Низкий уровень глюкозы назвали помощником в восстановлении мышц — Naked Science
Вчера, 18:47
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, 12:44
КНЦ РАН

Что такое пыль и насколько она мешает горожанам, жители Апатитов знают не понаслышке. Уровень урбанизации неуклонно возрастает, и проблемы, связанные с качеством воздуха, обостряются с каждым годом. Размеры и концентрация микрочастиц в воздухе – важнейший индикатор его качества, однако причины их высокой токсичности пока изучены слабо. В последние годы пристальное внимание ученые уделяют вопросам изучения микробиома (сообщества микроорганизмов) воздуха, качество которого оказывает прямое воздействие на здоровье человека. Поэтому российские ученые озадачились изучением пыли на городских улицах Москвы и Мурманска.

Позавчера, 09:51
Сергей Васильев

Британские ученые показали, что, вопреки стереотипам о недружелюбности жирафов, они образуют сложную социальную структуру, а в заботу о потомстве вовлечены даже «бабушки».

8 часов назад
Мария Азарова

Канадские ученые выяснили, что у больных с коронавирусом значительно повышен уровень белка галектина-9 в плазме крови. Они также обнаружили корреляцию между концентрациями Gal-9 и провоспалительными цитокинами, высвобождение которых приводит к цитокиновому шторму.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

3 августа
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: