Белок мышечных волокон 6 букв: Белок мышечных волокон, 6 (шесть) букв

Под воздействием ботулотоксина временно блокируются нервно-мышечные связи. Ни мышечные, ни нервные волокна при этом не страдают.

Действие Ботокса обратимо – через 4-6 месяцев блокированные нервно-мышечные связи восстанавливаются.

Как подготовиться?

В день процедуры не следует заниматься спортом, тяжелым физическим трудом.

За неделю до введения ботулотоксина следует прекратить прием антибиотиков, препаратов, содержащих аскорбиновую кислоту, алкогольных напитков.

За 24 часа до процедуры лечения не надо посещать спортзал, сауну, загорать или заниматься тяжелым физическим трудом, а также наносить препараты против пота.

Удаление волос на подмышках нужно провести за 2-3 дня до уколов или непосредственно перед манипуляцией бритвенным станком.

На момент инъекций кожа в обрабатываемой области не должна быть поражена грибковой и бактериальной микрофлорой.

Выполнение этих рекомендаций позволит минимизировать возможные побочные эффекты и повысит продуктивность лечения.

Как это делают?

На консультации врач оценивает степень выраженности и характер морщин, роль мимической мускулатуры в их формировании, состояние тканей, определяет точки введения Ботокса, и его количество.

Как и перед обычным уколом, кожа обрабатывается дезинфицирующим средством. Затем при помощи шприца с короткой и очень тонкой (диаметром 0,3 мм) иглой раствор Ботокса вводится в те мышцы, активность которых необходимо снизить. Это занимает 3-5 минут.

По окончании сеанса производится антисептическая обработка кожи, её охлаждение. Данные о номере партии препарата, его сроке годности заносятся в амбулаторную карту.

Болезненность инъекций Ботокса невысока. Их проведение возможно и без обезболивания. Большинство пациентов сравнивают ощущения от них с комариными укусами.

Сколько нужно единиц?

Количество Ботокса во флаконе измеряется не в граммах, а в ЕД (единицах действия). Цена услуги определяется исходя из объёма использованного препарата. Поскольку цена – немаловажный фактор, вы можете заранее приблизительно оценить сколько единиц Ботокса, потребуется вам для коррекции морщин:

• горизонтальные складки лба: 4-15 ед.
• межбровная складка: 8-25 ед.
• «гусиные лапки»: 8-16 ед.
• ботокс-лифтинг углов рта: 4-6 ед.
• морщины верхней губы: 2-4 ед.
• подмышечная область: до 100 ед.

Более точную информацию вы узнаете на консультации врача.

Когда будет виден результат?

В среднем мимические мышцы расслабляются за 5-7 суток. Максимальный эффект, как правило, достигается через две недели.

Но существуют варианты, обусловленные индивидуальными особенностями организма, когда ботулотоксин начинает действовать уже на вторые сутки, а в некоторых случаях на это уходит месяц.

Существуют люди нечувствительные к ботулотоксину. Такая невосприимчивость встречается редко, менее чем у 3% людей (у мужчин немного чаще). Она может возникать у людей, ранее перенесших ботулизм или лечившихся большими дозами Ботокса по медицинским показаниям.

Продолжительность эффекта

После первой процедуры мимические морщины разглаживаются в среднем на 4-6 месяцев. Затем нервно-мышечные связи, блокированные Ботоксом, восстанавливаются, мышечные волокна снова начинают сокращаться, возвращаются и морщины. Поэтому для поддержания постоянного отсутствия морщин необходимо повторное его введение примерно спустя полгода.

Как правило, после 3-5 сеансов продолжительность отсутствия морщин увеличивается до 10-12 месяцев.

После прекращения действия Ботокса двигательная активность мимической мускулатуры восстанавливается. Но за время, когда мышцы были искусственно расслаблены, человек отвыкает от привычки постоянно хмурить лоб или прищуривать глаза. Поэтому морщины, возникновение которых обусловлено этими привычками, могут и не вернуться. Даже если не повторять введение Ботокса.

