Ақпарат

Бұлшықет атрофиясының шегі


Мен әрекетсіздіктің бұлшықеттердің атрофиясына әкелетінін оқыдым, менде қол сынуына гипс болған кезде мен де солай болдым. Бұл атрофия қаншалықты дамиды, ол бұлшықеттің минималды мөлшерін белсенділіктің болмауына байланысты анықтайды, мысалы, комадағы науқастарда. Мидың немесе дененің қай бөлігі бұлшықет атрофиясын көрсетеді және ол қандай шегіне дейін баруы керек?


Қаңқа бұлшықетінің атрофиясы

Скелеттік бұлшықеттердің атрофиясы әр түрлі патофизиологиялық ынталандыруларға жауап ретінде пайда болады және бұлшықет массасы мен бүкіл дененің күшін жоғалтуға ықпал етеді (Джекман мен Кандарян, 2004). Бұлшықет массасының жоғалуына себеп болатын ынталандырулардың бірі - кахексия. Кашетикалық бұлшықеттердің жоғалуы - бұл қатерлі ісік (Argiles және т.б., 2009) және созылмалы жүрек жеткіліксіздігі сияқты созылмалы аурулармен бірге жүретін патофизиологиялық ысыраптың бір түрі және сепсис сияқты өткір жағдайлар (Cai et al., 2004 Hasselgren et al., 2005) ). Бұл жағдайлардан зардап шеккен науқастар ауруына байланысты әрекетсіздіктің нәтижесінде пайдаланудың біршама төмендеуінен зардап шегуі мүмкін, бірақ кахектический ысырап көбінесе иммундық жүйе көтеретін қабыну цитокиндері сияқты жүйелік айналым факторларының деңгейінің жоғарылауынан болады деп есептеледі. ауруға жауап ретінде (Tisdale, 1997). Иммундық факторлардан басқа, қатерлі ісік ауруындағы ісік шығаратын факторлар және септикалық науқастардағы бактериялық инфекциядан қан арқылы шығарылатын липополисахаридтер де бұлшықеттердің жойылуының патогенезіне әсер етеді (Tisdale, 1997). Бұлшықеттердің жоғалуының бірнеше түрлі триггерлері болғанына қарамастан, клиникалық популяцияда бұлшықеттердің жоғалуы көбінесе күрделі триггерлерді қамтуы мүмкін күрделі жағдай болып табылады.

Бұлшықет массасының төмендеуі бұлшықет күші мен жұмысына әсер етіп қана қоймайды, сонымен қатар қант диабеті сияқты метаболикалық бұзылулардың қаупін арттырады, ауруханада болғаннан кейін ұзақ және/немесе нашар қалпына келуіне ықпал етеді, ал ең ауыр жағдайларда өлім -жітімнің артуына ықпал етеді. (Керси мен Гаджл-Печальска, 1975 Тисдале, 1997). Бұлшықет атрофиясы қалай реттелетіні туралы біздің түсінігімізді жақсарту бұлшықет атрофиясымен күресу немесе жеңілдету үшін ғана емес, сонымен қатар науқастың денсаулығы мен тіршілігін жақсарту үшін клиникалық маңызды болып табылады. Бұлшықеттің бастапқы дисфункциясы белсенділіктің төмендеуіне және бұлшықет массасының жоғалуына әкелуі мүмкін. Бұлшықет әлсіздігі сүйек түсіру және сүйектің бұзылуын жоғарылату арқылы пациенттердің көпшілігінде жоғары сүйек сыну қаупін одан әрі арттыруы мүмкін. Бұлшықеттің әлсіздігі құлау қаупін арттырады, осылайша бұлшықеттердің жоғалуы тірек -қимыл аппаратының бұзылуының қатал циклын орнатады.

Қаңқа бұлшықетінің ақуыздық ыдырауына қатысы бар бірнеше жүйелер бар. Ең көп назар аударылған екеуі-калпайн және убикитин-протеазомдық жүйе (UPS), мүмкін, миофибриллярлық ақуыздардың ыдырауының негізгі әдістері, ал каспаза жүйесі (жасушалық апоптозға және аутофагияға қатысады) жасушалардың қалыпты айналуына жартылай жауап береді. -артық Бұл төрт жүйе әртүрлі физиологиялық жағдайларда бұлшықет массасын теріс реттеу үшін бір -бірімен жұмыс жасайды. Төменде бұл жүйелер толығырақ талқыланады.


Бұлшықеттердің атрофиясы туралы не білу керек

Бұлшықет атрофиясы термині бұлшықет тінінің жоғалуын білдіреді. Атрофияланған бұлшықеттер қалыптыдан кіші болып көрінеді. Жарақатқа немесе ауруға байланысты физикалық белсенділіктің болмауы, дұрыс тамақтанбау, генетика және кейбір медициналық жағдайлар бұлшықеттің атрофиясына ықпал етуі мүмкін.

Бұлшықеттердің атрофиясы ұзақ уақыт әрекетсіздіктен кейін пайда болуы мүмкін. Егер бұлшықетке ешқандай пайда болмаса, дене ақыр соңында энергияны үнемдеу үшін оны бұзады.

Бұлшықет атрофиясы, егер адам аурудан немесе жарақаттан айыққан кезде қозғалмаса, пайда болуы мүмкін. Тұрақты жаттығулар мен физиотерапияны қолдану бұлшықет атрофиясының бұл түрін қайтаруы мүмкін.

Адамдар өмір салтын өзгерту, физиотерапия немесе хирургиялық араласу арқылы бұлшықеттердің атрофиясын емдей алады.

Бұл мақалада біз бұлшықет атрофиясының басқа себептерін, симптомдары мен емін қарастырамыз.

Бұлшықет атрофиясын тудыруы мүмкін көптеген факторлар, соның ішінде:

Нашар тамақтану

Бұлшықеттер атрофиясының көптеген себептері бар.

Нашар тамақтану көптеген ауруларға, соның ішінде бұлшықеттердің атрофиясына әкелуі мүмкін.

Нақтырақ айтсақ, Халықаралық остеопороз қоры ақуыз, жеміс -жидек пен көкөністердің төмен диетасы бұлшықет массасының төмендеуіне әкелуі мүмкін екенін ескертеді.

Нашар тамақтанумен байланысты бұлшықет атрофиясы организмнің қоректік заттарды сіңіру қабілетін нашарлататын медициналық жағдайлардың нәтижесінде дамуы мүмкін, мысалы:

Кахексия - метаболизмнің күрделі жағдайы, ол дене салмағының күрт төмендеуіне және бұлшықеттердің атрофиясына әкеледі. Кахексия қатерлі ісік, АИТВ немесе бірнеше склероз (MS) сияқты басқа негізгі жағдайдың симптомы ретінде дамуы мүмкін.

Кахексиямен ауыратын адамдар көп мөлшерде калория тұтынғанына қарамастан тәбеттің едәуір төмендеуін немесе байқаусызда салмақ жоғалтуды сезінуі мүмкін.

Адам қартайған сайын олардың денесінде бұлшықеттердің өсуіне ықпал ететін ақуыздар аз шығарылады. Қол жетімді ақуыздың төмендеуі бұлшықет жасушаларының кішіреюіне әкеледі, нәтижесінде саркопения деп аталады.

Азық -түлік және дәрі -дәрмектер басқармасы (FDA) есебіне сәйкес, саркопения 60 жастан асқан адамдардың үштен біріне дейін әсер етеді.

Бұлшықет массасының төмендеуінен басқа, саркопения келесі белгілерді тудыруы мүмкін:

Бұлшықет массасының жоғалуы табиғи қартаю процесінің сөзсіз нәтижесі болуы мүмкін. Алайда, бұл жарақат алу қаупін арттырады және адамның жалпы өмір сапасына теріс әсер етеді.

Генетика

Жұлын бұлшық етінің атрофиясы (SMA) - бұл қозғалтқыш жүйке жасушаларының жоғалуына және бұлшықет атрофиясына әкелетін генетикалық ауру.

Келесі санаттарға жататын бірнеше түрлі SMA түрлері бар:

  • SMA 5 -хромосомамен байланысты: SMA -ның бұл түрлері мутацияға байланысты пайда болады SMN1 5 -хромосомадағы гендер. Мутациялар тірі моторлы нейрондық ақуыздың жетіспеушілігіне әкеледі. SMA әдетте балалық шақта дамиды, бірақ өмірдің кез келген кезеңінде дамуы мүмкін.
  • SMA 5 -хромосомамен байланысты емес

Бұлшықет дистрофиясы бұлшықет массасының жоғалуы мен әлсіздігін тудыратын прогрессивті жағдайлар тобына жатады.

Бұлшықет дистрофиясы ақуыз өндірісіне қатысатын гендердің бірі мутацияға ұшыраған кезде пайда болады. Адам генетикалық мутацияны мұра ете алады, бірақ эмбрионның дамуы кезінде олардың көпшілігі табиғи түрде пайда болады.

Медициналық жағдайлар

Атрофияланған бұлшықеттер сау бұлшықеттерге қарағанда кішірек.
Сурет несиесі: OpenStax, 2016 ж.

Бұлшықеттердің атрофиясына ықпал етуі мүмкін аурулар мен созылмалы жағдайларға мыналар жатады:

  • Бүйірлік амиотрофиялық склероз (ALS): Лу Гериг ауруы деп те аталады, ALS бұлшықеттерді басқаратын жүйке жасушаларына зақым келтіретін бірнеше түрді қамтиды.
  • ХАНЫМ: Бұл созылмалы жағдай дененің иммундық жүйесі орталық жүйке жүйесіне шабуыл жасап, жүйке талшықтарында зиянды қабынуды тудырғанда пайда болады.
  • Артрит: Артрит буындардың қабынуын білдіреді, олар ауырсыну мен қаттылықты тудырады. Артрит адамның қозғалғыштығын едәуір шектеуі мүмкін, бұл бұлшықеттердің тоқырауына және атрофиясына әкелуі мүмкін.
  • Миозит: Миозит термині бұлшықеттердің қабынуын білдіреді. Бұл жағдай бұлшықет әлсіздігі мен ауырсынуды тудырады. Адамдар вирустық инфекциядан кейін немесе аутоиммунды жағдайдың жанама әсері ретінде миозит дамыта алады. : Бұл жұқпалы ауру жүйке жүйесіне әсер етеді. Бұл тұмауға ұқсас белгілерді тудырады және тұрақты параличке әкелуі мүмкін.

Неврологиялық проблемалар

Жарақат немесе жағдай бұлшықеттерді басқаратын нервтерді зақымдауы мүмкін, нәтижесінде бұлшықеттердің нейрогенді атрофиясы деп аталады.

Бұл дамыған кезде бұлшықеттер жиырылуды тоқтатады, себебі олар нервтен сигнал қабылдамайды.

Бұлшықет атрофиясының белгілері бұлшықеттердің жоғалу себептері мен ауырлығына байланысты әр түрлі болады.

Бұлшықет массасының төмендеуінен басқа, бұлшықет атрофиясының белгілері:

  • бір қолы немесе аяғы басқаларға қарағанда айтарлықтай кіші
  • бір аяқтың немесе жалпы әлсіздіктің пайда болуы
  • теңдестіру қиын
  • ұзақ уақыт әрекетсіз қалады

Бұлшықеттердің атрофиясын емдеуге арналған әдістер бұлшықеттің жоғалу дәрежесіне және кез келген негізгі медициналық жағдайлардың болуына байланысты өзгереді.

Бұлшықет атрофиясын тудыратын негізгі жағдайды емдеу бұлшықеттің жоғалуын баяулатуға көмектеседі.

Бұлшықет атрофиясын емдеуге мыналар жатады:

Физикалық терапия

Физиотерапия қимылсыздықтың алдын алу үшін арнайы жаттығулар мен жаттығуларды орындауды қамтиды. Бұлшықет атрофиясы бар адамдарға физиотерапия келесі артықшылықтарды ұсынады:

  • қимылсыздықтың алдын алу
  • бұлшықет күшін арттыру
  • қан айналымын жақсарту
  • бұлшықеттердің үздіксіз жиырылуына әкелетін спастикалықты төмендетеді

Функционалды электрлік стимуляция

Функционалды электрлік стимуляция (FES) - бұлшықет атрофиясын емдеудің тағы бір тиімді әдісі. Бұл зақымдалған бұлшықеттердегі бұлшықеттің жиырылуын ынталандыру үшін электрлік импульстарды қолдануды қамтиды.

FES кезінде білікті техник атрофияланған мүшеге электродтарды бекітеді. Электродтар аяқтың қозғалысын тудыратын электр тогын береді.

Фокусталған ультрадыбыстық терапия

Бұл әдіс ультрадыбыстық энергия сәулелерін дененің белгілі бір аймақтарына жеткізеді. Бөренелер атрофияланған бұлшықет тінінің жиырылуын ынталандырады.

Бұл жаңа технология әзірлеу сатысында және әлі клиникалық сынақ кезеңіне енген жоқ.

Хирургия

Хирургиялық процедуралар бұлшықет атрофиясы неврологиялық жағдайларға, жарақаттарға немесе тамақтанбауға байланысты адамдарда бұлшықеттердің жұмысын жақсарта алады.


Бұлшықеттердің атрофиясы

Бұлшықеттердің атрофиясы-бұл қартаюдың физиологиялық салдары (мысалы, жасына байланысты саркопения), бұлшықет массасының төмендігі мен бұлшықет функциясының төмендігі (күші немесе өнімділігі) [1] ретінде анықталады, бірақ ол ұзақ демалу немесе отырықшы өмір салты. Бұлшықеттердің атрофиясы кахексияның клиникалық ерекшелігі болып табылады, өмір сүру ұзақтығының төмендеуін білдіретін және созылмалы жүрек жетіспеушілігі (ЖИА), созылмалы обструктивті өкпе ауруы (ӨСОА), созылмалы бүйрек ауруы (ӨСЖА), қатерлі ісік, АҚТҚ, сепсис сияқты көптеген аурулармен бірге жүретін көп факторлы синдром. , иммундық бұзылулар және дистрофиялар [2].

Миофибра талшықтарының көлденең қимасының қысқаруы, кейіннен беріктігі бұзылғанда, бұлшықет атрофиясының негізгі сипаттамасы болып табылады [3], бұл жиырылу ақуыздарының тұрақты сарқылуын көрсетеді. Бұлшықеттердің атрофиясы көбінесе талшық тәрізді композицияның ауысуымен сипатталады. Мысалы, жиырылғыш ақуыздардың жоғалуы қартаю немесе қатерлі ісік кахексиясы кезінде II типтегі тез талшықтарға әсер етеді [3], бұл баяу және жылдам талшықтардың [4] жоғары үлесін тудырады, IIX типті талшықты пропорция есебінен ұлғаяды. CHF-де I немесе IIA типті бұлшықет талшықтары байқалды, бұл әр түрлі патофизиологиялық белгілер талшық тәрізді бұлшықет үлгісіне әр түрлі әсер етуі мүмкін екенін көрсетеді. Бұлшықет массасының жоғалуынан басқа, қаңқа бұлшықеттерінің сапасына тән дефицит көрсетілді. Мысалы, CHF симптоматикалық пациенттерінде квадрицепс бұлшықеттерінің күші бақылауға қарағанда төмендейді, тіпті айналдырылған аймақты түзеткеннен кейін де [8]. Кахексия мен бұлшықеттердің жоғалуының болжамды салдары бірдей маңызды. Анкер және т.б. [9] жүрек жеткіліксіздігі бар науқасты кахектический деп анықтау жасына, жынысына, аурудың ауырлығына және емделуге бөлінгеннен кейін де өлу қаупін едәуір арттыратынына сенімді дәлелдер келтірді.

Соңғы уақытқа дейін кахексияға нақты анықтаманың болмауы құрылымдық зерттеулерге, сондай -ақ емдеу мақсаттарының дамуына кедергі келтірді. Сондықтан, уақытылы клиникалық тануға мүмкіндік беру үшін, кахексияны анықтаудың объективті критерийлері міндетті болды. Соңғы консенсус критерийлері бойынша шарт шартты емес Кахексияны анықтау үшін дене салмағының және биіктігінің (BMI 㰠) немесе қаңқа бұлшықетінің массасына сәйкес сарқылуды көрсететін адамдарда 5 % -дан артық салмақ жоғалту немесе 2 % -дан артық жоғалту. Алайда, кахектический науқастарды жіктеу мен клиникалық басқаруды бағалау анорексия немесе тамақ қабылдаудың төмендеуі, катаболикалық қозғалыс, бұлшықет массасы мен күші, функционалдық және психоәлеуметтік бұзылулар сияқты қосымша домендерді қамтуы тиіс.

Жалпы алғанда, бұл бақылаулар әртүрлі бұлшықеттердің жоғалуы арқылы дененің жұмысының нашарлауын қоздыратын синергетикалық түрде өзара әрекеттесе алатынын көрсетеді, осылайша денсаулығының ауыр және жиі өлімге әкелетін асқынуларын тудырады.


Аутофагия-лизосома жүйесі

Аутофагия конституциялық жағдайда да, жасушалық стресс, қоректік заттардың жетіспеушілігі, амин қышқылдарының ашығуы мен цитокиндер сияқты әр түрлі ынталандыруларға жауап ретінде жасуша компоненттерінің ауысуында шешуші рөл атқарады (Мизушима және т.б., 2008). Сүтқоректілерде аутофагиялық жүкті лизосомаларға жеткізудің үш түрлі механизмі сипатталған: макроавтофагия, шаперонмен байланысты автофагия (ЦМА) және микроавтофагия (2-сурет). Әзірге бұлшықеттердегі аутофагиялық процестің рөлі туралы көптеген мәліметтер макроавтофагияға қатысты. Микроавтофагияның қаңқа бұлшықеттерінде пайда болатыны әлі белгісіз болса да, кейбір зерттеулер микроавтофагияның макроавтофагия бұғатталған кезде лизосомаларға гликогенді қабылдауға қатыса алатынын көрсетеді (Рабен және т.б., 2008 Такикита және басқалар, 2010). CMA өзінің қартаюдағы, нейродегенеративті бұзылулардағы және лизосомалық сақтау ауруларындағы әлеуетті рөліне байланысты қызығушылықты арттырды (Kon and Cuervo, 2010), дегенмен оның бұлшықет гомеостазында немесе атрофиясында рөлі бар ма екендігі әлі белгісіз. Органикалық егеуқұйрықтардың әртүрлі мүшелерінде белоктардың ыдырауына CMA үлесін талдайтын зерттеуде аш қарындардың бауырында және жүрегінде протеолиздің жоғарылауы ЦМА белсенділенуін қамтиды, бірақ бұл қаңқа бұлшықеттерінде болмайды (Винг және т.б.) ., 1991). Бұлшықеттердің гомеостазына ЦМА қатысуы - алдағы жылдары егжей -тегжейлі шешілуі қажет мәселе.

Автофагия алғаш рет көптеген жылдар бұрын сипатталған, бірақ оның атрофия кезінде бұлшықет ақуызының ыдырауына қатысуы ұзақ уақыт бойы танылмады. Алғашқы дәлелдер лизосомалық деградация денервирленген бұлшықеттерде ақуыздың ыдырауына ықпал ететінін көрсетті (Furuno және т.б., 1990 Schiaffino and Hanzl íkov á, 1972). Сонымен қатар, бұлшықет атрофиясы кезінде катепсин L, лизосомалық протеаза, реттелетіні көрсетілді (Deval және т.б., 2001). Автофагосоманың түзілуін қадағалайтын молекулалық және бейнелеу құралдарының дамуы қалыпты және атрофиялы бұлшықеттердегі аутофагияның сипаттамасын едәуір жақсартты (Клионский және т.б., 2008). Шын мәнінде, әр түрлі органдарды талдау скелеттік бұлшықеттің ораза кезінде везикулалардың пайда болу жылдамдығы жоғары тіндердің бірі екенін анықтады. Бір қызығы, жылдам гликолитикалық бұлшықеттер баяу β-тотығу бұлшықеттеріне қарағанда аутофагосомалардың көп мөлшерін көрсетеді (Мизушима және т.б., 2004). Қазіргі уақытта белгілі болғандай, белсенді FoxO3-тің in vivo шамадан тыс экспрессивтілігінен туындаған миофиброфиялық атрофия аофофагияны қажет етеді, ал сиРНҚ көмегімен LC3 (аутофагосоманың пайда болуына ықпал ететін ақуыз) нокдауны FoxO3 әсерінен бұлшықеттің жоғалуын ішінара болдырмайды (Маммукари және т.б., 2007). . Басқа генетикалық модельдер бұлшықет атрофиясы кезінде аутофагияның рөлін растады. Мысалы, мутантты супероксидті дисмутаза ақуызының (SOD1 G93A) бұлшықет спецификалық экспрессиясынан туындаған тотығу стресстері, негізінен, аутофагияны активтендіру арқылы бұлшықеттердің атрофиясын тудырады, ал LC3-тің шРНК-тің әсерінен аутофагияның әлсіреуі SOD1 G93A трансгенді тышқандардағы бұлшықет массасын сақтайды. Добровольный және басқалар, 2008). Сонымен қатар, ересек бұлшықеттерде L-типті Ca 2+ каналы дигидропиридин рецепторының (DHPR) бұзылуы цитозолды нейрондық азот оксиді синтазасының (nNOS) және FoxO3 активтенуінің жоғарылауына әкеледі, олар сәйкесінше тотығу стресстері мен аутофагосома түзілуін тудырады. (Pi étri-Rouxel және т.б., 2010).

Автофагия бірінші кезекте селективті емес деградациялық жол болып саналады, бірақ аутофагияның неғұрлым селективті формаларының маңызы барған сайын айқын бола бастады. Шынында да, аутофагия митофагия арқылы митохондрия сияқты арнайы органеллаларды іріктеп алып тастауға әкелуі мүмкін. Сүтқоректілерде паркин, PINK1, Bnip3 және Bnip3L митофагияны реттейтіні дәлелденді, және осы ақуыздарды кодтайтын гендердің инактивациясы қалыптан тыс митохондрияға әкеледі (2 -сурет) (Bothe et al., 2000 Hara et al., 2006). PINK1 паркинді митохондрияға шақырады, мұнда паркин митохондриялық протеиндерге аутофагиялық везикулаларды әкелетін p62 арқылы танылатын сыртқы митохондриялық мембраналық ақуыздардың барлық жерде біркелкі болуы арқылы митофагияға ықпал етеді (Narendra and Youle, 2011 Youle және Narendra, 2011). Bnip3 және Bnip3L тікелей LC3 -пен байланысады, сондықтан митохондрияға өсіп келе жатқан аутофагосоманы тарта алады (Ханна және т.б., 2012 Новак және т.б., 2010). Атрофияланатын бұлшықеттерде митохондрия торы ораза ұстаудан немесе денервациядан кейін күрт өзгертіледі, ал Bnip3 арқылы аутофагия митохондриялық қайта құруға ықпал етеді (Романелло және т.б., 2010 Романелло мен Сандри, 2010). Бөліну машинасының экспрессиясы тышқандарда бұлшықеттердің жоғалуын тудыруы үшін жеткілікті, ал митохондриялық бөлінудің тежелуі денервация кезінде бұлшықеттің жоғалуын болдырмайды, бұл митохондриялық тордың бұзылуы бұлшықет атрофиясы бағдарламасының маңызды күшейткіш циклы екенін көрсетеді (Романелло және т.б., 2010 Романелло) және Сандри, 2010). Керісінше, базальды митофагияның бұзылуы бұлшықеттердің гомеостазына зиянды және зақымдалған және дисфункционалды митохондрияның жиналуына әкеледі (Grumati және т.б., 2010). Митофагиядан басқа, селективті аутофагияның басқа түрлері қаңқа бұлшықеттерінің гомеостазын сақтауда маңызды рөл атқаруы мүмкін. Мысалы, нуклеофагияның дұрыс жылдамдығы бұлшықет талшықтарының ядролық қайта құрылуы үшін маңызды болып көрінеді, бұл ядролық конверттермен, ядролық сынғыштығымен және ядролық компоненттері бар алып автофагосомалармен сипатталатын генетикалық бұзылулар тобымен көрсетілген (Park et al., 2009).

Қолда бар мәліметтер әлі де автофагиялық машинаның бірнеше компоненттерімен шектелгенімен, аутофагияға байланысты ақуыздарды кодтайтын гендердің бұлшықетке тән инактивациясы бар тышқандардың фенотиптері бұлшықет гомеостазында аутофагияның маңызды рөлін айқын көрсетеді (2-суретті және 1-кестені қараңыз). . Автофагиялық машинаның бірегей Е1 ферменті Atg7 абляциясы ұйымдаспаған саркомерлерді және ақуыздың ашылмаған реакциясын белсендіруді тудырады, бұл өз кезегінде миофиборлардың деградациясын тудырады, бұл фенотип аутофагосома түзілуінің толық тежелуімен байланысты, қалыпты митохондрияға, тотығу стрессіне және жинақталуына әкеледі. polyubiquitylated ақуыздар (Masiero және т.б., 2009). Мыналар Atg7-нөлдік тышқандарға бұлшықет әлсіздігі мен атрофиясы әсер етеді және олар миопатияның бірнеше белгілерін көрсетеді. Тағы бір зерттеу көрсеткендей, аутофагияны басу ораза мен денервациядан туындаған атрофияны күшейтеді. Atg7-бос тышқандар (Масиеро және Сандри, 2010). Ұқсас фенотип аутофагия аппаратының тағы бір маңызды құрамдас бөлігі Atg5 бұлшықет спецификалық абляциясы бар тышқандарда байқалды (Raben және т.б., 2008). Тағы бір жақында жүргізілген зерттеуде қаңқа бұлшықеттерін гомеостатикалық ұстау үшін Bcl-2 байланысты аутофагия реттегіші-қоректік заттардан айырылатын аутофагия факторы-1 (Naf-1) қажет екені анықталды. Naf1-нөлдік тышқандар бұлшықет әлсіздігі мен күшінің айтарлықтай төмендеуін көрсетеді, бұл атофагияның жоғарылауымен, кальций гомеостазының реттелуімен және митохондрияның ұлғаюымен жүреді (Чанг және т.б., 2012).

Эрик Н.Олсон тобының соңғы генетикалық зерттеулері қаңқа бұлшықетінің гомеостазын және аутофагиялық ағынды бақылауда гистон деацетилазаларының (HDACs) шешуші рөлін анықтады (Moresi және т.б., 2012 Moresi және т.б., 2010) (Кесте 1). HDAC1 де, HDAC2 де бұлшықеттерге тән абляция ішінара перинатальды өлімге әкеледі, ал босанғаннан кейін аман қалған HDAC1/2 қос нокаут тышқандары аутофагияның бұзылуымен сипатталатын прогрессивті миопатияны дамытады. HDAC1 және HDAC2 аутофагия гендерінің экспрессиясын индукциялау арқылы бұлшықет аутофагиясын реттейтіні анықталды. Атап айтқанда, HDAC1/2 нокаут тышқандарына майлы диетаны беру аутофагияда блокты шығарады және миопатияның алдын алады (Moresi және т.б., 2012). Сол топтың тағы бір зерттеуі денакерациядан кейін атрофияны модуляциялауда HDAC4 және HDAC5, сонымен қатар бұлшықеттердің транскрипциялық реттегіші миогениннің рөлін анықтады (Moresi және т.б., 2010). Бұл зерттеулер миогениннің E3 ubiquitin ligases atrogin-1 және MuRF1 экспрессиясын белсендіретінін, ал миогениннің нокаутқа ұшыраған тышқандары денервациядан кейін atrogin-1 мен MuRF1 реттей алмайтынын және атрофиядан қорғалғанын көрсетті. Сол сияқты, қаңқа бұлшықеттерінде HDAC4 және HDAC5 жетіспейтін тышқандар деногенизациядан кейін миогенинді реттей алмайды және бұлшықет массасын сақтай алмайды (Moresi және т.б., 2010).

Қаңқа бұлшықеттеріндегі аутофагия-лизосома жүйесінің шешуші рөлі бұл процестің өзгеруі бұлшықеттің бірнеше генетикалық ауруларының патогенезіне ықпал ететіндігімен расталады. Атофагияның бұлшықет гомеостазында қосарлы рөлі бар: ол зиянды болуы мүмкін және бұлшықеттің азғындауына ықпал етеді, сонымен қатар жасушаның тіршілік етуінің компенсаторлық механизмі бола алады. Жасушадан тыс матрица (ECM) ақуыздарымен байланысты коллаген VI мен ламинин-2 туа біткен бұлшықет дистрофиялары аутофагияның қаңқа бұлшықеттеріне тигізетін кері әсерін көрсетеді (Carmignac және т.б., 2011 Grumati және т.б., 2010). Біздің соңғы жұмысымыз аутофагияның бұлшықеттердің әлсіздігі мен ысырапшылығынан қорғайтын рөл атқаратынын көрсетті, олар коллаген VI жетіспеушілігімен байланысты екі тұқым қуалайтын бұлшықет ауруы болып табылатын Бетлем миопатиясы мен Уллрихтың туа біткен бұлшықет дистрофиясында (Бернарди мен Бональдо, 2008 Грумати және т.б., 2010). Аутофагиялық аппараттың істен шығуы миофибралардағы өзгерген митохондриялардың тиімсіз шығарылуына және сақталуына жауап береді. Col6a1-бос тышқандар, Бетлем мен Уллрих пациенттері. Атап айтқанда, коллаген-VI жетіспейтін бұлшықеттердегі аутофагиялық ағынның қайта жандануы (диета арқылы немесе фармакологиялық құралдардың көмегімен) өзгерген органеллаларды жоя алады және миопатикалық фенотипті құтқарады, бұл аурудың бұлшықет атрофиясы мен әлсіздігіне қарсы емдік потенциалды көрсетеді (Грумати және т.б. , 2010). VI коллагеннің жетіспеушілігі аутофагияны реттеуге қатысатын молекулаларға керемет әсер етеді, беклин-1 және Bnip3 ақуыздарының деңгейін төмендетеді және Akt [тұрақты ақуыз киназ B (PKB)]-mTOR (сүтқоректілердің нысаны) -рапамицин) жолы, тіпті аштық кезінде де (Grumati және т.б., 2010 Grumati et al., 2011a). Алайда, коллаген VI сигналдарын ECM -ден аутофагия аппаратына түрлендіретін молекулалық ось туралы толық мәліметтер әлі де анықталуда.

