Ученые Института медико-биологических проблем РАН и Института теоретической и экспериментальной биофизики предложили новый способ сохранить структуру мышц в невесомости. Результаты исследования помогут не только космонавтам, но и пациентам, нуждающимся в восстановлении при инсультах и других неврологических заболеваниях.
Специалисты давно заметили, что в условиях невесомости происходит атрофия скелетных мышц. Чтобы этого избежать, в полете космонавты занимаются на тренажерах. Разные мышцы в разной степени подвержены атрофии. Больше всего от невесомости страдают глубокие мышцы спины и камбаловидная мышца голени, которая является гравитационно-зависимой, то есть не работает в отсутствие опоры.
Чтобы сымитировать условия невесомости, ученые ГНЦ РФ ИМБП РАН и ИТЭБ РАН провели провели эксперимент на крысах: их подвешивали за хвост к потолку клетки таким образом, чтобы они могли свободно перемещаться по клетке на передних лапах, но задние лапы не касались пола. В работе использовали 4 группы животных: контрольную, группу вывешивания, группу вывешивания с подошвенной механической стимуляцией и группу вывешивания с подошвенной механической стимуляцией и инъекциями L-Name — ингибитора NO-синтазы.
«В группе вывешивания, как и ожидалось, мы с коллегами получили все признаки атрофии: уменьшение массы мышцы, площади поперечного сечения волокон, увеличение доли «быстрых» изоформ миозина, деградацию гигантских саркомерных белков. При этом физиологические исследования выявили уменьшение силы и пассивной жесткости камбаловидной мышцы при вывешивании, тогда как при подошвенно-механической стимуляции вышеуказанные параметры соответствовали контрольным значениям, т.е. восстанавливался тонус мышцы. Также было обнаружено, что подошвенная механическая стимуляция предотвращала уменьшение содержания ряда мышечных белков, т.е., мы предотвратили развитие атрофии в этой мышце. Однако все эти положительные изменения не происходили, если под действием ингибитора NO-синтазы уровень оксида азота оказывался очень низким. Таким образом мы показали, что мышечная активность, запущенная подошвенной стимуляцией позволяет предотвратить атрофические эффекты микрогравитации при участии NO-зависимых механизмов», – рассказали авторы исследования.
Не исключено, что NO-зависимые механизмы играют важную роль в поддержании нормальной молекулярной структуры опорных мышц при нормальном стоянии и ходьбе. Результаты исследования могут помочь не только в реабилитации космонавтов после космических полетов, но и в восстановительном лечении при инсультах, различных миодистрофиях и других неврологических заболеваниях.