Молекулярные механизмы изменения мышечного тонуса в условиях космического полета и при его моделировании
Dublin Core | PKP метаданные | Метаданные этого документа | |
1. | Название | Название документа | Молекулярные механизмы изменения мышечного тонуса в условиях космического полета и при его моделировании |
2. | Создатель | Автор, учреждение, страна | Борис Стивович Шенкман; ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Россия |
2. | Создатель | Автор, учреждение, страна | Андрей Кимович Цатурян; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Россия |
2. | Создатель | Автор, учреждение, страна | Иван Милентьевич Вихлянцев; Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Россия |
2. | Создатель | Автор, учреждение, страна | Инесса Бенедиктовна Козловская; ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Россия |
2. | Создатель | Автор, учреждение, страна | Анатолий Иванович Григорьев; ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Россия |
3. | Предмет | Дисциплины | |
3. | Предмет | Ключевые слова | скелетная мышца; гравитационная разгрузка; атония; вывешивание задних конечностей; «сухая» иммерсия; жесткость мышцы; собственная жесткость; пассивная жесткость; цитоскелет; белки саркомерного цитоскелета; титин; коллаген |
4. | Описание | Аннотация | В условиях как реальной (космический полет), так и моделируемой невесомости у человека наблюдается значительная потеря мышечной жесткости (атония) уже в первые дни воздействия. Этот феномен связывают с инактивацией медленных двигательных единиц и называют рефлекторной атонией. Однако в конце XX века появилось много данных о том, что даже изолированная мышца и изолированное волокно обладают функционально значимой жесткостью. Эта собственная жесткость мышцы (intrinsic stiffness) определяется как активным компонентом, т.е. способностью формировать некоторое количество актомиозиновых связей (поперечных мостиков) при растяжении и сокращении, так и молекулами структурных белков цитоскелета и внеклеточного матрикса, способными оказывать механическое сопротивление как при растяжении мышцы/волокна, так и при их сокращении. В обзоре рассмотрены основные изменения собственной мышечной жесткости в условиях гравитационной разгрузки. Проанализированы данные, полученные в экспериментах с использованием моделей «сухой» иммерсии (с участием добровольцев) и вывешивания задних конечностей (на лабораторных грызунах). Обсуждаются результаты и гипотезы, касающиеся возможного уменьшения вероятности образования поперечных мостиков в атрофирующейся мышце вследствие увеличения межфиламентного расстояния. Приведены данные, свидетельствующие о деградации ряда ключевых белков саркомерного цитоскелета (титина, небулина и др.) в условиях гравитационной разгрузки. Представлены возможные механизмы изменения структуры коллагена во внеклеточном матриксе постуральной мышцы и его роль в снижении собственной жесткости мышцы. Рассмотрены механизмы снижения собственной мышечной жесткости и роль этого снижения в процессе развития атрофических изменений мышц. |
5. | Издатель | Организатор, город | Acta Naturae Ltd |
6. | Контрибьютор | Спонсоры |
Государственное задание |
7. | Дата | (ДД-ММ-ГГГГ) | 27.07.2021 |
8. | Тип | Тип исследования или жанр | Отрецензированная статья |
8. | Тип | Тип | Научная статья |
9. | Формат | Формат файла | |
10. | Идентификатор | Универсальный идентификатор, URI | https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10953 |
10. | Идентификатор | Digital Object Identifier (DOI) | 10.32607/actanaturae.10953 |
11. | Источник | Журнал/конференция, том., №. (год) | Acta Naturae; Том 13, № 2 (2021) |
12. | Язык | Russian=ru, English=en | ru |
13. | Связь | Дополнительные файлы |
Рис. 1. Изменения порядка рекрутирования m. gastrocnemius (MG) и m. soleus (Sol) обезьян при выполнении задачи удержания груза в космическом полете. В камбаловидной мышце (m. soleus) до 95% волокон составляют медленные волокна. В икроножной мышце (m. gastrocnemius) число медленных волокон не превышает 40–50%, остальные волокна быстрые. Регистрация активности этих двух мышц при удержании рычага в капсуле биоспутника (А) обнаружила, что до полета это движение выполняется в основном m. soleus (Б). В полете же картина мышечной активности изменялась ото дня ко дню: активность m. soleus снижалась, а m. gastrocnemius возрастала, так что в конце полета заданное движение выполнялось почти исключительно m. gastrocnemius (758KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2556 Рис. 2. Физиологическая классификация жесткостных свойств скелетных мышц (154KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2557 Рис. 3. Основные гипотетические факторы, ассоциированные с собственной жесткостью мышцы (377KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2558 Рис. 4. Экспериментальная модель «сухая» иммерсия. При погружении в воду результирующая сила гидростатического давления (Архимедова сила – FА) уравновешивает силу тяжести (FТ). Однако эта сила распределена по всей поверхности тела, поэтому давление на каждую единицу поверхности тела оказывается намного меньше, чем сила реакции опоры в положении стоя, сидя или лежа (224KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2559 Рис. 5. Экспериментальная модель «вывешивание задних конечностей». При отрыве стопы животного от субстрата опорные афференты инактивируются, что приводит к состоянию опорной разгрузки (94KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2560 Рис. 6. Изменения динамического модуля упругости Юнга (показателя жесткости) полностью активированных пермеабилизированных волокон m. soleus крысы при вывешивании задних конечностей [17] в течение 7, 14 и 21 суток. * — достоверное отличие от группы виварного контроля (p < 0.05), # — достоверное отличие от группы 7-суточного вывешивания (p < 0.05) (53KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2561 Рис. 7. Пружинные свойства (растяжимость) домена PEVK молекулы титина (234KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2562 Рис. 8. Изоформы коллагена-I (красный) и коллагена-III (зеленый) на срезе камбаловидной мышцы человека. Окраска пикросириусом красным. Поляризационная микроскопия (212KB) doi: 10.32607/20758251-2021-13-2-85-97-2563 |
14. | Покрытие | Пространственно-временной охват, методика исследования | |
15. | Права | Права и разрешения |
© Шенкман Б.С., Цатурян А.К., Вихлянцев И.М., Козловская И.Б., Григорьев А.И., 2021![]() Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License. |