Қосымша зерттеулер аутофагияның қалыптан тыс реттелуі бұлшықет дистрофиясының басқа тышқан модельдерінің патогенезіне қатысатынын анықтады. Коллаген VI жетіспеушілігі бар тышқандардан айырмашылығы, dy 3K /dy 3K тышқандар [ламинин-2 жетіспейтін және мерацин тапшылығы бар туа біткен бұлшықет дистрофиясының үлгісі 1А типті (MDC1A)] аутофагияға байланысты гендердің жалпы реттелуін көрсетеді, ал аутофагияның фармакологиялық тежелуі олардың дистрофиялық фенотипін едәуір жақсартады (Carmignac және т.б., 2011). Демек, аутофагияның дұрыс реттелмеуі туа біткен бұлшықет дистрофиясының екі жиі кездесетін формасында патогенді болып табылады, олардың екеуі де ECM ақуыздарының жетіспеушілігімен байланысты (IV коллаген немесе ламинин-2). Бұл екі ECM ақуызының болмауы аутофагияға осындай қарама -қарсы әсерлерге әкелетіні белгісіз болып қалады, бірақ бұлшықеттің эндомизиялық ЭКМ негізгі компоненттерінің өзгеруі аутофагияның реттелуіне айтарлықтай әсер ететіні анық.

Автофагосомалардың жинақталуы көптеген миопатияларда кездеседі және бұлшықет аурулары тобының аутофагиялық вакуолярлы миопатияларының негізгі ерекшелігін білдіреді (Malicdan және т.б., 2008). Бұл миопатиялар лизосомалық қызметке қатысатын ақуыздарды кодтайтын гендердің мутациясымен сипатталады, оған Помп ауруы (лизосомалық қышқылдың және#x003b1-глюкозидазаның ақауынан туындаған), Данон ауруы (мутация нәтижесінде туындаған) жатады. ШАМ 2 ген) және шамадан тыс аутофагиясы бар X-байланысты миопатия (XMEA, ол мутациямен байланысты) VMA21 ген) (Malicdan et al., 2008 Ramachandran et al., 2009). Бұл миопатияларда аутофагосомалардың жинақталуы бұлшықеттердің зақымдалуына ықпал етеді ме, керісінше, бұл компенсаторлық әсер ме, жоқ па, соны анықтау керек. Шынында да, көптеген жылдар бойы Помп ауруының патогенді ақаулары лизосомалардың бұзылуы мен үзілуіне байланысты болды. Алайда, бұл пікірге аутофагосомалардың жаппай жинақталуы (аутофагияның ақаулығы нәтижесінде) миофибриллярлық дисорганизацияны және эндоцитикалық трафикті тудыратын негізгі оқиға болып табылады деген жаңа пікір ұсынылды (Фукуда және басқалар, 2006а Фукуда және басқалар, 2006b). Жақында бұлшықеттің қосымша тұқым қуалайтын аурулары аутофагияның жоғарылауымен байланысты екені көрсетілді. Мысалы, автофагосома түзілуінде Vps34 әсеріне қарсы әрекет ететін және аутофагия ағынының төмендеуіне әсер ететін фосфатаза MTMR14 (Jumpy деп те аталады) инактивациялайтын мутациялар центронуклеарлы миопатиямен байланысты болды (Vergne және т.б., 2009).

Қалыпты және ауру бұлшықеттердегі жоғарыда келтірілген нәтижелер скелеттік бұлшықетті сау ұстау үшін аутофагиялық ағынның дұрыс тепе -теңдігі маңызды екенін және теңдестірілмеген аутофагияның көптеген бұлшықет ауруларының негізгі патогенді механизмі екенін анық көрсетеді. Осылайша, тым көп атофагия миофиборлы гомеостазды нашарлатады, бұл қалыпты қызмет үшін қажет жасушалық компоненттердің шамадан тыс шығарылуына әкеледі және ұзақ уақыт бойы шамадан тыс катаболикалық белсенділік сақталған кезде бұлшықеттердің атрофиясына әкеледі. Автофагияның жеткіліксіздігі миофиборлы гомеостазды бұзады, бұл жасушаның зақымдалған немесе дисфункционалды компоненттерінің жиналуына әкеледі, бұлшықет әлсіздігін тудыратын құрылымдық және функционалдық бұзылулармен.

Бірқатар бұлшықет ауруларындағы айқын патогенді рөлінен басқа, автофагиялық процестің шамалы және созылмалы теңгерімсіздігі қарт адамдарда бұлшықет массасының шамадан тыс жоғалуына, саркопенияға айтарлықтай ықпал етуі мүмкін. Егде жастағы адамдарда аутофагияның қалыптан тыс реттелуі миофибралардың жиырылу қасиеттеріне кедергі келтіруі мүмкін және оларды тұрақсыз және жиырылу әсерінен болатын зақымға сезімтал етеді, нәтижесінде бұлшықет атрофиясына әкеледі (Cuervo, 2008). Егде жастағы адамдардың қаңқа бұлшықеттеріндегі аутофагияны зерттеген бірнеше зерттеулер болғанымен, соңғы деректер теңдестірілген аутофагияның саркопенияға ықпал етуі мүмкін екенін растады. Егеуқұйрық бұлшықеттеріндегі зерттеулер аутофагиялық деградацияның жасқа байланысты төмендеуін және тотығу зақымының және апоптоздың жасына байланысты ұлғаюын көрсетті, олар автофагиямен теріс байланысты болды. Бір қызығы, калорияны шектеу сияқты тұрақты аутофагиялық стимул қартаю кезінде бұлшықеттердің физиологиялық жағдайын жақсартатыны анықталды (Wohlgemuth және т.б., 2009). Қартаю кезінде митохондриялық функцияның біртіндеп нашарлауы және аутофагияның активтенуі байқалады. Пролифератормен белсендірілген рецепторлық гамма-коактиватор-1 α (митохондриялық биогенездің негізгі гені PGC1 α) мәжбүрлі экспрессия бұлшықет массасының жоғалуын жақсартады және аутофагияның жасқа байланысты өсуін болдырмайды (Wenz және т.б., 2009). Аутофагия мен қартаюдың арасындағы қызықты байланыс жақында сипатталған ДрозофилаБұл жерде қартайған бұлшықеттерде қалыпты аутофагиялық ағынның сақталуы өмір сүру ұзақтығының пайдалы ұзаруына әкелетіні анықталды. FoxO арқылы қаңқа бұлшықеттерінде аутофагияның селективті активтенуі ақуыз агрегаттарының жиналуын және, демек, бұлшықеттің әлсіздігін болдырмайды, осылайша FoxO, аутофагия мен сау бұлшықеттердің өмір сүру ұзақтығына қатысы бар бірінші генетикалық дәлелді қамтамасыз етеді (Demontis and Perrimon, 2010).

Басқа соңғы жұмыстар физикалық жаттығулар мен бұлшықеттердегі аутофагия арасындағы байланысты көрсетті. Біз физикалық жаттығулар қаңқа бұлшықеттеріндегі аутофагияны ынталандыруда өте тиімді екенін және жасушаның зақымдалған компоненттерінің және дисфункционалды митохондрияның ілеспе клиренсі бұлшықет гомеостазы үшін өте маңызды екенін көрсеттік (Grumati және т.б., 2011b). Әрі қарайғы жұмыстар бұл бақылауларды кеңейтіп, бұлшықет метаболизмінде жаттығудан туындаған аутофагияның маңызды және бұрын танылмаған рөл атқаратынын көрсетті (Ол және т.б., 2012). Бұл нәтижелер дені сау адамдардың физикалық белсенділігінің пайдалы әсерін түсіндіру механизмін ұсынады.


Тірек -қимыл аппаратының жарамсыздыққа және ремобилизацияға жауаптары

Сынықтар

Бұлшықеттердің атрофиясы сынықтардан кейін пайда болуы мүмкін, әсіресе қатты сынуы бар. Анатомиялық редукциясы бар тұрақты жөндеу салмақты ерте көтеруді, буын қозғалысын және аяқ -қолды пайдалануды ынталандыру үшін өте маңызды. Аяқ -қолдың иммобилизациясынан 3 -тен 7 аптаға дейін емделген дистальды феморальды сынықтар аяқ -қолдың гиперэкстенциясына, бұлшықеттің жалпыланған атрофиясына, жүрістің ұрлануына және буын қозғалысының шектеулі диапазонына әкелді. Бұлшықет биопсиясындағы зақымданулар талшық мөлшерінің өзгергіштігін, фиброздың жоғарылауын және ошақты некрозды қамтиды. Гистохимиялық және морфометриялық зерттеулер I түрдегі талшықтар санының азаюымен, vastus lateralis бұлшықетінде I типті талшықты атрофияны көрсетті. Гастроцемиус пен бицепс феморис бұлшықеттеріндегі атрофиялық өзгерістер маңызды емес. Лавентальды бұлшықеттің атрофиясы аяқтың иммобилизациясының нәтижесінде болуы мүмкін, бұл бұлшықет тобының қысқаруына әкеледі. Қысқартылған күйдегі бұлшықеттің иммобилизациясы саркомерлер санының азаюынан және ақуыз синтезінің төмендеуінен болатын преференциалды атрофияға әкеледі. Керісінше, ұзартылған күйдегі бұлшықеттердің пассивті созылуы бұлшықеттің өсуіне ықпал етеді және бицепс феморис пен гастроцемиус бұлшықеттерінің салыстырмалы түрде сақталуын түсіндіруі мүмкін.

Кейінгі эксперименттік зерттеу иттердегі феморис төртбұрышты бұлшықетінің дистальды бөлігінің жарақатынан кейін 2 аптаға созылу сплинтингінің әсерін бағалады. 206 Буын буынының бүгілуі сплинтингтен кейін шектелген. Вастус lateralis, biceps femoris және gastrocnemius бұлшықеттерінің қайтымды I типті талшықты атрофиясы пайда болды. Бірнеше бұлшықеттерде II типті талшықты атрофия байқалды. Мультифокальды талшықты некроз тек қайтымсыз өзгеріс болды. Талшықтың салыстырмалы пайызы сплинтинг немесе қалпына келтіру кезінде айтарлықтай өзгерген жоқ. 206


МАТЕРИАЛДАР МЕН ТӘСІЛДЕР

Тышқан үлгілері

Бұл зерттеуде тышқан модельдерін қолдану DAAM 8563 хаттамасы бойынша Барселона Университетінің Жануарлар Экспериментінің Этикалық Комитетімен мақұлданды. Зерттеуде пайдаланылған тышқан модельдерінің қайнар көзі, иммобилизация хаттамасы мен in vivo Атроген промоторының белсенділігін талдау Қосымша мәліметтерде толығырақ берілген.

Жасуша желілері мен жасуша мәдениеті

C2C12 және 293T ұялы желілері American Type Culture Collection (ATCC) -LGC Standards (Middlesex, Англия, Ұлыбритания) алынған. Миотүтіктің дифференциациясы мен аштықтың мәдени шарттары Қосымша деректерде егжей -тегжейлі сипатталған.

Антиденелер, ДНҚ мен РНҚ олигонуклеотидтері

The antibodies used in western blot, and in the immunostaining of mouse muscle samples and C2C12 myotubes are detailed in Supplementary Data . DNA oligonucleotides used as primers in quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) are listed in the Supplementary Data . Lastly, RNA oligonucleotides used in RNA interference are described in the Supplementary Data .

Ақуыз мен геннің экспрессиясы

RNA extraction and subsequent analysis of gene expression by qRT-PCR, and transcriptional studies by luciferase reporter assays are described in Supplementary Data . Analysis of protein expression in mouse tissue samples and C2C12 myotubes as well as myofibers’ CSA analysis of muscle sections are described in Supplementary Data .

Статистикалық талдау

Statistical analysis of data shown was performed using GraphPad Prism for Mac version 5.0a (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA). Normal distribution of the data was determined with Kolmogorov–Smirnov test. Statistical significance of the normally distributed data was assessed with a т-test and with a non-parametric Mann–Whitney U test for those with non-normal distribution. Error bars in histograms represent standard errors of means. Relevant comparisons were labeled as either significant at the П ≤ 0.001 (***), П ≤ 0.01 (**) or П ≤ 0.05 (*) levels, or non-significant (ns) for values of П > 0.05.


