模型行为?肌管和对肌肉的离体模型的追求

了解肌肉的工作原理很重要,但是从人类中剖析肌肉纤维是困难的,替代选择是肌管吗?研究发表骨骼肌调查了这一点,詹妮弗·利维(Jennifer Levy)在这里解释了更多。

像生活中的许多事情一样,生物学实验需要平衡。研究人员必须平衡实验的便利性与结果的相关性。随着研究人员在实验设计中变得更加简化,实验变得越来越可行。

例如,肾脏科医生可以在模型生物体,孤立的肾脏或在培养皿中生长的肾细胞系中设计肾功能研究。实际上,她甚至可以研究体外纯化蛋白质中的某些反应。

然而,随着这些减少的每一项减少,随着易于放松的增加(较小的大小,更少的复杂因素,变异性较小),结果的生理影响变得更加令人费解。培养的肾细胞的表现与功能功能的肾脏中的肾细胞完全相同吗?肯定不是。

最近骨骼肌手稿由奥尔森等。面对肌肉纤维中的轻松与相关性问题。人骨骼肌的功能单位是肌肉纤维。研究人员可以通过研究从肌肉骨骼疾病的患者中分离出的肌肉纤维以及健康对照组来学习有关肌肉生物学和疾病的宝贵课程。

分化的肌管

可以从人类中剖析完整的肌肉纤维,但是这种技术很困难,通常导致很少数量的可行纤维。虽然只有少数可行的纤维可用于某些技术(成像或贴片夹具研究),但其他纤维(例如生物化学)需要大量细胞。

因此,研究人员将将肌肉前体细胞与活检分离,然后将它们区分为培养皿中的肌管。这些肌管是人类成人骨骼肌的模型。肌管看起来与孤立的肌肉纤维非常相似 - 均伸长,多核和收缩,在电刺激时收缩。由于这些原因,分化的肌管已成为研究肌肉的许多分子和生理特性的常用工具。

钙的重要性

奥尔森。选择直接比较在肌管中观察到的钙瞬变和随后的收缩与在肌肉纤维中观察到的收缩。

细胞内钙的调节对于骨骼肌功能至关重要。首先,响应于膜去极化(又称“钙瞬态”)的肌肉细胞泛滥的全球钙浪潮可将表面膜去极化与肌肉收缩。

钙瞬态的固有速度反过来又通过钙处理蛋白的存在和定位来调节。奥尔森。选择直接比较在肌管中观察到的钙瞬变和随后的收缩与在肌肉纤维中观察到的收缩。

他们发现两者之间有明显的差异。电刺激后,几乎所有完整的肌肉纤维显示出钙和产生力收缩的短暂增加,而只有约50%的肌管显示刺激时钙的瞬时增加相似。

此外,这些增加的动力学发生了变化,并且并不总是伴有肌管收缩。由于作者继续表明,肌动蛋白缺乏肌动蛋白和肌球蛋白丝的安排,因此发生这种触发失误的原因变得很清楚。此外,与肌肉纤维相比,在肌管中,许多重要的钙处理蛋白在肌管中被下调或错误定位。

研究人员可以做什么?

研究人员可以采取什么措施鼓励肌管与纤维更相似吗?当前研究的作者并未通过实验解决这一问题,而是先前的工作田中表明,通过与大鼠脊髓共培养的神经培养的人类肌肉细胞表现出连续的收缩和类似于完整肌肉纤维的广泛交叉分裂。神经可能是使肌管更像肌肉纤维的关键。

总体而言,这些结果为肌肉研究人员提供了一个警示性的故事。

对于对人类肌肉纤维功能研究感兴趣的研究人员,将需要创新。奥尔森。在从胸腔术中获得的肋间肌肉活检中分离纤维方面取得了合理的成功。由于纤维的长度相对较短(0.5 - 1 cm),肋间肌肉特别适合纤维分离。来自含有较长纤维的肌肉的活检(例如肢体肌肉,最高30厘米)可能很难适应这种技术。

总体而言,这些结果为肌肉研究人员提供了一个警示性的故事:在研究钙依赖性过程的细节时,肌管不是成年肌肉纤维的适当模型。未来的研究也可能表明,在其他细胞过程中,肌管和肌肉纤维之间的差异也有明显的差异。

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