Экспрессия и активность коактиватора -1α (PGC-1α) жестко контролируются несколькими сигнальными путями, которые объединяют эндокринные события и биоэнергетические состояния. Сигналы окружающей среды, такие как воздействие холода, физические упражнения, качество и объем питания и другие «метаболические» стрессы, активируют эти сигнальные пути через катехоламины, глюкокортикоиды, глюкагон и цитокины. Клеточный энергетический стресс также активирует передачу сигналов путем изменения синтеза аденозинтрифосфата (АТФ), кислорода, активных форм кислорода (АФК) и уровня цитоплазматического Ca2+.

PGC-1α – обеспечивает прямую связь между внешними физиологическими стимулами и регуляцией митохондриального биогенеза. Является мастер-регулятором энергетического обмена. Различные типы (изоформы) PGC-1α координируют окислительный метаболизм и активируют широкую тканенезависимую программу экспрессии генов, которая управляет митохондриальным биогенезом и усиливает клеточное дыхание (регуляция синтеза транспортных белков, которые доставляют топливо в митохондрии, и антиоксидантных белков, которые нейтрализуют кислородные радикалы, образующиеся при усиленном оксидативном дыхании и пр.).

Регулярные физические упражнения стимулируют выработку PGC-1α в скелетных мышцах, что позволяет им адаптироваться к окислительному (оксидативному) стрессу, таким образом предотвращая преждевременную гибель клеток из-за повреждений митохондрий. Взаимодействуя с ядерным рецептором PPAR-гамма, определяет дальнейшее взаимодействие этого белка со многими факторами транскрипции, отвечающими за выживаемость клетки.

PGC-1α является основным фактором, который регулирует детерминацию типа мышечных волокон. Синтез PGC-1α индуцируется упражнениями на выносливость. PGC-1α регулирует метаболизм лактата, предотвращая повышение его уровня при упражнениях на выносливость; делает лактат более эффективным источником энергии.

Синтез PGC-1α стимулируется холодовым воздействием, что влияет на адаптивный термогенезом через секрецию β-аминоизомасляной кислоты при тренировке мышц.

PGC-1α ингибирует активность NF-κB – основного провоспалительного сигнального пути, подавляя продукцию провоспалительных цитокинов.

PGC-1α (изоформа 4) блокирует сигнальный каскад, активируемый Миостатином, предотвращая распад мышечных структурных белков, одновременно стимулируя гипертрофию волокон за счет воздействия на передачу сигналов инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF1).

PGC-1α принимает участие в поляризациию макрофагов во 2 тип – противовоспалительный, таким образом, являясь модулятором иммунного ответа, что указывает на его роль в заживлении и репарации тканей. В скелетных мышцах PGC-1α вызывает секрецию факторов, которые модулируют активность резидентных иммунных клеток.

Секретируемые факторы, контролируемые PGC-1α, участвуют в системной коммуникации и влияют на обучение и поведение через передачу сигналов ирисина и кинуренина в мозге.

Физические упражнения в сочетании с ограничением калорийности пищи через коактиватор-1α (PGC-1α) приводят к: повышению синтеза гликогена, повышению транспорта и усилению окисления жирных кислот, повышению захвата глюкозы клетками, повышению митохондриального биогенеза, повышению ремоделирования и устранению повреждений в митохондриях, повышению липогенеза, повышению аутофагии, повышению синтеза цитокинов, отвечающих за ангиогенез, повышению способности к переключению типов мышечных волокон под воздействием физической нагрузки, повышению транскрипции и индукции генов, отвечающих за выживаемость клетки, повышению секреции миокинов, снижению синтеза провоспалительных цитокинов, управляет генами, ответственными за формирование синапсов (мест контакта нервного волокна и миофибриллы). В итоге действие PGC-1α суммарно повышает капилляризацию мышц, повышает физическую выносливость, мышечную окислительную мощность (дыхательную мощность), снижает мышечную дистрофию, предотвращает развитие атрофии, влияет на толерантность к инсулину, препятствует развитию старческой саркопении, поддерживает работоспособность нервно-мышечных синапсов, компенсирует митохондриальную дисфункцию и подавляет низкогредиентное системное воспаление.