Эффект от введения ботулотоксина при гипергидрозе в область подмышек сохраняется от 6 месяцев до полутора лет. Стоит понимать, что данная процедура только устраняет симптомы, но не оказывает влияние на причины заболевания.

Ограничения

К «обычной» жизни вы сможете вернуться непосредственно после процедуры (поэтому уколы Ботокса нередко относят к «процедурам обеденного перерыва»). Но после введения ботулотоксина в течение нескольких часов происходит его распределение в тканях. Более суток требуется для полного заживления после инъекций. Для того чтобы эти процессы прошли в оптимальном режиме следует соблюдать некоторые ограничения:

• не ложиться спать или лежать – 3-4 часа после инъекций;
• стоит воздержаться от приема лекарств, влияющих на свертываемость крови, употребления алкоголя — 1 сутки;
• нельзя трогать руками участки кожи, где проводились инъекции – 2 дня;
• не наклонять голову вниз на длительное время: например, мыть полы – 2 суток;
• не заниматься спортом, фитнесом – 2 суток;
• исключите перегревание: не ходите в баню, сауну, не загорайте, не направляйте горячий воздух из фена на лицо в течение 10 дней.

После проведения лечения гипергидроза в течение семи суток стоит воздержаться от посещения солярия, бани, сауны и спортзала. Также надо отказаться от антиперспирантов, дезодорантов и кремов против пота.

В каком возрасте применение Ботокса наиболее эффективно?

Выраженность достигаемого результата после применения Ботокса зависит не только от индивидуальных особенностей, но и от возраста:

• до 25 лет – у большинства людей для применения Ботокса ещё нет показаний: кожа достаточно эластична и мимические морщины не представляют серьёзной проблемы;
• 30–40 лет – у большинства людей мимические морщины уже достаточно заметны и от применения Ботокса можно ожидать максимального эффекта;
• 50–60 лет – тонус мышечных волокон уже ослабевает, результат от применения Ботокса менее выражен, чем в более молодом возрасте;
• после 60 лет – мимическая мускулатура в значительной степени утрачивают свой тонус, её роль в формировании морщин невелика, соответственно и область применения Ботокса весьма ограничена.

Ботокс и Диспорт – противопоказания

Как и к назначению любого лекарственного средства, к применению Ботокса и Диспорта есть противопоказания:

Воспалительный процесс в месте предполагаемого введения. Проведение любых инъекций возможно только на здоровой коже. Если в области предполагаемых инъекций присутствуют гнойничковые элементы, угри или другие воспалительные элементы, инъекции могут способствовать распространению инфекции, усилению воспалительных явлений.

Пластическая или иная хирургическая операция на лице. После операции ткани лица обретают свою окончательную форму постепенно. Их коррекция Ботоксом целесообразна не ранее, чем через 3 месяца после операции.

Выраженный гравитационный птоз тканей лица и выраженные грыжи в области верхних и нижних век. Эти явления в первую очередь обусловлены слабостью мышц лица. Введение Ботокса в такие ослабленные мышцы может усугубить имеющиеся проблемы.

Острая фаза инфекционных заболеваний, повышенная температура тела. В этот период проведение любых косметологических процедур не рекомендуется.

Высокая степень миопии (более 6 диоптрий). Если миопия вызвана ослаблением глазных мышц, теоретически, введение ботулотоксина в близлежащие области может ещё больше их ослабить.

Миастенические, миастеноподобные синдромы, синдром Ламберта-Итона. Если возникнет эффект сложения релаксации мимической мышцы, вызванной введением Ботокса и её ослабления, вызванного заболеванием – косметический результат будет неудовлетворительным.

Гиперчувствительность (аллергия) к компонентам  препарата. Помимо ботулотоксина в состав Ботокса входит белок – альбумин. Если у вас ранее отмечались аллергические реакции на альбумин, сообщите об этом врачу перед проведением процедуры.

Беременность и кормление грудью. Поскольку проведение клинических испытаний на беременных и кормящих женщинах запрещено во всех странах, данные о безопасности Ботокса подтверждены только в отношении женщин вне периода беременности и кормления. Беременность – такое состояние организма женщины, при котором любые вмешательства в его функционирование должны проводиться только в случае необходимости. Коррекция морщин такой необходимостью не является.

