Низкий уровень глюкозы назвали помощником в восстановлении мышц — Naked Science
10 минут
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, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

Сегодня, 11:03
43 минуты
Александр Березин

Сорок лет назад, в апреле 1981 года, «Шаттлы» начали свои полеты в космос, а десять лет назад — прекратили. Обычно о них пишут: выполнили задачи, просто оказались слишком дорогими. Мы покажем обратное: исходно задачей этих многоразовых кораблей была дешевизна, поэтому с самого начала проект был катастрофой. Беда в следующем: общая идея, стоящая за «Шаттлами», похожа на ту, что стоит за принципиально новым средством полетов в космос — Starship. Повторит ли детище Илона Маска незавидную судьбу космических челноков?

Позавчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Позавчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Позавчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: