5 апреля
Мария Азарова

Низкий уровень глюкозы назвали помощником в восстановлении мышц

5.8

Японские ученые обнаружили, что, вопреки популярному мнению, сателлитные клетки скелетных мышц быстрее размножаются в средах с низким уровнем глюкозы. Ранее считалось, что клетки млекопитающих чувствуют себя лучше, когда, наоборот, получают больше этого питательного вещества.

Мышцы
Мышцы, или мускулы — органы, состоящие из мышечной ткани; способны сокращаться под влиянием нервных импульсов / © Getty Images

Скелетные мышцы состоят из поперечно-полосатой мышечной ткани, которая сокращается под воздействием нервных импульсов, и имеют способность восстанавливаться после травм. Основные участники регенерации мышц — специфические для них стволовые клетки, известные как клетки-сателлиты, располагающиеся между сарколеммой — клеточной мембраной мышечной клетки или мышечного волокна — и базальной пластинкой миофибрилл, органелл клеток поперечно-полосатых мышц, обеспечивающих их сокращение. Клетки-сателлиты обычно неподвижны и имеют низкий уровень метаболизма, однако именно они запускают миогенную программу в ответ на мышечное повреждение.

В активном состоянии эти клетки экспрессируют белок детерминации миобластов 1 (MyoD) — ключевой фактор транскрипции в миогенезе — и пролиферируют в виде миобластов перед дифференцировкой и слиянием для восстановления поврежденных мышц. Способность сателлитных клеток регенерировать мышцы имеет решающее значение и для поддержания мышечной массы. Поскольку их применяют в регенеративной медицине, важно понимать механизм, лежащий в основе поведения таких клеток.

Глюкоза, в свою очередь, — важный энергетический субстрат и анаболический предшественник различных клеток млекопитающих. При анаэробном гликолизе две молекулы АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) генерируются из одной молекулы глюкозы, а центральный метаболит пируват играет роль питательной среды в цикле митохондриальной трикарбоновой кислоты посредством окислительного фосфорилирования. Глюкоза также нужна для синтеза нуклеотидов через пентозофосфатный путь, который необходим при производстве рибозы для синтеза ДНК во время деления клеток. Пролиферирующие клетки, например раковые, предпочитают глюкозу в качестве топлива для быстрой пролиферации. Поэтому считается, что средам различных культивируемых клеток нужны высокие концентрации глюкозы для улучшения пролиферации — разрастания ткани путем размножения клеток делением.

Среды с высоким содержанием глюкозы используют и для культивирования мышечных клеток. Однако ученые из Токийского столичного университета выяснили, что такие условия, напротив, не подходят для выращивания сателлитных клеток: им необходима среда с низким содержанием глюкозы. Это противоречит популярному мнению о том, что клетки млекопитающих чувствуют себя лучше, получая больше сахара для подпитки деятельности. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.

Научная группа во главе с Ясуро Фуруичи, Ясуко Манабе и Нобухару Л. Фуджи изучила, как сателлитные клетки скелетных мышц развиваются вне тела — в чашках Петри. Они заметили, что более высокий уровень глюкозы отрицательно влияет на скорость их роста. Среда с низким содержанием глюкозы приводила к большему количеству клеток со всеми биохимическими маркерами, необходимыми для эффективной пролиферации. Помимо этого, популяция резервных клеток увеличивалась за счет снижения концентрации глюкозы (на это указывала экспрессия белка под названием Pax7, который играет основную роль в мышечной регенерации). Высокий уровень этого питательного вещества, как оказалось, нарушает важные функции сателлитных клеток, такие как пролиферация и самообновление. Судя по всему, такие избыточные концентрации — негативный фактор для гомеостаза скелетных мышц, поскольку гипергликемия вызывает нарушение их регенерации и атрофию.

Ученым также удалось вывести чистые культуры клеток-сателлитов — ведь среда со сверхнизким содержанием глюкозы не позволяет другим типам клеток размножаться. Это может стать стимулом для других биомедицинских исследований. Между тем во время экспериментов со средами с высоким содержанием глюкозы культуры сателлитных клеток превращались в смесь из-за того, что другие типы клеток в исходном образце также размножались. Поддерживая низкий уровень глюкозы, авторы исследования смогли создать условия, когда сателлиты могли размножаться, а клетки других типов — нет.

Уровни сахара, использованные в предыдущих экспериментах, совпадают с теми, которые наблюдаются у страдающих диабетом людей. Это может объяснить, почему такие пациенты сталкиваются с потерей мышечной массы. Но каким образом биологи добились столь низкого уровня глюкозы? Для этого они добавляли глюкозооксидазу — фермент, переваривающий глюкозу. Поэтому клетки жили на удивление нормально и хорошо развивались. По-видимому, они получают энергию из совершенно другого источника, отметили ученые. И его предстоит определить в дальнейших исследованиях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 12:24
Ольга Иванова

Шведские психологи показали: те, кто доверяет астрологии, как правило, обладают более низким уровнем интеллекта и большей самовлюбленностью по сравнению с теми, кто в нее не верит.

Позавчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 15:17
Василий Парфенов

Польские ученые-полярники засняли редкое событие — охоту полярного медведя не на морскую добычу, а наземную. Правда, молниеносная атака все равно произошла в воде. Подобное поведение северного хищника впервые удалось запечатлеть на видео.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

24 ноября
Ольга Иванова

Исследование международного коллектива специалистов пролило свет на внезапное похолодание, произошедшее 34 миллиона лет назад и способствовавшее образованию антарктических ледяных щитов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: