Недавнее исследование фармацевтического колледжа Хьюстонского университета выявило ключевые механизмы регенерации скелетных мышц и роста мышц после силовых упражнений. Это открытие открывает двери для разработки целевых методов лечения различных мышечных расстройств, таких как мышечная дистрофия, которые поражают миллионы людей по всему миру.

Когда речь идет о мышцах и мышечных заболеваниях, важность такого открытия невозможно переоценить.

Самая главная функция жизни — дыхание — контролируется вашими скелетными мышцами, как и регуляция обмена веществ во всем организме и каждое ваше движение: ходьба, бег, сидение, стояние, улыбка и даже моргание.

Скелетные мышцы формируются во время эмбрионального развития путем слияния сотен специализированных клеток, называемых миобластами. Взрослые скелетные мышцы сохраняют регенеративную способность, которая объясняется наличием мышечных стволовых клеток, называемых сателлитными клетками.

После травмы клетки-сателлиты проходят несколько раундов пролиферации, за которыми следует их дифференциация в миобласты. Эти миобласты снова сливаются друг с другом и с поврежденными миофибриллами для достижения мышечной регенерации.

При многих мышечных заболеваниях внутренняя способность мышц к регенерации снижается, что приводит к потере мышечной массы и функции.

Исследователи из Хьюстонского университета обнаружили, что фермент 1, требующий инозитола, ключевой сигнальный белок, необходим для слияния миобластов во время формирования и роста мышц.

Кредит: EMBO Reports (2024). DOI: 10.1038/s44319-024-00197-4
«Во время регенерации мышц IRE1 усиливает активность связывающего белка X-box 1, который, в свою очередь, стимулирует экспрессию генов множественных трансмембранных белков, необходимых для слияния миобластов», — сообщает Ашок Кумар, профессор фармации на кафедре фармакологических и фармацевтических наук в фармацевтическом колледже Университета Хьюстона, в EMBO Reports .

По словам исследователей, повышение уровня IRE1 или XBP1 в мышечных стволовых клетках вне организма с последующей их инъекцией в мышечные ткани пациентов улучшит восстановление мышц и снизит тяжесть заболевания.

«Мы также обнаружили, что увеличение уровней IRE1α или XBP1 в миобластах приводит к образованию миотрубочек (мышечных клеток) увеличенного диаметра», — сказал Кумар.

Увеличение диаметра может быть значительным.

«Размер очень важен для мышц. Мышцы растут только в размере, а не в количестве», — говорит Аникет Джоши, аспирант в лаборатории Кумара и первый автор статьи. «У мускулистых людей мышечные клетки крупнее . Более крупные мышцы, как правило, работают лучше — могут поднимать больший вес, бегать и ходить быстрее, улучшают общий метаболизм организма и предотвращают различные заболевания, такие как диабет II типа».

Это новое исследование — не первый эксперимент команды Кумара. В 2021 году исследование лаборатории Кумара, опубликованное в журнале eLife , описало роль сигнальной оси IRE1α/XBP1 в регенерации здоровых скелетных мышц после острой травмы и в моделях мышечной дистрофии Дюшенна. В этом исследовании они обнаружили, что сигнальная ось IRE1α/XBP1 также играет важную клеточно-автономную роль в сателлитных клетках.

Наряду с Кумаром и Джоши, постдокторант Мейрикрис Томаз да Силва и научный сотрудник-ассистент профессора Анирбан Рой провели исследование в лаборатории Кумара. Другие авторы статьи из Университета Хьюстона включают Мика Кастильо, Прити Гунаратне, Мингфу Ву, Юй Лю и бывшего постдокторанта в лаборатории Кумара Татьяну Э. Коике вместе с Такао Иваваки из Медицинского университета Каназавы, Япония.