Прием антибиотиков менее чем за 2 недели до процедуры. Имеет значение прием антибиотиков следующих групп: аминогликозидов (например, гентамицин), макролидов (например, эритромицин), тетрациклинов (например, доксициклин), полимиксинов. Эти антибиотики усиливают действие ботулотоксина, что затрудняет правильную дозировку и делает результат трудно предсказуемым.

Перед проведением процедуры обязательно сообщите врачу обо всех лекарствах, которые вы принимаете. Может иметь значение прием препаратов, повышающих внутриклеточную концентрацию кальция, бензодиазепинов, антикоагулянтов, антиагрегантов.

Возможные осложнения

После процедуры в местах уколов может быть небольшая отечность и в течение нескольких дней могут сохраняться точечные кровоизлияния. Они проходят самостоятельно и лечения не требуют.

Кроссворд «Коктейль» Классические кроссворды онлайн разгадывать бесплатно средней сложности

Играть в бесплатные Классические онлайн кроссворды

Нажмите / коснитесь квадрата в сетке кроссвордов, чтобы переключить направление слова с поперечного на нижнее (или наоборот).

Нажмите / коснитесь любой подсказки на панели подсказок, чтобы выделить соответствующее пространство слов в сетке.

Подсказки по решению кроссворда

Макет кроссворда меняется в альбомной и портретной ориентациях вашего устройства.

Смотрите ниже загадку для дальнейших инструкций.

Кроссворд «Коктейль» — дальнейшие инструкции

Удалить / изменить букву

Таймер

Пауза

Сброс

Советы

Решение

Проверить

Буква

Слово

Сохранить

Карандаш

Понравился материал? Будем благодарны за репосты.

Будьте первыми, кто прокомментирует кроссворд!

Muscle Protein — Ответы на кроссворд

Уточните результаты поиска, указав количество букв.Если определенные буквы уже известны, вы можете указать их в виде шаблона: «CA ????».

Каковы лучшие решения для

Мы нашли 2 решения для Muscle Protein . Лучшие решения определяются по популярности, рейтингам и частоте запросов. Наиболее вероятный ответ на разгадку — MYOSIN .

Сколько растворов у Muscle Protein?

С crossword-solver.io вы найдете 2 решения. Мы используем исторические головоломки, чтобы найти наиболее подходящие ответы на ваш вопрос. Мы добавляем много новых подсказок ежедневно.

Как я могу найти решение для мышечного протеина?

С нашей поисковой системой для решения кроссвордов у вас есть доступ к более чем 7 миллионам подсказок.Вы можете сузить круг возможных ответов, указав количество содержащихся в нем букв. Мы нашли более 2 ответов для мышечного протеина.

Поделитесь своими мыслями

Обратная связь

© 2020 Авторские права: кроссворд-решатель.io

10.2 Скелетные мышцы — анатомия и физиология

Цели обучения

Опишите структуру и функцию волокон скелетных мышц

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите слои соединительной ткани, окружающие скелетную мышцу
• Определите мышечное волокно, миофибриллы и саркомер
• Перечислите основные саркомерные белки, участвующие в сокращении
• Определите области саркомера и измените ли они во время сжатия
• Объясните процесс сокращения мышц скользящей нити

Каждая скелетная мышца — это орган, состоящий из различных интегрированных тканей.Эти ткани включают волокна скелетных мышц, кровеносные сосуды, нервные волокна и соединительную ткань. Каждая скелетная мышца имеет три слоя соединительной ткани, которые окружают ее, обеспечивают структуру мышцы и разделяют мышечные волокна внутри мышцы (рис. 10.2.1). Каждая мышца обернута оболочкой из плотной соединительной ткани неправильной формы, называемой эпимизием , которая позволяет мышце сокращаться и мощно двигаться, сохраняя при этом ее структурную целостность. Эпимизий также отделяет мышцу от других тканей и органов в этой области, позволяя мышце двигаться независимо.

Внутри каждой скелетной мышцы мышечные волокна организованы в пучки, называемые пучками , окруженные средним слоем соединительной ткани, называемым перимизием . Эта фасцикулярная организация часто встречается в мышцах конечностей; он позволяет нервной системе запускать определенное движение мышцы, активируя подмножество мышечных волокон в пучке мышцы.Внутри каждого пучка каждое мышечное волокно заключено в тонкий слой соединительной ткани из коллагена и ретикулярных волокон, называемый эндомизием . Эндомизий окружает внеклеточный матрикс клеток и играет роль в передаче силы, производимой мышечными волокнами, на сухожилия.

В скелетных мышцах, которые работают с сухожилиями, натягивая кости, коллаген в трех слоях соединительной ткани переплетается с коллагеном сухожилия. На другом конце сухожилия оно срастается с надкостницей, покрывающей кость.Напряжение, создаваемое сокращением мышечных волокон, затем передается через слои соединительной ткани на сухожилие, а затем на надкостницу, чтобы тянуть кость для движения скелета. В других местах мезия может сливаться с широким, похожим на сухожилие листом, называемым апоневрозом , или с фасцией, соединительной тканью между кожей и костями. Широкий слой соединительной ткани в нижней части спины, в который сливаются широчайшие мышцы спины («широчайшие»), является примером апоневроза.

Каждая скелетная мышца также богато снабжена кровеносными сосудами для питания, доставки кислорода и удаления шлаков. Кроме того, каждое мышечное волокно в скелетной мышце снабжается аксонной ветвью соматического двигательного нейрона, которая сигнализирует волокну о сокращении. В отличие от сердечных и гладких мышц, единственный способ функционального сокращения скелетных мышц — это передача сигналов от нервной системы.

Поскольку клетки скелетных мышц длинные и цилиндрические, их обычно называют мышечными волокнами (или миофибриллами).Волокна скелетных мышц могут быть довольно большими по сравнению с другими клетками, с диаметром до 100 мкм м и длиной до 30 см (11,8 дюйма) в портняжной мышце верхней части ноги. Наличие большого количества ядер позволяет производить большое количество белков и ферментов, необходимых для поддержания нормальной функции этих крупных белковых клеток. Помимо ядер, волокна скелетных мышц также содержат клеточные органеллы, обнаруженные в других клетках, таких как митохондрии и эндоплазматический ретикулум. Однако некоторые из этих структур специализируются на мышечных волокнах.Специализированная гладкая эндоплазматическая сеть, называемая саркоплазматической сетью (SR) , хранит, высвобождает и извлекает ионы кальция (Ca ⁺⁺ ).

Плазматическая мембрана мышечных волокон называется сарколемма (от греческого sarco , что означает «плоть»), а цитоплазма обозначается как саркоплазма (рис. 10.2.2). В мышечном волокне белки организованы в структуры, называемые миофибриллами , , которые проходят по всей длине клетки и содержат саркомеры, соединенные последовательно.Поскольку миофибриллы имеют диаметр всего около 1,2 мкм, внутри одного мышечного волокна можно найти от сотен до тысяч (каждая с тысячами саркомеров). Саркомер представляет собой наименьшую функциональную единицу волокна скелетных мышц и представляет собой высокоорганизованную систему сократительных, регуляторных и структурных белков. Укорачивание этих отдельных саркомеров приводит к сокращению отдельных волокон скелетных мышц (и, в конечном итоге, всей мышцы).

Саркомер определяется как область миофибриллы, заключенная между двумя структурами цитоскелета, называемыми Z-дисками (также называемыми Z-линиями), а поперечно-полосатый вид волокон скелетных мышц обусловлен расположением толстых и тонких миофиламентов внутри каждого саркомера. (Рисунок 10.2.2). Темно-полосатая полоса A состоит из толстых нитей, содержащих миозин, которые охватывают центр саркомера и простираются в направлении Z-образной формы. Толстые нити закреплены в середине саркомера (линия М) белком, называемым миомезином. Более светлая полоса I области содержит тонкие актиновые филаменты, закрепленные на Z-дисках белком, называемым α-актинином. Тонкие нити переходят в полосу А по направлению к М-линии и перекрываются с участками толстой нити.Полоса A темная из-за более толстых нитей мизоина, а также перекрывается с нитями актина. Зона H в середине полосы A немного светлее, потому что тонкие волокна не заходят в эту область.

