Новый механизм регенерации мышц

Сеть микротрубочек (зеленая) реорганизуется в области поражения мышц и привлекает миоядра.

Известно, что мышцы регенерируют в ходе сложного процесса, который состоит из нескольких этапов и зависит от стволовых клеток. Новое исследование, проведенное учеными из Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (iMM; Португалия) и Университета Помпеу Фабра (UPF Barcelona; Испания) и опубликованное 15 октября 2021 года в научном журнале Science, описывает новый механизм для регенерации мышц после физиологического повреждения, основанного на перестройке ядер. Этот защитный механизм открывает путь к более широкому пониманию восстановления мышц в физиологии и болезнях.

Ткань скелетных мышц, орган, отвечающий за передвижение, образован клетками, имеющими более одного ядра, что является почти уникальной особенностью нашего тела. Несмотря на пластичность мышечных клеток, их сокращение может сопровождаться повреждением мышц.

Уильям Роман, главный автор исследования и исследователь в iMM и UPF Barcelona, объясняет: «Даже в физиологических условиях регенерация жизненно важна для мышц, чтобы выдержать механическое напряжение сокращения, которое часто приводит к повреждению клеток». Хотя регенерация мышц была глубоко изучена в последние десятилетия, большинство исследований было сосредоточено на механизмах с участием других клеток, включая мышечные стволовые клетки, которые необходимы при обширном повреждении мышц.

«В этом исследовании мы обнаружили альтернативный механизм регенерации, который является автономным для мышечных клеток», — говорит Пура Муньос-Кановес, руководитель группы в Университете Помпеу Фабра и руководитель исследования.

Ход исследования восстановления мышечной ткани

• Исследователи использовали разные in vitro модели травм и модели упражнений на мышах и людях, чтобы наблюдать, что при травме ядра притягиваются к месту повреждения, ускоряя восстановление сократительных единиц.
• Затем команда проанализировала молекулярный механизм этого наблюдения: «Наши эксперименты с мышечными клетками в лаборатории показали, что перемещение ядер к участкам повреждения приводит к локальной доставке молекул мРНК. Эти молекулы мРНК транслируются в белки в месте повреждения, чтобы действовать как строительные блоки для восстановления мышц », — объясняет Уильям Роман.
• О важности этих открытий Пура Муньос-Кановес говорит: «Это открытие представляет собой важный шаг вперед в понимании биологии мышц, физиологии и мышечной дисфункции».

В дополнение к его значению для исследования мышц, это исследование также знакомит с более общими концепциями клеточной биологии, такими как движение ядер к участкам повреждения. «Одна из самых захватывающих вещей в этих клетках — это движение во время развития их ядер, самых больших органелл внутри клетки, но причины, по которым движутся ядра, в значительной степени неизвестны.

Теперь мы показали функциональную значимость этого явления во взрослом возрасте во время восстановления и регенерации клеток», — говорит Эдгар Р. Гомес, руководитель группы в Instituto de Medicina Molecular и профессор Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa, который был одним из руководителей исследования.