłowych. Pierwszorzędowym punktem końcowym był test sześciominutowego marszu: pacjent 01 poprawił wynik o 58 metrów, pacjent 02 o 125 metrów, a u pacjenta 03 nie zaobserwowano zmiany.

Drugie badanie, opublikowane w tym samym czasopiśmie w 2017 roku, dotyczyło sporadycznego zapalenia mięśni z wtrętami. U czterech z sześciu leczonych uczestników odnotowano poprawę w teście sześciominutowego marszu wynoszącą od 58 do 153 metrów, a autorzy raportowali także zmniejszenie zwłóknienia i poprawę regeneracji w ocenie histologicznej.

Te wyniki zostały jednak publicznie zakwestionowane. W liście do redakcji opublikowanym w Molecular Therapy w 2017 roku pod tytułem wprost mówiącym o nieuzasadnionych wnioskach zwrócono uwagę, że uczestnicy otrzymali co najmniej cztery potencjalnie oddziałujące interwencje jednocześnie: terapię genową, prednizon w wysokiej dawce, zalecany program ćwiczeń oraz wpływ efektu placebo. Co istotne, porównanie opierało się na zbiorczych danych klinicznych z ośrodka, a nie na grupie kontrolnej rekrutowanej równolegle z grupą leczoną. Autorzy badania opublikowali odpowiedź na ten list, ale sama wymiana zdań dobrze ilustruje, na jak kruchym fundamencie opierają się dziś twierdzenia o skuteczności follistatyny u ludzi.

Z metodologicznego punktu widzenia mamy więc do czynienia z badaniami otwartymi, bez randomizacji, bez zaślepienia, bez równoległej grupy kontrolnej i z liczebnością rzędu kilku osób. Taki projekt jest całkowicie uzasadniony na etapie oceny bezpieczeństwa i wykonalności, ale nie pozwala wnioskować o skuteczności. W chorobach o zmiennym przebiegu, takich jak dystrofie mięśniowe, test sześciominutowego marszu potrafi wahać się z powodów niezwiązanych z leczeniem.

Warto też odnotować osobne zagadnienie, nagłośnione w literaturze dotyczącej inhibitorów miostatyny: przyrost masy mięśniowej nie musi przekładać się na przyrost siły lub funkcji. Pytanie to postawiono bezpośrednio w tytule wspomnianego edytorialu z 2020 roku i pozostaje ono otwarte dla całej klasy tych interwencji.

To najważniejsze rozróżnienie w całym artykule. W badaniach klinicznych nie podawano pacjentom białka follistatyny. Podawano wektor wirusowy (adenowirus towarzyszący serotypu 1) zawierający sekwencję kodującą FS344, który po iniekcji do mięśnia prowadzi do długotrwałej produkcji białka przez same komórki mięśniowe. Jest to procedura jednorazowa, nieodwracalna, wykonywana w szpitalu, pod nadzorem komisji bioetycznych i organów regulacyjnych, z monitorowaniem odpowiedzi immunologicznej na wektor.

Fiolka sprzedawana online jako follistatin 344 to co innego: liofilizowane białko rekombinowane, zwykle wytwarzane na potrzeby laboratoryjne, oznaczone jako przeznaczone wyłącznie do badań. Porównywanie go z opisanymi wyżej badaniami jest nieuprawnione na trzech poziomach jednocześnie: innej jest substancja podawana, inny sposób jej dostarczania i inny czas ekspozycji tkanki na białko. Dodatkowo follistatyna jest dużą glikoproteiną, a jej właściwości biologiczne zależą od prawidłowego fałdowania i glikozylacji, czego fiolka z nieznanego źródła nie gwarantuje.

Jakość takich preparatów została zresztą zbadana. W Drug Testing and Analysis w 2019 roku przeanalizowano 17 preparatów follistatyny 344 pochodzących z czarnego rynku. Tylko dziewięć z nich faktycznie zawierało to białko, a w części pozostałych ośmiu znaleziono inne substancje promujące wzrost, w tym MGF i GHRP-2. Wszystkie dziewięć preparatów zawierających follistatynę miało postać białka ze znacznikiem histydynowym (His-tag) oraz wysoki udział jego oligomerów.

Te dwa ostatnie ustalenia mają konkretne znaczenie praktyczne. Znacznik histydynowy jest elementem dodawanym na potrzeby oczyszczania białka w laboratorium i nie występuje w cząsteczce ludzkiej, co oznacza strukturę obcą dla organizmu. Wysoka zawartość oligomerów, czyli zlepionych cząsteczek białka, jest z kolei klasycznym czynnikiem ryzyka reakcji immunologicznej na produkt białkowy. Innymi słowy, nawet gdy w fiolce znajduje się follistatyna, nie jest to cząsteczka tożsama z tą, którą opisują publikacje naukowe. Czytelnikom zainteresowanym tą kategorią polecamy także nasze omówienia peptydów w kontekście kulturystyki i peptydów badanych w kontekście wzrostu mięśni i regeneracji.

