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Las ayudas de la nueva tecnología estudian biología del músculo más sin obstrucción

¿El ejercicio regularmente es una de las mejores defensas contra enfermedades metabólicas, tales como obesidad y diabetes - pero porqué? Es una pregunta que los científicos todavía están luchando para contestar. Mientras que el ejercicio cambia el comportamiento molecular de músculos, no está bien entendido cómo estos cambios moleculares perfeccionan salud metabólica.

Los científicos en la universidad de Copenhague ahora han desarrollado una nueva tecnología que permite que los investigadores estudien biología del músculo en un nivel más detallado - y esperanzadamente que encuentren algunas nuevas respuestas. Extrajeron “rápido” y “reduzca” las fibras de músculo de la contracción nerviosa de las muestras liofilizadas del músculo que fueron recogidas antes y después de 12 semanas de entrenamiento de ciclaje del ejercicio. Su análisis completo de la expresión de la proteína de las fibras proporciona nuevas pruebas que los tipos de la fibra responden diferentemente al entrenamiento del ejercicio.

La investigación, que fue publicada en comunicaciones de la naturaleza, también demuestra el potencial sin aprovechar de las muestras liofilizadas que se establecen en congeladores en todo el mundo.

Los desordenes metabólicos y varias enfermedades del músculo se saben para afectar o para pasar sin a tipos específicos de la fibra, por lo tanto la investigación detallada de los tipos específicos de la fibra es crucial. Los estudios anteriores que implicaban el análisis en grande de la proteína de las fibras de músculo requirieron el aislamiento de las únicas fibras de músculo de biopsias recientemente obtenidas del músculo. Puesto que el aislamiento de la fibra de músculo es que toma tiempo, esta aproximación tiene sus limitaciones inherentes. Nuestro método habilita análisis de la fibra de músculo de las biopsias ya cerco del músculo así como pavimenta la nueva manera para los estudios futuros.”

Atul Deshmukh, profesor adjunto, centro para la investigación metabólica básica (CBMR), universidad del asiento de Novo Nordisk de Copenhague

Muestras sucias y confusas del músculo

El músculo esquelético contiene las fibras minúsculas que se pueden categorizar como contracción nerviosa rápida o lenta. Las fibras simple puestas, rápidas de la contracción nerviosa crean poder explosivo pero consiguen cansadas rápidamente, mientras que las fibras lentas de la contracción nerviosa son menos enérgicas pero tienen más autonomía. La mayoría de la gente tiene un número par de ambos pulsa hacia adentro sus músculos, pero la índice puede variar extensamente entre la gente. Esto significa que el ejercicio puede beneficiar a gente diferentemente, dependiendo de esta índice.

En un músculo, los millares de fibras son liados juntas por el tejido conectivo y entremezclados con un alcance de los tipos de la célula con una función que soporta. Debido a todos estos diversos tipos de la célula, los científicos pueden luchar para interpretar los resultados de una muestra entera del músculo, y conectan cambios observados a los tipos específicos de la célula.

Entendiendo el potencial de estudiar fibras individuales, Atul Deshmukh combinó hacia arriba con profesor Matías Mann del centro del asiento de Novo Nordisk para la investigación de la proteína, y el grupo de Wojtaszewski del departamento de la nutrición, el ejercicio y los deportes, ambos en la universidad de Copenhague.

El afilar hacia adentro en fibras de músculo

Reclutaron a los individuos sanos por 12 semanas de entrenamiento del ejercicio de la autonomía y cerco las muestras del músculo antes y después de ejercicio, que entonces fueron liofilizadas. Después extrajeron fibras de músculo rápidas y lentas de la contracción nerviosa de las muestras y realizaron el proteomics espectrometría-basado masa de alta resolución - una herramienta que permite que los científicos midan millares de proteínas simultáneamente en las diversas muestras.

Determinaron más de 4.000 diversas proteínas en las muestras, y descubrieron que el entrenamiento del ejercicio cambió la expresión de centenares de diversas proteínas en fibra-tipos rápidos y lentos de la contracción nerviosa. Importantemente, descubrieron diferencias a la expresión de la proteína de los dos fibra-tipos después del ejercicio, que demuestra que responde el músculo rápido y lento de la contracción nerviosa diferentemente.

“Nuestro método se puede escalar para el análisis de la alto-producción de centenares de fibras de músculo individuales de una única biopsia. Acoplar esta aproximación con el alto espectrómetro de masas moderno de la sensibilidad puede ayudar a entender el tipo heterogeneidad de la fibra en sano y músculo esquelético enfermo,” dice al profesor adjunto Atul Deshmukh del centro del asiento de Novo Nordisk para la investigación metabólica básica (CBMR) en la universidad de Copenhague.

Drogas que no apuntan accidentalmente el corazón

Por la masa, el músculo esquelético es el órgano más grande de la carrocería e incluso los pequeños cambios pueden tener enorme impacto en metabolismo de la carrocería entera. El músculo esquelético es por lo tanto un tejido farmacológico interesante del objetivo con gran potencial en el tratamiento de enfermedades metabólicas. Un reto es sin embargo evitar efectos secundarios en el músculo cardíaco, por ejemplo, que consiste en fibras especializadas con algunas semejanzas para reducir fibras de músculo esquelético de la contracción nerviosa.

“Así, nuestro fibra-tipo que el depósito específico de la proteína es un primer paso hacia la identificación de las proteínas de músculo esquelético que son específicas para las fibras rápidas de la contracción nerviosa, permitiendo el alcance y el lanzamiento a este tipo específico de la fibra y potencialmente que evita de la droga efectos secundarios en el corazón,” dice a profesor Jørgen Wojtaszewski del departamento de la nutrición, del ejercicio y de deportes en la universidad de Copenhague.

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.