Поскольку саркомер определяется Z-дисками, один саркомер содержит одну темную полосу A с половиной более светлой полосы I на каждом конце (рисунок 10.2.2). Во время сокращения сами миофиламенты не изменяют длину, а фактически скользят друг по другу, поэтому расстояние между Z-дисками сокращается.Длина полосы A не изменяется (толстая миозиновая нить остается постоянной длины), но области H-зоны и I-полосы сокращаются. Эти области представляют собой области, где волокна не перекрываются, и поскольку перекрытие волокон увеличивается во время сжатия, эти области без перекрытия уменьшаются.

Компоненты миофиламента

Тонкие филаменты состоят из двух нитевидных актиновых цепей (F-актин), состоящих из отдельных белков актина (рис. 10.2.3). Эти тонкие нити закреплены на Z-диске и простираются к центру саркомера.Внутри филамента каждый глобулярный мономер актина (G-актин) содержит сайт связывания мизоина, а также связан с регуляторными белками, тропонином и тропомиозином. Белковый комплекс тропонина состоит из трех полипептидов. Тропонин I (TnI) связывается с актином, тропонин T (TnT) связывается с тропомиозином, а тропонин C (TnC) связывается с ионами кальция. Тропонин и тропомиозин проходят вдоль актиновых филаментов и контролируют, когда сайты связывания актина будут открыты для связывания с миозином.

Толстые миофиламенты состоят из комплексов миозиновых белков, которые состоят из шести белков: двух тяжелых цепей миозина и четырех молекул легких цепей.Тяжелые цепи состоят из хвостовой области, гибкой шарнирной области и глобулярной головки, которая содержит сайт связывания актина и сайт связывания высокоэнергетической молекулы АТФ. Легкие цепи играют регулирующую роль в шарнирной области, но головная область тяжелой цепи взаимодействует с актином и является наиболее важным фактором для создания силы. Сотни белков миозина расположены в каждой толстой нити с хвостами к М-линии и головками к Z-дискам.

Другие структурные белки связаны с саркомером, но не играют прямой роли в производстве активной силы.Титин, который является крупнейшим из известных белков, помогает выравнивать толстую нить и добавляет эластичный элемент в саркомер. Титин закреплен на M-линии, проходит по длине миозина и простирается до Z диска. Тонкие нити также содержат стабилизирующий белок, называемый небулином, который охватывает длину толстых нитей.

Внешний веб-сайт

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о макро- и микроструктуре скелетных мышц.а) Как называются «точки соединения» между саркомерами? (б) Как называются «субъединицы» в миофибриллах, которые проходят по длине волокон скелетных мышц? в) Что такое «двойная нить жемчуга», описанная в видео? (d) Что придает скелетным мышечным волокнам поперечно-полосатый вид?

Расположение и взаимодействие между тонкими и толстыми нитями позволяет укорачивать саркомеры, что создает силу. По сигналу двигательного нейрона волокно скелетных мышц сокращается, когда тонкие нити вытягиваются и скользят мимо толстых нитей внутри саркомеров волокна.Важно отметить, что в то время как саркомер укорачивается, отдельные белки и волокна не меняют длину, а просто скользят рядом друг с другом. Этот процесс известен как модель мышечного сокращения скользящей нити (рис. 10.2.4).

Процесс сокращения скольжения филаментов может происходить только тогда, когда миозинсвязывающие сайты на актиновых филаментах подвергаются ряду этапов, которые начинаются с проникновения Са ⁺⁺ в саркоплазму. Тропомиозин обвивает цепи актинового филамента и покрывает миозин-связывающие участки, предотвращая связывание актина с миозином. Комплекс тропонин-тропомиозин использует связывание ионов кальция с TnC, чтобы регулировать, когда головки миозина образуют поперечные мостики с актиновыми филаментами. При наличии кальция происходит образование поперечных мостиков и скольжение филаментов, а процесс передачи сигналов, приводящий к высвобождению кальция и сокращению мышц, известен как сцепление возбуждения-сокращения.

Скелетные мышцы содержат соединительную ткань, кровеносные сосуды и нервы. Существует три слоя соединительной ткани: эпимизий, перимизий и эндомизий. Волокна скелетных мышц организованы в группы, называемые пучками. Кровеносные сосуды и нервы входят в соединительную ткань и разветвляются в клетке. Мышцы прикрепляются к костям напрямую или через сухожилия или апоневрозы. Скелетные мышцы поддерживают осанку, стабилизируют кости и суставы, контролируют внутренние движения и выделяют тепло.

Волокна скелетных мышц представляют собой длинные многоядерные клетки. Мембрана клетки — это сарколемма; цитоплазма клетки — саркоплазма. Саркоплазматический ретикулум (SR) — это форма эндоплазматического ретикулума. Мышечные волокна состоят из миофибрилл, которые состоят из последовательно соединенных саркомеров. Полосы скелетных мышц создаются организацией актиновых и миозиновых филаментов, в результате чего образуются полосы миофибрилл. Эти актиновые и миозиновые филаменты скользят друг по другу, вызывая укорачивание саркомеров, а клетки создают силу.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о макро- и микроструктуре скелетных мышц. а) Как называются «точки соединения» между саркомерами? (б) Как называются «субъединицы» в миофибриллах, которые проходят по длине волокон скелетных мышц? в) Что такое «двойная нить жемчуга», описанная в видео? (d) Что придает скелетным мышечным волокнам поперечно-полосатый вид?

(а) Z-линии. (б) Саркомеры.(c) Это расположение актиновых и миозиновых нитей в саркомере. (d) Чередующиеся нити актиновых и миозиновых филаментов.

Каждое волокно скелетных мышц снабжается двигательным нейроном в СНС. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о том, что происходит в нервно-мышечном соединении. а) Что означает моторная единица? б) Каковы структурные и функциональные различия между большой моторной единицей и малой моторной единицей? Вы можете привести пример каждого из них? (c) Почему нейромедиатор ацетилхолин разлагается после связывания с его рецептором?

(a) Это количество волокон скелетных мышц, снабжаемых одним двигательным нейроном.(б) У большой двигательной единицы есть один нейрон, снабжающий множество волокон скелетных мышц для грубых движений, как, например, мышца височной мышцы, где 1000 волокон обеспечивается одним нейроном. У маленького мотора есть один нейрон, снабжающий несколько волокон скелетных мышц для очень тонких движений, например, экстраокулярные мышцы глаза, где шесть волокон снабжены одним нейроном. (c) Чтобы избежать продления мышечного сокращения.

Вопросы о критическом мышлении

1.Что случилось бы со скелетными мышцами, если бы эпимизий был разрушен?

2. Опишите, как сухожилия способствуют движению тела.

3. Что вызывает полосатость скелетных мышц?

Глоссарий

ацетилхолин (АЧ)

Нейромедиатор, который связывается с концевой пластинкой двигателя и запускает деполяризацию

актин

Белок

, который составляет большинство тонких миофиламентов в мышечном волокне саркомера

потенциал действия

изменение напряжения клеточной мембраны в ответ на стимул, который приводит к передаче электрического сигнала; уникально для нейронов и мышечных волокон

апоневроз

широкий, подобный сухожилию лист соединительной ткани, который прикрепляет скелетную мышцу к другой скелетной мышце или к кости

деполяризация

для уменьшения разницы в напряжении между внутренней и внешней частью плазматической мембраны клетки (сарколемма мышечного волокна), делая внутреннюю часть менее отрицательной, чем в состоянии покоя

эндомизий

рыхлая и хорошо гидратированная соединительная ткань, покрывающая каждое мышечное волокно скелетной мышцы

эпимизий

Внешний слой соединительной ткани вокруг скелетной мышцы

муфта возбуждения-сжатия

Последовательность событий от передачи сигналов двигательного нейрона к волокну скелетных мышц до сокращения саркомеров волокна

