Forskere udvikler direkte mål for styrken af ​​skeletmuskelmyotuber

Forskere fra Tokyo Metropolitan University har udviklet en måde at karakterisere den kraft, der genereres ved at kontrahere myotuber, forstadier til skeletmuskelfibre, ved at kombinere elektrostimulering og analyse af rynker i silikonesubstratet, som de er monteret på. Eksisterende metoder er afhængige af muskelmasse eller ekspression af visse proteiner, begge ikke så stærkt korreleret med muskelstyrke. Nøjagtig måling af myotubestyrke lover mere effektiv screening af lægemiddelmål til behandling af muskelatrofi.

Muskelatrofi, forringelse af muskelvæv, kan have en ødelæggende effekt på livskvaliteten og vides at påvirke levetiden. Effekterne mærkes særligt stærkt i aldrende befolkninger, hvor der også er betydelige omkostninger forbundet med medicinske indgreb og daglig pleje. Dette gør behandling og forebyggelse af muskelatrofi til et nøglespørgsmål for samfundet.

Men virkeligheden er, at behandlinger for muskelatrofi forbliver meget begrænsede. En af udfordringerne, der holder forskerne tilbage, er manglen på et effektivt screeningssystem for nye lægemiddelmål, specifikt hvordan forskellige forbindelser påvirker muskelstyrken. Myotuber, de cylindriske grupper af celler, der fortsætter med at danne muskelfibre, kan isoleres i laboratoriet og studeres i forskellige biokemiske miljøer, men det er stadig svært at måle, hvor kraftigt de trækker sig sammen. Det er derfor, eksisterende metoder ser på indirekte mål, såsom muskelmasse eller de proteiner, de udtrykker, men disse er ikke altid stærkt korrelerede med, hvor stærkt de kan trække. Tidligere har dette endda ført til, at tilsyneladende lovende lægemidler nåede frem til kliniske forsøg, blot for at vise sig ikke at føre til forbedret muskelstyrke.

Nu har et team af forskere ledet af lektor Yasuko Manabe fra Tokyo Metropolitan University fundet på en enkel måde til direkte at måle, hvor stærke myotuber virkelig er. De så på myotuber monteret på et to-lags elastisk silikonesubstrat med et hårdt overfladelag oven på et tykkere, blødt lag. Da myotuberne blev stimuleret med en elektrisk puls, så holdet, at fibrene trak sig sammen og deformerede substratoverfladen og dannede en række rynker, som var tydeligt synlige under et mikroskop. Gennem omhyggelige kalibreringseksperimenter ved hjælp af en fleksibel nål med kendt stivhed, var de i stand til at demonstrere, at den samlede længde af rynkerne var direkte korreleret med styrken af ​​kræfter, der deformerer underlaget. I tilfælde af myotuber svarede rynkelængden til, hvor kraftigt de var i stand til at trække sig sammen, når de blev stimuleret.

Ved at bruge kendte atrofiske (svagere) og hypertrofiske (stærkere) myotuber fandt de ud af, at deres nye "kraftindeks" var meget mere følsomme over for muskelstyrke end eksisterende målinger, såsom muskelmasse og ekspressionen af ​​Myosin Heavy Chain (MHC) proteinet. Metoden er enkel at implementere med standard mikroskopi- og billedanalyseteknikker, med store muligheder for praktisk anvendelse i laboratoriet. Holdet mener, at dette i høj grad vil fremskynde opdagelsen af ​​lægemidler i kampen mod muskelatrofi.

Undersøgelsen er publiceret i Scientific Reports . + Udforsk yderligere

Ny laboratoriemodel simulerer effekten af ​​træning på musklerne