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.

Сложенные встык (последовательно) и из стороны в сторону (параллельно), саркомеры составляют длину и ширину мышечных волокон. Путем визуализации мышц двуглавой мышцы с помощью трех неинвазивных методов исследователи обнаружили, что у пациентов с инсультом было меньше саркомеров по длине мышечного волокна, что привело 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 сжатие и укорачивание 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 длиной 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».

Чтобы провести исследование на людях, исследователи объединили три неинвазивных метода медицинской визуализации: МРТ для измерения объема мышц, ультразвук для измерения пучков мышечных волокон и двухфотонную микроэндоскопию для измерения микроскопических саркомеров.