Симулирайки ефектите от упражненията върху изкуствено създадени клетки и тъкани, учени показват, че човешкият мускул може сам да спре възпалителните процеси.
Биоинженери от Университета Дюк демонстрират, че човешкият мускул има вродена способност да предпазва от вредните ефекти на хронични възпаления, когато се тренира. Откритието стана възможно чрез използването на отгледан лабораторно човешки мускул, демонстриращ потенциалната мощ на първата по рода си платформа в подобни изследования.
Резултатите са публикувани онлайн на 22 януари в списание Science Advances.
„В процеса на човешкото тяло се извършват много процеси по време на тренировка и е трудно да се разбере кои системи и клетки правят това при активен човек“, отбелязва Ненад Бурсак (Nenad Bursac), професор по биомедицинско инженерство в Университета Дюк. "Нашата конструирана мускулна платформа е модулна, което означава, че можем да смесваме и съчетаваме различни видове клетки и тъканни компоненти. Но в този случай открихме, че мускулните клетки са способни да предприемат противовъзпалителни действия сами".
По своята същност възпалението не е нито добро, нито лошо. То представлява защитен механизъм на организма на вредни стимули като патогени, увредени клетки или дразнители. Началната реакция на възпалението на ниско ниво изчиства отпатъците и помага за възстановяването на тъканите. В други случаи имунната система реагира прекомерно и създава възпалителен отговор, който причинява увреждане, като често смъртоносните цитокинови бури, предизвикани от някои случаи на COVID-19. Освен това има заболявания, които водят до хронично възпаление, като ревматоиден артрит и саркопения, които могат да доведат до загуба на мускулите и отслабване на способността им да се свиват.
Сред множеството молекули, участващи във възпалението има една противовъзпалителна молекула, наречена интерферон гама, която е свързана с различни видове загуба на мускулна маса и функционалност на мускулите.
Съществуват много изследвания върху хора и животни, които показват, че физическите упражнения могат да помогнат за смекчаване на въздействието на възпалението като цяло, но досега оставаха неясни конкретната роля на самите мускулни клетки, да не говорим за това как те взаимодействат със специфични молекули, като интерферон гама.
Отглежданите в лаборатории мускулни снопове флуоресцират, когато нивата на калций скочат - показател за измерване на тяхната сила.
Мускулните снопове, които са били електрически стимулирани, за да наподобят упражнение по време на възпаление (вдясно), мигат също толкова силно, колкото нормалните мускулни снопове (вляво) и много по-ярко от нетренираните мускули след хронично възпаление (в средата). Кредит: Zhaowei Chen, Duke University
„Знаем, че хроничните възпалителни заболявания предизвикват атрофия на мускулите, но искахме да видим дали същото ще се случи и с нашите биоинженерни човешки мускули, отгледани в блюдо на Петри“, разказва Джаоуей Чън (Zhaowei Chen), постдокторант в лабораторията на Бурсак и водещ автор на статията. "Не само потвърдихме, че интерферон гама действа предимно по специфичен сигнален път, ние показахме, че упражняването на мускулните клетки може директно да противодейства на това противовъзпалително сигнализиране, независимо от наличието на други клетъчни типове или тъкани".
За да докажат, че мускулите сами по себе си са в състояние да блокират разрушителните сили на интерферон гама, Бурсак и Чън използват конструирана мускулна платформа, която лабораторията разработва от близо десетилетие. Първо те отглеждат свиващи се функционални човешки скелетни мускули в блюдо на Петри и оттогава лабораторията подобрява процесите в тях например добавяйки имунни клетки и стволови клетки към рецептата.
В настоящото проучване изследователите вземат тези напълно функционални, лабораторно отгледани мускули и ги инжектират със силно концентрирани разтвори на интерферон гама в продължение на седем дни, за да имитират ефектите от дълготрайно хронично възпаление. Както се очакваше, мускулът става по-малък и загубва голяма част от силата си.
След това изследователите отново прилагат интерферон гама, но този път също така пускат мускула през симулиран режим на упражнения, като го стимулират с чифт електроди. Процедурата предизвиква известен мускулен растеж, както е показано в предишните им проучвания, но са изненадани да открият, че това почти напълно предотвратява ефектите от хроничното възпаление. След това те показват, че симулираните упражнения потискат специфичен молекулярен път в мускулните клетки и че две лекарства, използвани за лечение на ревматоиден артрит, тофацитиниб и барицитиниб, които блокират същия път, имат същия противовъзпалителен ефект.
Дългите, тънки, добре дефинирани мускулни влакна (горе вляво) деградират след продължително възпаление (горе вдясно), но запазват своята структура (долу вляво) и сила (долу вдясно), когато се упражняват по време на възпалението. Кредит: Zhaowei Chen, Duke University
"При упражнения самите мускулни клетки се противопоставяха директно на възпалителния сигнал, индуциран от интерферон гама, което не очаквахме да се случи", разказва Бурсак. "Тези резултати показват колко ценни могат да бъдат лабораторно отгледаните човешки мускули при откриването на нови механизми на заболяванията и потенциалните лечения. Има идеи, че оптималните нива и режими на упражнения могат да се борят с хроничното възпаление, като същевременно не пренапрягат клетките. Сега можем да помогнем да се разбере дали подобни представи са верни".
Справка: Z. Chen el al., "Exercise mimetics and JAK inhibition attenuate IFN-γ-induced wasting in engineered human skeletal muscle," Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abd9502
Източник: Exercising muscle combats chronic inflammation on its own, Duke University School of Nursing
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари