Промени в мембранните керамидни басейни в мускулите на солеус от плъх в отговор на краткосрочно използване

ibg.waykun.com - Диета и загуба на тегло, днес

Алексей М. Петров

1 Институт по неврология, Казански държавен медицински университет, ул. Бутлерова 49, 420012 Казан, Русия; ur.relbmar@lavorifez (A.L.Z.); moc.liamg@ygoloisyffg (G.F.Z.)

2 Лаборатория по биофизика на синаптичните процеси, Казански институт по биохимия и биофизика, Федерален изследователски център „Казански научен център на РАН“, P. O. Box 30, ул. Лобачевски, 2/31, 420111 Казан, Русия

Мария Н. Шалагина

3 Катедра по патофизиология и имунология, Държавна медицинска академия в Ижевск, ул. „Комунаров“ 281, 426034 Ижевск, Русия; ur.liam@aluvu (M.N.S.); ur.xednay@tsvrimidalv (V.A.P.); ur.liam@vs-nikhcevo (S.V.O.); [email protected] (N.G.O.); ur.xobni@yek1d (A.V.S.); ur.liam@anidnyrb_i (I.G.B.)

Владимир А. Протопопов

Валерий Г. Сергеев

4 Катедра по физиология, клетъчна биология и биотехнологии, Институт по естествени науки, Удмуртски държавен университет, Университет St. 1, 426034 Ижевск, Русия; ur.xednay@oibllec

Сергей В. Овечкин

Наталия Г. Овчинина

Алексей В. Секунов

Андрей Л. Зефиров

Гузалия Ф. Закирянова

Ирина Г. Бриндина

Свързани данни

Резюме

1. Въведение

Продължителният космически полет, почивката в леглото и обездвижването неизбежно водят до различна степен на загуба на мускули въпреки превантивните контрамерки [1,2,3,4,5,6]. За да се симулира мускулно разтоварване, най-често използваният метод е суспензия на задните крайници (HS). Това е общоприет модел за развитие на нарушена мускулна атрофия и дисфункция [7,8,9,10].

Многобройни проучвания са изяснили морфологичните, функционалните и биохимичните промени, които са присъщи на атрофиралите мускули и се развиват след 4-7 дни без употреба. Въпреки това, механизмите на наблюдавания атрофичен процес в неизползваните скелетни мускули ще бъдат по-добре оценени и разбрани, когато бъдат изследвани както в начален, така и в напреднал стадий на разтоварването. Въпреки че промените в някои параметри могат да се различават значително в началото на мускулното разтоварване в сравнение с дългосрочната експозиция, ранните събития могат да се превърнат в ключовите моменти в задействането на мускулна атрофия [11,12,13,14,15,16,17,18, 19,20].

Фармакологичната интервенция в сфинголипидния метаболизъм е обещаваща терапевтична стратегия за лечение на нервно-мускулни разстройства. Към днешна дата има все повече доказателства, сочещи важната роля на сфинголипидите, включително тяхната гръбначна молекула церамид (Cer), за регулирането на функцията на скелетните мускули [21,22]. Натрупването на Cer в скелетните мускули е открито в отговор на множество хранителни и стресови стимули, като диета с високо съдържание на мазнини, прекомерно предлагане на свободни мастни киселини, гладуване, реперфузия и окислително увреждане [23,24,25]. По-рано демонстрирахме [26], че количеството на Cer се увеличава в мускула на солеус на гризач, подложен на остър и дългосрочен HS. Някои проучвания, проведени както върху плъхове, така и върху хора, също потвърждават натрупването на мускулна Cer по време на употреба [27,28,29].

Известно е, че Cer се произвежда в клетките по три основни пътя: de novo синтез, хидролиза на сфингомиелин чрез сфингомиелинази (SMases) и сфингозин реацилация (път на спасяване) [30]. Нашите данни показват, че в неизползван мускулен мускул Cer може да се генерира предимно чрез SMase-медиирана хидролиза [31]. SMases могат да действат в различни клетъчни отделения [32] и техните ефекти върху реда на мембраните са описани в моделни и клетъчни мембрани [33,34]. Произведеният Cer може да образува обогатени с Cer микродомени, които след това се сливат спонтанно в големи платформи, като по този начин улесняват групирането на сигнални молекули, превеждащи сигнали, свързани със стреса [35]. Киселинната SMase (aSMase) може да действа синергично с неутрална SMase (nSMase) [36]. Активността както на aSMase, така и на nSMase може да бъде индуцирана от TNFα [37,38] и този ефект на TNFα е показан в скелетните мускули [39,40].

Хидролизата на сфингомиелин от SMases значително влияе върху целостта на богатия на холестерол и сфинголипиди мембранен микродомен (сал), а изместването на холестерола на липидния плот от Cer може да бъде един от механизмите [41,42]. Друг път на действие на Cer в плазмената мембрана е загубата на нормално съществуваща липидна асиметрия, решаващ фактор, необходим за поддържане на механичната стабилност на мембраната, образуване на миотубули, везикуларен транспорт и трансдукция на сигнала [43,44,45,46].

Преди това демонстрирахме значително разглобяване на липидния сал в мускулите на подметката на плъх, подложени на 6–12 h HS [17]. Важно е, че предварителната обработка с кломипрамин, принадлежаща към семейството на функционалните инхибитори на киселинна сфингомиелиназа (FIASMA), селективно насърчава задържането на целостта на саловете в синаптичните (съединителни) области [18]. Ние предположихме, че началният период на HS е придружен от натрупване на Cer в липидни салове поради активиране на SMase; освен това, съединителните и извънсъединителните отделения могат да имат специфични характеристики на отлагането на Cer поради уникални функционални и метаболитни свойства. За да тестваме тази хипотеза, използвайки биохимични методи и флуоресцентни етикети, ние изследвахме разпределението на Cer в кръстовищата и извънсъединителните области, както и промените в съдържанието на Cer, сфингомиелин, aSMase, nSMase и TNFα рецептор 1 (TNFR1) в липидната сална фракция на окачени мускули на подметката. Успоредно с това бяха тествани ефикасността на предварителната обработка с кломипрамин и промените в липидната асиметрия.

Популярен

Те четат сега