Идентификация важного белка для двигательной координации

Лидеры мысли: Профессор Хорхе Руас,Профессор молекулярной физиологии,Каролинский институт

В этом интервью News-Medical беседует с профессором Хорхе Руасом о его последних исследованиях в области физиологии мышц и о том, как он выявил важный белок, участвующий в двигательной координации.

 

ТЕЛО / МЕДИЦИНА / СПОРТ
|

Расскажите, пожалуйста, что послужило источником вдохновения для вашего последнего исследования?

Проект, положивший начало этой последней публикации о том, как мышечные волокна общаются с иннервирующими их двигательными нейронами, родился из нашего давнего интереса к пониманию того, как изменения в скелетных мышцах (вызванные физической активностью и упражнениями или болезнью) влияют на функцию мышц, а также на здоровье всего организма.

Наши проекты направлены на выявление точных молекулярных медиаторов пользы физических упражнений для здоровья человека не только для того, чтобы внести вклад в наше понимание физиологии человека, но и для разработки новых методов лечения заболеваний.

Чтобы мы могли двигаться, улыбаться, выражать себя, наши мышцы должны получать сигналы от специализированных нервов, называемых двигательными нейронами. Важно, что характеристики сообщающихся двигательных нейронов и мышечных волокон (называемых двигательными единицами) должны совпадать: быстро сокращающиеся двигательные нейроны иннервируют быстро сокращающиеся мышечные волокна (с мощным сокращением), а медленно сокращающиеся двигательные нейроны иннервируют медленно сокращающиеся волокна (которые более устойчивы к усталости). Вам нужны оба типа двигательных единиц для развития силы (быстрой) и выносливости (медленной).

Двигательные нейроны и мышцы находятся в постоянном взаимодействии, и сигнал от двигательного нейрона приводит к сокращению мышцы. Мы хотели узнать, могут ли мышцы отвечать, посылать свои собственные сигналы двигательным нейронам, и каковы последствия этих сигналов.

Понимание того, какие сигналы обеспечивают связь между двигательными нейронами и мышцами, очень важно, поскольку, когда эта связь нарушается (в результате травмы, мышечного заболевания или болезни двигательных нейронов, такой как ALS - боковой амиотрофический склероз), это приводит к прогрессирующей мышечной слабости и в конечном итоге к параличу.

Здоровье мышц чрезвычайно важно для общего здоровья человека. Какими способами люди могут поддерживать здоровье своих мышц?

Активность, активность, активность. Включите в свою повседневную жизнь как можно больше физической активности. Ходите пешком, поднимайтесь по лестнице вместо эскалаторов или лифтов (когда это возможно), стойте вместо того, чтобы сидеть, и так далее. Чем больше вы задействуете свои мышцы, тем больше энергии они используют и тем больше полезных молекул они выделяют, что благотворно влияет на весь организм.

Затем займитесь физическими упражнениями, более структурированной формой активности, чтобы вы могли тренировать свои мышцы, чтобы они стали более энергоэффективными и здоровыми. Это даст вам дополнительные преимущества физических упражнений и здоровья мышц. Они варьируются от профилактики ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний до профилактики некоторых видов рака и даже нейродегенеративных заболеваний.

Для людей, страдающих мышечными заболеваниями, регулярные физические упражнения могут показаться невозможными. Почему же нам так важно найти способы, которые позволят каждому получить некоторые преимущества физических упражнений?

Именно это и является нашей мотивацией для развития этих проектов по выявлению молекул, опосредующих благотворное влияние физических упражнений на здоровье человека.

Если мы узнаем, что это такое, мы сможем попытаться превратить их в терапевтические препараты, которые помогут пациентам, имеющим ограничения в выполнении физических упражнений (или в выполнении упражнений с той интенсивностью, которая принесет конкретную пользу для здоровья).

Можете ли вы описать, как вы проводили свое последнее исследование мышечных белков и нервно-мышечной функции?

 

В предыдущем исследовании с использованием клеточных культур мы определили выделяемый мышцами белок под названием невтурин как фактор, способствующий образованию нервно-мышечных соединений (синапсов между двигательными нейронами и мышечными волокнами) in vitro.

Мы хотели узнать, каковы биологические последствия этих эффектов в живом организме. Мы обычно используем мышь в качестве модельного организма для таких экспериментов по проверке концепции. Поэтому мы вырастили мышь, в мышцах которой постоянно вырабатывается и высвобождается высокий уровень нейротурина.

Мы также проанализировали данные биопсии мышц человека, взятые у пациентов с различными заболеваниями (или у добровольцев, выполнявших различные виды физических нагрузок), чтобы понять, при каких условиях нейротурин высвобождается из мышц.

Наконец, мы использовали различные молекулярные методы, чтобы понять, как нейротурин оказывает воздействие на мышцы, двигательные нейроны и весь организм. Мы также ввели рекомбинантный нейртурин мышам дикого типа (с помощью вирусных вакцин), чтобы начать оценку терапевтического потенциала нейртурина.

Что вы обнаружили?

Хорошо известно, что характеристики двигательных нейронов оказывают сильное влияние на характеристики мышечных волокон. Например, если подключить медленно сокращающийся двигательный нейрон к быстро сокращающемуся мышечному волокну, то это волокно изменится с быстрого, мощного сокращения на медленное, устойчивое к усталости.

Наше исследование показывает, что изменения в мышцах могут сообщать о себе двигательным нейронам и влиять на их характеристики. В частности, мы обнаружили, что нейретурин, вырабатываемый мышцами, увеличивает количество медленных мышечно-двигательных нейронов. Это особенно важно, поскольку медленные двигательные нейроны более устойчивы к дегенерации при таких заболеваниях, как ALS.

