Самые маленькие строительные блоки мышц исчезают после инсульта

После инсульта пациенты часто не могут использовать руку на пораженной стороне. Иногда они в конечном итоге держат его близко к своему телу, согнув локоть.

В новом исследовании Северо-Западного университета и Ширли Райан исследователи AbilityLab обнаружили, что в попытке адаптироваться к этому нарушению мышцы фактически теряют саркомеры — их самые маленькие и самые основные строительные блоки.

Сгруппированные встык (последовательно) и из стороны в сторону (параллельно), саркомеры составляют длину и ширину мышечных волокон. Путем визуализации мышц двуглавой мышцы тремя неинвазивными методами исследователи обнаружили, что у пациентов с инсультом было меньше саркомеров по длине мышечного волокна, что приводило к более короткой общей структуре мышц.

Исследование было опубликовано сегодня (25 июня) в Трудах Национальной академии искусств и наук .

Этот вывод согласуется с обычным опытом пациентов с аномально напряженными, жесткими мышцами, которые сопротивляются растяжению, и предполагает, что изменения в мышцах потенциально усиливают существующие проблемы, вызванные инсультом, который является травмой головного мозга. Команда надеется, что это открытие поможет улучшить методы реабилитации для восстановления саркомеров, что в конечном итоге поможет облегчить сокращение и сокращение мышц.

«Это самое прямое доказательство того, что хронические нарушения, при которых мышца укорачивается, связаны с потерей серийных саркомеров у людей», — сказала Венди Мюррей, старший автор исследования. «Понимание того, как мышцы адаптируются после нарушений, имеет решающее значение для разработки более эффективных клинических вмешательств для смягчения таких адаптаций и улучшения функций после двигательных нарушений».

Мюррей — профессор биомедицинской инженерии в инженерной школе Маккормика Северо-Западного университета, профессор физической медицины и реабилитации в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета и научный сотрудник лаборатории Ширли Райан AbilityLab. Исследование было проведено в сотрудничестве с Джулиусом Девальдом, профессором физиотерапии и наук о движениях человека, а также физической медицины и реабилитации в Файнберге, профессором биомедицинской инженерии в McCormick и научным сотрудником Shirley Ryan AbilityLab.

Первая демонстрация на людях

Саркомеры размером от 1,5 до 4,0 микрон состоят из двух основных белков: актина и миозина. Когда эти белки работают вместе, они позволяют мышцам сокращаться и производить силу. Хотя предыдущие исследования на животных показали, что мышцы теряют серию саркомеров после иммобилизации конечности в гипсе, этот феномен никогда ранее не демонстрировался на людях. В исследованиях на животных мышцы, которые были короче из-за потери серийных саркомеров, также стали жестче.

«Существует классическая взаимосвязь между силой и длиной», — сказала Эми Адкинс, доктор философии. студент лаборатории Мюррея и первый автор исследования. «Учитывая, что вся мышца состоит из этих строительных блоков, потеря некоторых из них влияет на то, сколько силы может генерировать мышца».