Скелетные мышцы — важная часть опорно-двигательного аппарата. В условиях микрогравитации, постельного режима, обездвиживания конечностей и искусственной вентиляции легких, скелетные мышцы не используются. Из-за этого может значительно снижаться их масса, сила и в целом способность сокращаться.
В связи с этим важны исследования процессов, приводящих к мышечной атрофии. Основными из них считают замедление синтеза и одновременное ускорение распада мышечного белка.
Ученые из Московского Института медико-биологических проблем (ИМБП РАН) выяснили, что ингибитор протеинкиназы GSK-3 в период бездействия мышц частично предотвращает снижение синтеза мышечного белка. Биологи провели исследование на самцах крыс, у которых камбаловидные мышцы, расположенные на задней стороне голени, подвергались различным нагрузкам.
В рамках эксперимента, животные были разделены на четыре группы:
- в первой — крысы имели естественную весовую нагрузку в виде собственного тела — сидели и ходили по полу клетки,
- во второй — животные вдобавок получали инъекции ингибитора GSK-3,
- в третьей группе— крыс подвешивали таким образом, чтобы «разгрузить» задние конечности,
- в последней, четвертой — помимо подвешивания, животным также делали инъекции препарата GSK-3.
Спустя недельного эксперимента, камбаловидные мышцы крыс вырезали и заморозили в жидком азоте. Оказалось, что масса камбаловидных мышц у крыс из третьей группы, которые не испытывали никаких нагрузок, снизилась на 27%, а диаметр мышечных волокон уменьшился почти на 40%. Кроме того, «разгрузка» задних конечностей снизила скорость синтеза белка в камбаловидной мышце на 82% по сравнению с крысами из контрольной группы, задние конечности которых находились под нагрузкой.
«Исследование дает основания полагать, что GSK-3 может стать перспективной молекулярной мишенью для терапии мышечной атрофии, вызванной длительным бездействием. Это позволит предотвратить эту патологию у пациентов, вынужденных соблюдать длительный постельный режим, а также у космонавтов, проводящих в условиях невесомости в среднем по шесть месяцев», — комментирует Тимур Мирзоев, руководитель проекта и старший научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН.
Введение ингибитора GSK-3 на фоне функциональной разгрузки позволило приостановить процесс деградации на 22%, благодаря чему площадь поперечного сечения мышечных волокон уменьшилась не так сильно.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
