Исследователи из Екатеринбурга и Москвы провели исследование атрофии мышц на молекулярном уровне и обнаружили изменения в работе главного сократительного белка — миозина — при функциональной разгрузке, то есть при неиспользовании мышцы. Эти результаты были представлены на Академическом форуме молодых ученых стран Большой Евразии «Континент науки» кандидатом биологических наук Оксаной Герцен.
Ученые показали, что функциональная разгрузка вызывает атрофию, что приводит к снижению массы мышц и ухудшению их функции. Это может ограничить способность человека двигаться и напрягать части тела. Атрофия мышц часто возникает у космонавтов во время полета и у лежачих больных, включая тех, что находятся в коме.
Ученые исследовали процесс сокращения мышц на молекулярном уровне, анализируя работу молекул белков в камбаловидной мышце. В клетках мышц существуют толстые и тонкие филаменты — белковые нити. Толстый филамент состоит из сократительного белка миозина, а тонкий в основном из актина и белков, которые регулируют сокращение. Миозин прикрепляется к актину и продвигает нить тонкого филамента вдоль себя.
При анализе сокращения мышц важно знать скорость, с которой молекулы миозина двигают актин. Чтобы ее измерить, ученые применили метод искусственной подвижной системы. Внутрь проточной камеры (ячейки), состоящей из большого и малого стеклышек, они поместили раствор с миозином. Его молекулы опустились на маленькое стеклышко. Затем ученые добавили раствор с актином, который заранее окрасили флуоресцентной краской. Актин соединился с миозином и начал двигаться по нему. Благодаря краске исследователи смогли наблюдать за скоростью и силой взаимодействия молекул.
Оказалось, что скорость движения актина по миозину серьезно возрастает в условиях функциональной разгрузки. А любое отклонение от нормы может плохо влиять на функцию мышцы и здоровье человека. Ключевым моментом исследования было тестирование препарата омекамтив мекарбил, который помогает поддерживать функцию мышцы, но полностью предотвратить атрофию с помощью препарата пока не удалось.
В будущем ученые планируют продолжить свою работу, сосредоточившись на поиске препаратов, которые помогут предотвратить атрофию мышц и сделают полеты в космос более комфортными.
Исследование проводилось учеными трех организаций — Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН, Института медико-биологических проблем РАН и НЦМУ Павловским центром «Интегративная физиология — медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям стрессоустойчивости».
Автор: Ксения Земскова.
Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».