Follistatyna nie jest zarejestrowanym produktem leczniczym. Nie posiada dopuszczenia FDA w Stanach Zjednoczonych ani pozwolenia EMA w Unii Europejskiej na jakiekolwiek wskazanie. Terapia genowa z użyciem FS-344 pozostaje na etapie badań eksperymentalnych i jest dostępna wyłącznie w ramach zarejestrowanych protokołów badawczych.

W obrocie internetowym preparaty follistatyny występują najczęściej jako odczynniki do badań, z adnotacją o braku przeznaczenia do użytku u ludzi. Taki opis nie jest formalnością. Produkty tej kategorii nie podlegają wymogom jakościowym obowiązującym leki, nie przechodzą badań czystości i sterylności właściwych dla preparatów do wstrzykiwania i nie są objęte nadzorem nad bezpieczeństwem farmakoterapii. Status prawny posiadania i sprzedaży różni się między jurysdykcjami i warto go sprawdzić w przepisach krajowych.

W sporcie sytuacja jest jednoznaczna. Środki modyfikujące funkcję miostatyny, w tym białka wiążące miostatynę, znajdują się na Liście substancji i metod zabronionych Światowej Agencji Antydopingowej w sekcji dotyczącej modulatorów hormonalnych i metabolicznych. Zakaz obejmuje zarówno samo białko, jak i metody transferu genów, a pokrywa się częściowo z sekcją dotyczącą hormonów peptydowych i czynników wzrostu.

Nie jest to zakaz wyłącznie na papierze. Wspomniana praca z 2019 roku opisywała metodę wykrywania preparatów follistatyny z czarnego rynku, podając granicę detekcji w moczu na poziomie około 0,1 ng/ml dla próbki o objętości 10 ml. W Drug Testing and Analysis w 2023 roku opublikowano z kolei metodę opartą na chromatografii cieczowej sprzężonej z wysokorozdzielczą spektrometrią mas, umożliwiającą wykrywanie w surowicy sześciu peptydów hamujących miostatynę, pochodzących z propeptydu miostatyny i z follistatyny, w stężeniach od 3 do 9 ng/ml. Sportowcy objęci kontrolą antydopingową powinni traktować tę klasę substancji jako wykrywalną.

Pierwsza grupa ryzyk wynika z farmakologii samej cząsteczki. Follistatyna nie blokuje wyłącznie miostatyny, lecz także aktywiny, które regulują wydzielanie FSH, czynność jajników i macicy oraz przebieg procesów zapalnych i naprawczych. Przytoczone wyżej badanie na myszach wytwarzających jedynie izoformę FS-288 pokazało zaburzenia płodności przy zachowanym przeżyciu, co wprost sygnalizuje, że manipulowanie tym układem ma konsekwencje poza mięśniem. Układ TGF-beta uczestniczy też w regulacji proliferacji komórek, co u ludzi pozostaje obszarem nierozstrzygniętym i wymaga długoterminowych obserwacji, których po prostu nie ma.

Druga grupa dotyczy produktu. Białko ze znacznikiem histydynowym i z wysoką zawartością oligomerów, opisane w analizie preparatów z czarnego rynku, to kombinacja sprzyjająca immunogenności. Reakcja immunologiczna na białko terapeutyczne może objawiać się nie tylko odczynem miejscowym lub ogólnoustrojowym, ale też wytworzeniem przeciwciał neutralizujących, które w razie przyszłego leczenia tej samej klasy mogą ograniczyć jego skuteczność. Do tego dochodzą ryzyka ogólne każdego preparatu badawczego do iniekcji: brak kontroli czystości, możliwe zanieczyszczenie endotoksynami i nieznana zawartość rzeczywistej substancji.

Trzecia grupa to ryzyko podmiany składu. W cytowanej analizie w ośmiu z siedemnastu preparatów follistatyny nie wykryto, a w części z nich stwierdzono inne substancje peptydowe, takie jak MGF i GHRP-2. Oznacza to realne prawdopodobieństwo przyjęcia substancji, której nabywca nie zamierzał przyjąć, o odmiennym profilu działania i odmiennych interakcjach.

Czwarta grupa jest najtrudniejsza do zauważenia: to brak danych. Nie istnieją opublikowane badania farmakokinetyki follistatyny podawanej podskórnie lub domięśniowo u ludzi zdrowych, nie opisano profilu bezpieczeństwa przy wielokrotnym podaniu białka, nie ma danych o interakcjach i nie ma obserwacji długoterminowych. Brak zgłoszonych działań niepożądanych nie jest dowodem bezpieczeństwa, a jedynie konsekwencją braku systematycznej obserwacji.