Реферат

Loss of skeletal muscle mass occurs frequently in clinical settings in response to joint immobilization and bed rest, and is induced by a combination of unloading and inactivity. Disuse-induced atrophy will likely affect every person in his or her lifetime, and can be debilitating especially in the elderly. Currently there are no good therapies to treat disuse-induced muscle atrophy, in part, due to a lack of understanding of the cellular and molecular mechanisms responsible for the induction and maintenance of muscle atrophy. Our current understanding of disuse atrophy comes from the investigation of a variety of models (joint immobilization, hindlimb unloading, bed rest, spinal cord injury) in both animals and humans. Under conditions of unloading, it is widely accepted that there is a decrease in protein synthesis, however, the role of protein degradation, especially in humans, is debated. This review will examine the current understanding of the molecular and cellular mechanisms regulating muscle loss under disuse conditions, discussing the similarities and areas of dispute between the animal and human literature.

This article is part of a Directed Issue entitled: Molecular basis of muscle wasting.


Medical conditions that cause muscle wasting

Muscle wasting is a loss of muscle mass due to the muscles weakening and shrinking. There are several possible causes of muscle wasting, including certain medical conditions, such as amyotrophic lateral sclerosis.

The symptoms of muscle wasting depend on the severity of muscle mass loss, but typical signs and symptoms include:

  • reduced muscle strength
  • an impaired ability to perform physical activities
  • a decrease in muscle size

Diagnosis usually occurs after a medical history review and physical examination. The cause of muscle wasting is sometimes evident. In other instances, a doctor may need to perform additional tests to confirm a diagnosis.

Medical conditions that can cause muscle wasting include the following:

Share on Pinterest A number of medical conditions can cause muscles to weaken.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive disease that affects nerve cells throughout the body.

Usually, the nerve cells in the brain and spinal cord send messages to the muscles to move.

In people with ALS, the nerve cells that control voluntary movement die and stop sending the signals that allow movement. Eventually, due to lack of use, the muscles atrophy.

Doctors do not know what causes ALS.

Muscular dystrophy is a genetic condition that leads to progressive muscle weakness and muscle wasting.

There are several types of muscular dystrophy, which vary in their age of onset and specific symptoms.

Multiple sclerosis (MS) is a type of autoimmune disease that affects the myelin that surrounds the nerve fibers.

The condition causes damage to the nerves, which affects the muscles in turn. The damaged nerves lose their ability to trigger muscle movement, leading to atrophy.

The severity of the damage affects the rate of muscle loss.

Spinal muscular atrophy is a condition that is similar to muscular dystrophy.

The disease is genetic and occurs due to a loss of motor neurons, which are cells that control the muscles. The muscles in the body gradually weaken.

Although it weakens most of the muscles in the body, spinal muscular atrophy usually affects the muscles closer to the center of the body most severely.

Some other causes of muscle wasting, which are not medical conditions in themselves, include:

Inactivity for extended periods

Prolonged inactivity, such as bed rest, can lead to a loss of muscle mass. Bed rest may be necessary due to injuries or illnesses that leave a person unable to move.

According to research , muscle wasting can develop within 10 days in healthy older adults on bed rest. Due to the muscle wasting, a 40% decrease in muscle strength can occur within the first week.

Malnutrition

People with malnutrition have a significantly inadequate nutritional intake, and this can cause muscle loss, leading to muscle wasting.

Malnutrition has a variety of possible causes, including anorexia nervosa, cancer, and persistent nausea.

Қартаю

Muscle loss occurs gradually due to aging.

The authors of a 2013 study noted that significant changes to leg muscle mass occur after the age of 50 years when a muscle loss of 1–2% a year is typical.

They also highlighted research showing that between 20 and 80 years of age, the average person loses 35–40% of the muscle mass in their legs.

Getting treatment for muscle wasting is vital for a person’s overall well-being.

Muscle wasting occurs with many types of illness and disease. According to research from 2017, muscle wasting contributes to a worse prognosis in diseases such as heart failure, sepsis, and cancer.

Treatment may, in part, depend on the underlying condition leading to muscle loss. In some cases, treating the illness may prevent further muscle wasting and help reverse the condition.

Additional treatment options may include:

Жаттығу

Exercise to build strength is one of the main ways to prevent and treat muscle wasting. The type of activities that doctors recommend will depend on the cause of atrophy. For example, certain underlying conditions may limit specific exercises.

Focused ultrasound therapy

Focused ultrasound therapy is a relatively new treatment for muscle wasting. It involves directing beams of high-frequency sound waves at specific areas on the body. The sound waves stimulate muscle contraction, which may help decrease muscle loss.

Nutritional therapy

Proper nutrition helps the body build and retain muscle. Adopting a diet that provides sufficient calories, protein, and other nutrients that promote muscle development may help treat muscle wasting.

Физикалық терапия

Physical therapy may involve various techniques to prevent muscle wasting. Therapists may recommend certain exercises depending on the person’s condition.

Physical therapy is also helpful if a person is on bed rest. Therapists may perform passive exercises if an individual is unable to move. This type of exercise involves the therapist moving the legs and arms to exercise the muscles.

Muscle wasting involves muscle loss or atrophy and usually happens gradually. It can occur because of a variety of conditions, including ALS, muscular dystrophy, and MS.

As muscle wasting can affect a person’s strength and their ability to perform everyday activities, it can greatly reduce their quality of life.

Treating the condition as soon as possible may prevent or slow significant muscle loss. Anyone who thinks that they may have muscle wasting should see a doctor.

In some cases, it is possible to reverse muscle wasting, but it may take time. When muscle wasting is not reversible, treatment may at least slow the loss of muscle. Treatment may include a combination of exercises, nutritional changes, and physical therapy.


This work was funded by was funded by the National Institutes of Health, Award number: R15 AR069913/AR/NIAMS.

Аффилиирлену

Integrative Muscle Metabolism Laboratory, Exercise Science Research Center, Department of Human Health Performance and Recreation, University of Arkansas, Fayetteville, AR, 72701, USA

Megan E. Rosa-Caldwell & Nicholas P. Greene

Сіз бұл авторды PubMed Google Scholar -де іздей аласыз

Сіз бұл авторды PubMed Google Scholar -де іздей аласыз

Жарналар

MER and NPG wrote and edited the manuscript and give final permission for publication.

Сәйкес автор


Бейнені қараңыз: וויזי (Қаңтар 2022).