пучок

Пучок мышечных волокон в скелетной мышце

Концевая пластина двигателя

сарколемма мышечного волокна в нервно-мышечном соединении с рецепторами нейромедиатора ацетилхолина

миофибрилла

длинная цилиндрическая органелла, которая проходит параллельно внутри мышечного волокна и содержит саркомеры

миозин

Белок

, составляющий большую часть толстой цилиндрической миофиламента в мышечном волокне саркомера

нервно-мышечное соединение (НМС)

синапс между концом аксона моторного нейрона и участком мембраны мышечного волокна с рецепторами ацетилхолина, высвобождаемого концом

нейромедиатор

сигнальное химическое вещество, высвобождаемое нервными окончаниями, которые связываются с рецепторами на клетках-мишенях и активируют их

перимизий

Соединительная ткань, связывающая волокна скелетных мышц в пучки внутри скелетных мышц

саркомер

продольно, повторяющаяся функциональная единица скелетной мышцы, со всеми сократительными и связанными белками, участвующими в сокращении

сарколемма

плазматическая мембрана волокна скелетной мышцы

саркоплазма

цитоплазма мышечной клетки

саркоплазматический ретикулум (SR)

специализированный гладкий эндоплазматический ретикулум, который хранит, высвобождает и извлекает Ca ⁺⁺

синаптическая щель

Пространство между нервным окончанием (аксоном) и концевой пластиной мотора

Т-трубочка

Проекция сарколеммы внутрь камеры

толстая нить

толстые тяжи миозина и их многочисленные головки, выступающие из центра саркомера к Z-дискам, но не полностью к ним.

тонкая нить

тонких нитей актина и его комплекса тропонин-тропомиозин, выступающих от Z-дисков к центру саркомера

триада

группа из одного Т-канальца и двух терминальных цистерн

тропонин

Регуляторный белок

, связывающийся с актином, тропомиозином и кальцием

тропомиозин

Регуляторный белок

, который покрывает участки связывания миозина, чтобы предотвратить связывание актина с миозином

натриевые каналы с регулируемым напряжением

мембранных белков, которые открывают натриевые каналы в ответ на достаточное изменение напряжения и инициируют и передают потенциал действия, когда Na ⁺ входит через канал

Решения

Ответы на вопросы о критическом мышлении

1. Мышцы теряют целостность при сильных движениях, что приводит к их повреждению.
2. Когда мышца сокращается, сила движения передается через сухожилие, которое тянет кость, вызывая движение скелета.
3. Темные полосы A и светлые полосы I повторяются вдоль миофибрилл, и выравнивание миофибрилл в клетке приводит к тому, что вся клетка выглядит полосатой.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Изменение характеристик мышечных волокон и оси AMPK-SIRT1-PGC-1α в скелетных мышцах растущих свиней, получавших низкопротеиновый рацион с различным соотношением аминокислот с разветвленной цепью

Oncotarget.2017 Dec 5; 8 (63): 107011–107021.

Yehui Duan

¹ Лаборатория физиологии питания животных и метаболических процессов, Институт субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук, Ключевая лаборатория агроэкологических процессов в субтропическом регионе, Хунаньский провинциальный инженерный исследовательский центр здорового животноводства и птицеводства, Научно-наблюдательная и экспериментальная станция питания животных и науки о кормах в Южно-Центральном районе, Министерство сельского хозяйства, Чанша, Китай

² Университет Китайской академии наук, Пекин, Китай

Fengna Li

¹ Лаборатория животных Физиология питания и метаболический процесс, Институт субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук, Ключевая лаборатория агроэкологических процессов в субтропическом регионе, Провинциальный инженерно-исследовательский центр здорового животноводства и птицеводства провинции Хунань, Научно-экспериментальная станция питания животных и кормов i n Южно-центральный, Министерство сельского хозяйства, Чанша, Китай

⁴ Хунаньский центр совместных инноваций по безопасности животноводства, CICAPS, Хунаньский совместный инновационный центр по использованию ботанических функциональных ингредиентов, Чанша, Хунань, Китай