Zastrzeżenie: ten tekst służy wyłącznie celom edukacyjnym. Nie podajemy dawek ani protokołów, ponieważ dla follistatyny u ludzi nie istnieją dane pozwalające na ich ustalenie. W razie problemów zdrowotnych dotyczących mięśni lub siły należy skonsultować się z lekarzem lub farmaceutą.

Tak, i jest to jeden z ciekawszych, a zarazem najczęściej nadinterpretowanych wątków. W Endocrinology w 2011 roku opisano wyraźny wzrost stężenia follistatyny w osoczu po wysiłku fizycznym, z wnioskiem, że follistatyna jest hepatokiną indukowaną skurczem mięśni. Innymi słowy, choć bodziec powstaje w pracującym mięśniu, głównym źródłem białka pojawiającego się we krwi jest wątroba, a nie mięsień.

Autorzy badali także potencjalne czynniki napędzające to wydzielanie, w tym interleukinę 6 i adrenalinę. Późniejsze prace tej grupy wskazywały na regulację krążącej follistatyny przez stosunek glukagonu do insuliny, co umieszcza ją w szerszym kontekście metabolicznym, obejmującym gospodarkę energetyczną i odpowiedź na post, a nie wyłącznie w kontekście hipertrofii mięśni.

Z obserwacji tej płyną dwa praktyczne wnioski. Pierwszy: follistatyna jest fizjologicznym elementem odpowiedzi organizmu na wysiłek, a jej stężenie podlega naturalnym wahaniom, w tym rytmowi dobowemu. Drugi, ważniejszy: wzrost stężenia krążącej follistatyny po treningu nie dowodzi, że podanie follistatyny z zewnątrz odtworzy korzystne efekty treningu. Jest to klasyczny błąd wnioskowania, w którym biomarker towarzyszący procesowi bierze się za jego przyczynę.

Warto też zauważyć, że krążąca forma to przede wszystkim FS-315, która nie wiąże się tak silnie z powierzchnią komórek jak FS-288. Fizjologiczna rola puli osoczowej może więc być inna niż rola puli zakotwiczonej w tkance, co kolejny raz pokazuje, dlaczego precyzja w nazewnictwie izoform ma w tym temacie znaczenie merytoryczne, a nie tylko porządkowe.

Temat follistatyny jest podatny na przeskok między gatunkami i między sposobami podania. Przy każdym twierdzeniu warto zadać cztery pytania: o jaki gatunek chodzi, o jaką izoformę, w jaki sposób substancja została dostarczona i jaki był projekt badania. Zdanie o czterokrotnym wzroście masy mięśniowej jest prawdziwe, ale dotyczy myszy pozbawionych miostatyny i jednocześnie niosących transgen follistatyny, a nie człowieka po iniekcji białka.

Druga pułapka to mylenie punktu końcowego z korzyścią klinicznie istotną. Poprawa dystansu w teście sześciominutowego marszu u pojedynczych uczestników otwartego badania bez grupy kontrolnej, przy jednoczesnym stosowaniu glikokortykosteroidu i programu ćwiczeń, nie pozwala przypisać efektu badanej interwencji. Dokładnie taki zarzut sformułowano w liście do redakcji Molecular Therapy w 2017 roku i jest to zarzut metodologicznie zasadny, niezależnie od ostatecznej wartości terapii.

Trzecia pułapka dotyczy przeniesienia wniosków o bezpieczeństwie. Obserwacja, że długotrwała ekspresja transgenu po iniekcji domięśniowej u makaków nie wywołała nieprawidłowych zmian w narządach, dotyczy konkretnego wektora podanego w konkretny sposób w konkretnym modelu. Nie jest to stwierdzenie o bezpieczeństwie białka pochodzącego z nieznanego źródła, podawanego wielokrotnie, bez nadzoru i bez kontroli jakości.

Czego brakuje, aby ocena mogła się zmienić? Randomizowanych badań kontrolowanych placebo o odpowiedniej liczebności, z oceną nie tylko masy, ale też siły i funkcji, z opisaną farmakokinetyką i z co najmniej kilkuletnią obserwacją bezpieczeństwa, zwłaszcza w zakresie czynności gonad, parametrów metabolicznych i odpowiedzi immunologicznej. Do czasu ich publikacji follistatyna pozostaje interesującym celem badawczym w chorobach mięśni, a nie opcją dla osób zdrowych chcących zwiększyć masę mięśniową.

Zastrzeżenie medyczne: treści przedstawione powyżej mają charakter informacyjny i edukacyjny. Follistatyna nie jest lekiem dopuszczonym do obrotu i nie jest przeznaczona do stosowania u ludzi poza zatwierdzonymi badaniami klinicznymi. Przed podjęciem jakichkolwiek decyzji dotyczących zdrowia należy skonsultować się z wykwalifikowanym pracownikiem ochrony zdrowia.