ما الذي يجعل العضلات تنمو بشكل صحيح؟

ثلاثة بروتينات لها تأثير كبير على بقاء الأشخاص نحيفين أو تطوير العضلات. (الصورة: rangizzz / stock.adobe.com)

ما الذي يحفز نمو العضلات؟

ثلاثة بروتينات خاصة لها تأثير كبير على نمو العضلات. يتم إنتاج اثنين من هذه البروتينات بكميات متفاوتة من قبل الجسم. هذه التقلبات الإيقاعية في التعبير الجيني ضرورية للتحول المتحكم فيه للخلايا الجذعية إلى خلايا عضلية.

'

تؤثر التقلبات في إنتاج البروتينات بشكل كبير على ما إذا كان الجسم يبني العضلات أم لا ، وفقًا لنتائج دراسة بمشاركة باحثين من مركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي في جمعية هيلمهولتز (MDC) في برلين. ونشرت الدراسة في مجلة "Nature Communications" الصادرة باللغة الإنجليزية.

كيف يعمل نمو العضلات؟

عندما يستمر الناس في النمو أو يبدأون في ممارسة الرياضة بانتظام لبناء العضلات ، ستكبر العضلات. وذلك لأن بعض الخلايا الجذعية في تلك العضلة تتطور إلى خلايا عضلية جديدة. وأوضح الباحثون أن نفس العملية تحدث عندما تبدأ العضلة المصابة في الشفاء.

تحتاج الخلايا الجذعية العضلية إلى إنتاج خلايا جذعية جديدة

ويضيف الفريق أنه في الوقت نفسه ، يتعين على الخلايا الجذعية العضلية إنتاج خلايا جذعية جديدة ، وإلا فإن إمدادات الخلايا الجذعية العضلية ستُستهلك بسرعة كبيرة. ومع ذلك ، تتطلب هذه العملية أن تتواصل الخلايا التي تشارك في نمو العضلات مع بعضها البعض.

ما الدور الذي تلعبه Hes1 و MyoD؟

قبل عامين ، أثبتت مجموعة بحثية بقيادة الأستاذة كارمن بيرشماير من مركز ماكس ديلبروك للطب الجزيئي في برلين في جمعية هيلمهولتز أن تطور الخلايا الجذعية إلى خلايا عضلية يتم التحكم فيه بدعم من البروتينات Hes1 و MyoD ، والتي تستخدم في الخلايا السلفية في بعض الأحيان يتم إنتاجها بكميات أكبر ، وأحيانًا بكميات أصغر.

يشارك كلا البروتينين في ما يسمى بمسار إشارات Notch ، وهي آلية خاصة تتفاعل بها الخلايا مع المحفزات الخارجية وتتواصل مع بعضها البعض. ويضيف الخبراء أن هناك أيضًا بروتينًا ثالثًا يلعب دورًا مهمًا.

"في دراستنا الحالية ، قدمنا ​​الآن دليلًا واضحًا على أن التذبذب في الأنسجة العضلية ليس مجرد ظاهرة غريبة في الخلايا المعنية ، ولكن هذه التقلبات الإيقاعية في التعبير الجيني حاسمة حقًا في تحول الخلايا الجذعية التي يتم التحكم فيها في العضلات ويوضح البروفيسور بيرشماير في بيان صحفي.

تمكنت مجموعة البحث الدولية أيضًا من تحديد دور البروتين الثالث المهم. جنبا إلى جنب مع البروتينات Hes1 و MyoD ، فإن هذا يشكل شبكة ديناميكية في الخلايا - Notch ligand Delta-like1 (Dll1 باختصار) ، حسبما أفاد الخبراء.

يتم إنتاج Dll1 بشكل دوري متقلب

يوضح البروفيسور بيرشماير أن Dll1 "يتم إنتاجه في الخلايا الجذعية العضلية المنشطة ، والتي تتأرجح بشكل دوري مع وقت تذبذب من ساعتين إلى ثلاث ساعات". في كل مرة يعبر جزء من الخلايا الجذعية عن Dll1 إلى حد متزايد ، يتم تقليل الكمية الموجودة في الخلايا الأخرى وفقًا لذلك. ويضيف الخبير: "تحدد هذه الإشارات الإيقاعية ما إذا كانت الخلية الجذعية تشكل خلية جذعية جديدة أو تتطور إلى خلية عضلية".

يحدد بروتين Hes1 وتيرة الخلايا الجذعية

بحثت مجموعة البحث كذلك في كيفية مشاركة البروتينات Hes1 و MyoD في نمو العضلات. تم ذلك بمساعدة التجارب على الخلايا الجذعية المعزولة ، والألياف العضلية الفردية والفئران. يوضح مؤلف الدراسة د. إيناس لامان.

النماذج الرياضية تؤكد النتائج

"لم تُظهر تحليلاتنا التجريبية كليهما فحسب ، بل أظهرت أيضًا النماذج الرياضية التي أظهرها البروفيسور جانا وولف ود. كاثارينا بوم في MDC "، يضيف البروفيسور بيرشماير. باستخدام الفئران المعدلة وراثيًا ، أنتجت مجموعة البحث ما هو على الأرجح أهم دليل على أن تذبذب Dll1 ضروري حقًا للتحول المتحكم فيه للخلايا الجذعية إلى خلايا عضلية.

"تسبب طفرة معينة في الجين Dll1 هذه الحيوانات لإنتاج البروتين مع تأخير زمني لبضع دقائق. ويوضح البروفيسور بيرشماير أن هذا يعطل الإنتاج التذبذب لـ Dll1 في مجموعات الخلايا ، لكنه لا يغير الكمية الإجمالية للرابط.

آثار الطفرة على الخلايا الجذعية

يوضح مؤلف الدراسة ياو زانج: "مع ذلك ، للطفرة تأثيرات خطيرة على الخلايا الجذعية ، والتي تتحول قبل الأوان إلى خلايا وألياف عضلية". لذلك يتم استخدام الخلايا الجذعية بسرعة كبيرة ، مما يعني أن إصابات عضلات الأرجل الخلفية للفئران لم تلتئم بشكل كافٍ وظلت هذه العضلات بشكل عام أصغر مما كانت عليه قبل الإصابة. ويضيف الخبير: "من الواضح أن هذا الحد الأدنى من التغيير الجيني قادر على تعطيل الاتصال الناجح - في شكل تذبذب - بين الخلايا الجذعية".

التوازن هو المفتاح

يختتم بيرشماير بالقول: "فقط عندما يرتبط Dll1 بمستقبلات Notch بطريقة متذبذبة وبالتالي يضبط بشكل دوري سلسلة الإشارات في الخلايا الجذعية في الحركة ، من الواضح أن هناك توازنًا جيدًا بين التجديد الذاتي والتمايز بين الخلايا".

تحسين علاج إصابات العضلات في المستقبل؟

يأمل الباحثون أن يساعد الفهم المحسن لتجديد العضلات ونموها في علاج إصابات العضلات وأمراض العضلات بشكل أكثر فعالية مما هو عليه الحال حاليًا. (مثل)

الكلمات:  اعضاء داخلية العلاج الطبيعي النباتات الطبية