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Biologia do músculo do estudo das ajudas da nova tecnologia mais claramente

Exercitar regularmente é uma das melhores defesas contra doenças metabólicas, tais como a obesidade e o diabetes - mas porque? É uma pergunta que os cientistas ainda se estão esforçando para responder. Quando exercitar mudar o comportamento molecular dos músculos, não é bom compreendido como estas mudanças moleculars melhoram a saúde metabólica.

Os cientistas na universidade de Copenhaga têm desenvolvido agora uma nova tecnologia que permitisse que os pesquisadores estudem a biologia do músculo em um nível mais detalhado - e encontrem esperançosamente algumas respostas novas. Extraíram “rápido” e “retarde” fibras de músculo da contracção muscular das amostras liofilizadas do músculo que foram tomadas antes e depois de 12 semanas do treinamento do exercício do ciclismo. Sua análise detalhada da expressão da proteína das fibras fornece a evidência nova que os tipos da fibra respondem diferentemente ao treinamento do exercício.

A pesquisa, que foi publicada em comunicações da natureza, igualmente demonstra o potencial não furado das amostras liofilizadas que são ficadas nos congeladores em todo o mundo.

As desordens metabólicas e diversas doenças do músculo são sabidas para afectar ou poupar tipos específicos da fibra, conseqüentemente a investigação detalhada de tipos específicos da fibra é crucial. Os estudos precedentes que envolvem a análise em grande escala da proteína de fibras de músculo exigiram o isolamento de únicas fibras de músculo das biópsias recentemente obtidas do músculo. Desde que o isolamento da fibra de músculo é demorado, esta aproximação tem suas limitações inerentes. Nosso método permite a análise da fibra de músculo de biópsias já recolhidas do músculo assim como pavimenta a maneira nova para os estudos futuros.”

Atul Deshmukh, professor adjunto, centro para a pesquisa metabólica básica (CBMR), universidade da fundação de Novo Nordisk de Copenhaga

Amostras desarrumado e desconcertantes do músculo

O músculo esqueletal contem as fibras minúsculas que podem ser categorizadas como a contracção muscular rápida ou lenta. As fibras simplesmente postas, rápidas da contracção muscular criam a energia explosiva mas ficar-la cansado rapidamente, quando as fibras lentas da contracção muscular forem menos energéticas mas tiverem mais resistência. A maioria de povos têm um número uniforme de ambos dactilografam dentro seus músculos, mas a relação pode variar extensamente entre povos. Isto significa que o exercício pode beneficiar povos diferentemente, segundo esta relação.

Em um músculo, os milhares de fibras são empacotados junto pelo tecido conjuntivo e intercalados com uma escala de tipos da pilha com uma função de apoio. Devido a todos estes tipos diferentes da pilha, os cientistas podem esforçar-se para interpretar os resultados de uma amostra inteira do músculo, e conectam mudanças observadas aos tipos específicos da pilha.

Compreendendo o potencial de estudar fibras individuais, Atul Deshmukh teamed acima com professor Matthias Mann do centro da fundação de Novo Nordisk para a pesquisa da proteína, e o grupo de Wojtaszewski do departamento da nutrição, exercício e esportes, ambos na universidade de Copenhaga.

Afiação dentro em fibras de músculo

Recrutaram indivíduos saudáveis por 12 semanas do treinamento do exercício da resistência e recolheram as amostras do músculo antes e depois do exercício, que foram liofilizadas então. Então extraíram fibras de músculo rápidas e lentas da contracção muscular das amostras e realizaram massa de alta resolução o proteomics espectrometria-baseado - uma ferramenta que permitisse que os cientistas meçam milhares de proteínas simultaneamente nas amostras diferentes.

Identificaram mais de 4.000 proteínas diferentes nas amostras, e descobriram que o treinamento do exercício mudou a expressão das centenas de proteínas diferentes em fibra-tipos rápidos e lentos da contracção muscular. Importante, descobriram diferenças à expressão da proteína dos dois fibra-tipos após o exercício, que demonstra que o músculo rápido e lento da contracção muscular responde diferentemente.

“Nosso método pode ser escalado para a análise da alto-produção das centenas de fibras de músculo individuais de uma única biópsia. Acoplar esta aproximação com o espectrómetro em massa da sensibilidade alta moderna pode ajudar a compreender o tipo heterogeneidade da fibra em saudável e músculo esqueletal doente,” diz o professor adjunto Atul Deshmukh do centro da fundação de Novo Nordisk para a pesquisa metabólica básica (CBMR) na universidade de Copenhaga.

Drogas que não visam acidentalmente o coração

Pela massa, o músculo esqueletal é o órgão o maior no corpo e mesmo as pequenas alterações podem ter o impacto tremendo no metabolismo do corpo inteiro. O músculo esqueletal é conseqüentemente um tecido farmacológico interessante do alvo com grande potencial no tratamento de doenças metabólicas. Um desafio é contudo evitar efeitos secundários no músculo de coração, por exemplo, que consiste em fibras especializadas com algumas similaridades para retardar fibras de músculo esqueletal da contracção muscular.

“Assim, nosso fibra-tipo que o repositório específico da proteína é uma primeira etapa para a identificação das proteínas de músculo esqueletal que são específicas para fibras rápidas da contracção muscular, permitindo a escolha de objectivos e a entrega a este tipo específico da fibra e que evita potencial da droga efeitos secundários no coração,” diz o professor Jørgen Wojtaszewski do departamento da nutrição, do exercício e dos esportes na universidade de Copenhaga.

Source:
Journal reference:

Deshmukh, A.S., et al. (2021) Deep muscle-proteomic analysis of freeze-dried human muscle biopsies reveals fiber type-specific adaptations to exercise training. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-20556-8.