Изследователи дешифрираха клетъчните механизми, благодарение на които сухожилията могат да се адаптират към механичните напрежения. Хората, които носят определен вариант на ген, който е ключов за този механизъм, по-добре скачат и бягат например.

Сухожилията са тези, които свързват мускулите с костите. Те са сравнително тънки, но трябва да издържат на огромни сили. Сухожилията се нуждаят от известна еластичност, за да поемат по-големи натоварвания, като механичен удар, без да се разкъсват. При спортове, включващи спринт и скокове обаче твърдите сухожилия са предимство, тъй като предават силите в мускулите, по-директно на костите. Подходящи тренировки могат да помогната да се постигне оптимално втвърдяване на сухожилията.

Изследователи от Швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих (ETH Zurich) и Университета в Цюрих, работещи в Университетската болница Balgrist в Цюрих, са дешифрирали как клетките на сухожилията възприемат механичния стрес и как могат да адаптират сухожилията към нуждите на тялото. Техните открития наскоро са публикувани в списание Nature Biomedical Engineering.

В основата на новооткрития механизъм е молекулярен сензор за силата в сухожилните клетки, състоящ се от протеин на йонния канал. Този сензор открива кога колагеновите влакна, които изграждат сухожилията, се разместват едно спрямо друго по дължина. Ако се случи такова силно срязващо движение, сензорът позволява на калциевите йони да проникнат в сухожилните клетки. Това стимулира производството на някои ензими, които свързват заедно колагеновите влакна. В резултат сухожилията губят еластичност и стават по-корави и по-здрави.

Генният вариант реагира прекомерно

Интересното е, че протеинът на йонния канал, отговорен за това, се среща в различни генетични варианти при хората. Преди няколко години други учени установяват, че определен вариант, наречен E756del, е групиран при индивиди от западноафрикански произход. По това време значението на този протеин за твърдостта на сухожилията все още не бе известно. Една трета от индивидите от африкански произход носят този генен вариант, докато в други популации той е рядък. Този генен вариант предпазва носителите си от тежки случаи на малария. Учените предполагат, че вариантът е успял да стане доминиращ в тази популация поради това еволюционно предимство.

Изследователите, водени от Джес Снедекер (Jess Snedeker), професор по ортопедична биомеханика в ETH Цюрих и Университета в Цюрих, сега показват, че мишките, носещи този генен вариант, имат по-твърди сухожилия. Те смятат, че сухожилията „надхвърлят“ в адаптивната си реакция към упражненията поради този вариант.

Основно предимство в изпълнението

Това също има пряк ефект върху способността на хората да скачат, както учените показват в проучване с 65 афроамерикански доброволци. От участниците 22 са носители на варианта на гена E756del, докато останалите 43 не. За да отчетат различни фактори, които влияят на способността на човек да скача (включително физика, тренировка и обща физическа форма), изследователите сравняват представянето им по време на бавен и бърз скок. Сухожилията играят незначителна роля при бавно скачане, но са особено важни по време на бърз отскок. Така учените биха могли да изолират ефекта на генния вариант върху скачането.

Изследването показа, че носителите на вариант E756del се представят средно с 13% по-добре.

„Интересно е, че генният вариант, който е селектиран с предимство поради антималарийния си ефект, в същото време е свързан с по-добри спортни способности. Със сигурност не очаквахме да открием това, когато стартирахме проекта “, разказва Фабиан Пасини (Fabian Passini), докторант в екипа на Снедекер и водещ автор на изследването.

Възможно е този генен вариант да обясни отчасти защо спортистите, идващи от страни с висока честота на E756del, превъзхождат другите на спортни състезания от световна класа, включително спринт, скокове на дължина и баскетбол. Към днешна дата няма научно изследване дали този генен вариант е свръхпредставен сред елитните спортисти. Подобно проучване обаче би представлявало научен интерес, коментира Пасини.

Констатациите от изследването относно силовия сензор и механизма, по който сухожилията могат да се адаптират към физическите изисквания, са важни и за физиотерапията.

„Сега по-добре разбираме как работят сухожилията. Това също трябва да ни помогне да лекуваме по-добре нараняванията на сухожилията в бъдеще “, обяснява Снедекер.

В средносрочен план е възможно да се разработят лекарства, които се прикачват към новооткрития силов сензор на сухожилията. Те един ден биха могли да помогнат за лекуването на тендинопатии и други заболявания на съединителната тъкан.

Справка: “Shear-stress sensing by PIEZO1 regulates tendon stiffness in rodents and influences jumping performance in humans” by Fabian S. Passini, Patrick K. Jaeger, Aiman S. Saab, Shawn Hanlon, Nicole A. Chittim, Matthias J. Arlt, Kim David Ferrari, Dominik Haenni, Sebastiano Caprara, Maja Bollhalder, Barbara Niederöst, Aron N. Horvath, Tobias Götschi, Shang Ma, Bettina Passini-Tall, Sandro F. Fucentese, Ulrich Blache, Unai Silván, Bruno Weber, Karin Grävare Silbernagel and Jess G. Snedeker, 24 May 2021, Nature Biomedical Engineering.
DOI: 10.1038/s41551-021-00716-x

Източник: How Tendons Become Stiffer and Stronger – Newly Discovered Cellular Mechanisms, Scitech daily

Още по темата

26/01/2021

Животът

Тренировката на мускулите може да се бори с хроничните възпаления самостоятелно (видео)

04/01/2021

Животът

Тренирането на едната ръка може да подобри силата и на другата ръка

15/10/2020

Животът

Увредените мускули не умират, а се регенерират сами

21/01/2020

Медицина

Мускулната маса и правилното хранене имат важна роля при борбата с рака