Срочные новости раздела
Низкий уровень глюкозы назвали помощником в восстановлении мышц

Низкий уровень глюкозы назвали помощником в восстановлении мышц

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.

© 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.

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.

Статья опубликована в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology   Источник: naked-science.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Группа исследователей из Института генома Сингапура (GIS) при Агентстве по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) разработала редактор генов на основе «ножниц» CRISPR – C-to-G Base Editor (CGBE),
подробнее...

РИА Новости. Американские ученые отследили эволюционный путь, который прошел вирус SARS-CoV-2 в организме человека с ослабленным иммунитетом за пять месяцев, и установили, какие именно мутации,
подробнее...

Визуализация и количественная оценка сосудов головного мозга, которые оставались невидимыми в полной мере из-за отсутствия необходимых технологий, предоставят новое понимание связи между
подробнее...

Исследователи из Сколтеха и Израильского медицинского центра Хадасса в Москве разработали гибридные наноструктурированные частицы, которые можно направлять к опухоли при помощи градиента магнитного
подробнее...

РИА Новости. Согласно расчетам американских и британских ученых, удары молний могли обеспечить достаточное количество необходимых соединений фосфора для поддержания первой жизни на Земле. Для
подробнее...

РИА Новости. Ученые впервые однозначно идентифицировали конкретные молекулы полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в холодном молекулярном облаке TMC-1, в котором еще даже не началось
подробнее...

Международная группа палеонтологов под руководством доцента кафедры зоологии позвоночных СПбГУ доктора биологических наук Павла Скучаса исследовала 63 зуба полярных стегозавров, обитавших на
подробнее...

На глубине швейцарского Цугского озера биологи обнаружили пример необычного симбиоза эукариотических и бактериальных клеток. Их союз напоминает события незапамятного прошлого, в результате которых
подробнее...

Животное обитало в океанах 93 миллиона лет назад и напоминало современных морских дьяволов. Грудные плавники рыбы были похожи на крылья, из-за чего ее назвали орлиной акулой.Орлиная акула в
подробнее...

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):
подробнее...

Нейробиологи ТГУ провели исследование, в ходе которого проанализировали процессы, происходящие при тотальном нарушении кровоснабжения головного мозга в гиппокампе – отделе, который называют
подробнее...

Исследователи Сколтеха изучили новые антимикробные соединения, действующие по принципу «троянского коня»: они под видом безобидного соединения проникают в бактериальную клетку и уничтожают ее,
подробнее...

Международная группа исследователей, в работе которой приняли участие биологи из Санкт-Петербургского университета, выявила заразное онкологическое заболевание у дальневосточных мидий. Болезнь может
подробнее...

Ученые-физики, работающие на Большом Адроном Коллайдере, отмечают событие, связанное с долгожданным открытием оддерона (odderon), странной неуловимой частицы, которая появляется на очень короткое
подробнее...

Ученые из Португалии, Швеции, Франции и ЮАР, изучая необычную породу кроликов, которые ходят на передних лапах, определили ключевой ген, который необходим животным для типичного способа передвижения.
подробнее...

Биологи из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Норти в Натале, Бразилия, обнаружили, что у осьминогов есть стадии сна: активная и пассивная. И во время перехода из одной в другую они меняют цвет.
подробнее...

Большой Адронный Коллайдер (БАК), самый большой и мощный ускоритель частиц на сегодняшний день, изначально создавался для исследований явлений и процессов, находящихся на самом краю или за гранью
подробнее...

РИА Новости. Немецкие  биологи представили  теоретическое описание древнейшей клетки, от которой произошли все бактерии, а также составили схему метаболизма первой бактерии на Земле.
подробнее...