Было довольно удивительно обнаружить, что молекула, высвобождаемая из мышечных волокон, может фактически изменить идентичность моторных нейронов, переключая их на тип, который связан с большей устойчивостью к дегенерации, что открывает действительно захватывающие возможности для будущего.

На системном уровне нейретурин улучшил общее состояние метаболизма у мышей и повысил их двигательную координацию и физическую работоспособность. Это позволяет предположить, что Neurturin может быть использован для улучшения энергетического метаболизма мышц, что было бы полезно, например, при диабете.

Какую роль в вашем исследовании сыграла генетическая модификация?

Без создания генетически модифицированной трансгенной мыши Neurturin (модель мыши, созданная для производства и высвобождения высокого уровня Neurturin из мышц), мы бы никогда не обнаружили эти биологические активности Neurturin. Этот тип исследований, посвященных механизмам, которые в значительной степени зависят от того, как органы "разговаривают" друг с другом, выделяя и воспринимая такие факторы, как нейртурин, необходимо оценивать на живом организме (например, на мыши).

Действительно, когда мы даем лекарство пациенту, оно действует на преимущественный целевой орган, но имеет первичные и вторичные эффекты на многие другие ткани и органы. Нам необходимо понять, каковы эти эффекты, прежде чем мы продвинемся вперед в терапевтической разработке нейртурина.

Были ли какие-либо ограничения в вашем исследовании? Если да, то в чем они заключались?

Мы должны быть уверены, что наши результаты, полученные на клеточных и мышиных образцах, хорошо переносятся на человека. Хотя эти молекулы и пути очень хорошо сохраняются между видами, всегда есть вероятность, что существуют биологические различия, которые изменяют активность Neurturin между организмами. Теперь, когда мы знаем, что может делать Neurturin, мы понимаем, что тестировать дальше.

Терапевтический подход, который мы использовали на мыши, основывался на использовании модифицированных вирусных вакцин для доставки нейретурина в кровоток. Хотя некоторые из этих вакцин могут использоваться (и используются) у людей, использование очищенной формы белка, конечно, проще. В настоящее время мы проверяем, вызывает ли этот подход те же биологические эффекты.

Как ваше исследование может помочь улучшить жизнь пациентов, страдающих от мышечных и неврологических заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз ?

Если эффекты нейрурина, которые мы наблюдали на мышечном метаболизме, идентичности моторных нейронов и двигательной координации, будут перенесены на людей, это будет огромным достижением. Наличие небольшого белка, который можно было бы вводить пациентам с мышечными заболеваниями, диабетом или нервно-мышечными заболеваниями для улучшения их здоровья, стало бы переломным моментом.

Считаете ли вы, что ваши исследования могут быть использованы для разработки нового лекарства от ALS?

В настоящее время мы проверяем эту идею, используя Neurturin и доклинические модели ALS. Тот факт, что Neurturin смог изменить идентичность двигательных нейронов на тип, который, как известно, более устойчив к нейродегенерации при ALS, заставляет нас думать, что он может быть полезен при этом заболевании.

Каковы дальнейшие шаги в вашем исследовании?

Этот проект - один из нескольких, проводимых в лаборатории, цель которых - понять, почему именно физические упражнения и тренировка мышц способствуют здоровому долголетию. Что касается исследований, связанных с нейртурином, мы сейчас переходим к доклиническим испытаниям в области нейродегенеративных и метаболических заболеваний.

Но мы проверяем, как несколько других генов/молекул/путей способствуют опосредованному влиянию физических упражнений на здоровье, и как они могут быть использованы для разработки новых методов лечения.

О профессоре Хорхе Руасе

 Профессор молекулярной физиологии и руководитель исследовательской группы молекулярной и клеточной физиологии упражнений.

Хорхе Руас получил степень доктора фармацевтических наук в Лиссабонском университете, Португалия, после чего начал докторантуру в Каролинском институте. Во время обучения в аспирантуре он изучал, как уровень кислорода в клетках может регулировать экспрессию генов, и в 2005 году получил степень доктора философии по клеточной и молекулярной биологии.

В 2006 году он переехал в Бостон, чтобы продолжить исследования в отделении метаболизма и хронических заболеваний Института рака Дана-Фарбер и Гарвардской медицинской школы. В этот период он сосредоточился на изучении транскрипционных сетей, контролирующих физиологию скелетных мышц.

В июле 2011 года доктор Руас основал свою лабораторию на кафедре физиологии и фармакологии Каролинского института. В 2016 году он стал доцентом, а в 2020 году - профессором молекулярной физиологии. Его исследовательская группа изучает молекулярную физиологию физических упражнений и то, как использовать эти знания для разработки новых методов лечения.


Комментарии

Пока нет комментриев, будьте первым кто выскажется

Добавление комментария

Ваше имя
Почта
Комментарий
Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смерти во всем мире, приводя к 18,6 миллионам смертей в год. По оценкам, в настоящее

О том вреден ли протеин, и какие «кошмарные» последствия ждут спортсмена, употребляющего его, больше всего могут рассказать люди, имеющие к спорту

Физкультура, спорт и здоровье находятся в тесной взаимосвязи. Влияние экологических факторов, ритм современной жизни, постоянное присутствие в

Многие новички могут подумать, «зачем тренировать ноги, когда пустует скамейка для жима лежа?» И даже если вы достигли той стадии, на которой

Доктор Джозеф Басс (Joseph Bass) из медицинской школы Северо-Западного университета в Чикаго (США) и его коллеги обнаружили циркадные ритмы в работе











РУбрики
все шаблоны для dle на сайте newtemplates.ru скачать