Wenlong Wang

³ Лаборатория питания животных и здоровья человека, Школа биологии, Хунаньский педагогический университет, Чанша, провинция Хунань, Китай

Qiuping Guo

¹ Лаборатория физиологии питания животных и метаболических процессов, Институт субтропического сельского хозяйства Китайской академии Наук, ключевая лаборатория агроэкологических процессов в субтропическом регионе, Провинциальный инженерно-исследовательский центр здорового животноводства и птицеводства провинции Хунань, Научно-наблюдательная и экспериментальная станция питания животных и кормоведение в Южно-Центральном регионе, Министерство сельского хозяйства, Чанша, Китай

² Университет Китайской академии наук, Бейджи нг, Китай

Чаоюй Вэнь

³ Лаборатория питания животных и здоровья человека, Школа биологии, Хунаньский педагогический университет, Чанша, Хунань, Китай

Юлун Инь

¹ Лаборатория физиологии питания животных и метаболического процесса , Институт субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук, Ключевая лаборатория агроэкологических процессов в субтропическом регионе, Провинциальный инженерно-исследовательский центр здорового животноводства и птицеводства провинции Хунань, Научно-наблюдательная и экспериментальная станция питания животных и науки о кормах в Южно-Центральном регионе, Министерство of Agriculture, Чанша, Китай

³ Лаборатория питания животных и здоровья человека, Школа биологии, Хунаньский педагогический университет, Чанша, Хунань, Китай

¹ Лаборатория физиологии питания животных и метаболических процессов, Институт субтропического сельского хозяйства Китайская академия наук, ключевая лаборатория Agro-Ecol Технологические процессы в субтропическом регионе, Провинциальный инженерно-исследовательский центр здорового животноводства и птицеводства провинции Хунань, Научно-исследовательская и экспериментальная станция питания животных и кормоведение в Южно-Центральном регионе, Министерство сельского хозяйства, Чанша, Китай

² Университет Китайской академии наук, Пекин, Китай

³ Лаборатория питания животных и здоровья человека, Школа биологии, Хунаньский педагогический университет, Чанша, Хунань, Китай

⁴ Хунаньский центр совместных инноваций по безопасности животноводства, CICAPS, Хунань Центр совместных инноваций по использованию растительных функциональных ингредиентов, Чанша, провинция Хунань, Китай

Поступила в редакцию 4 мая 2017 г .; Принята в печать 5 сентября 2017 г.

Abstract

У растущих свиней в основном существуют четыре основные тяжелые цепи миозина (MyHC) (т. Е. I, IIa, IIx и IIb). Настоящее исследование направлено на изучение влияния диет с низким содержанием белка, дополненных различными аминокислотами с разветвленной цепью (BCAA), на характеристики мышечных волокон и ось AMPK-SIRT1-PGC-1α в скелетных мышцах.Сорок растущих свиней (9,85 ± 0,35 кг) были разделены на 5 групп и скармливались рационами с различными соотношениями лейцин: изолейцин: валин: 1: 0,51: 0,63 (20% сырого протеина, CP), 1: 1: 1 (17%). CP), 1: 0,75: 0,75 (17% CP), 1: 0,51: 0,63 (17% CP) и 1: 0,25: 0,25 (17% CP) соответственно. Скелетные мышцы с различным составом мышечных волокон, то есть longissimus dorsi, мышца (LM, быстро сокращающаяся гликолитическая мышца), , двуглавая мышца бедра, (BM, смешанная медленная и быстро сокращающаяся оксидогликолитическая мышца), и поясничной мышцы, большой мышцы (PM, медленно сокращающаяся окислительная мышца) были собраны и проанализированы.Результаты показали, что по сравнению с контрольной группой (1: 0,51: 0,63, 20% CP) низкобелковые диеты с соотношением лейцин: изолейцин: валин в диапазоне от 1: 0,75: 0,75 до 1: 0,25: 0,25 особенно увеличивали мРНК. и изобилие белка в волокнах MyHC I в BM и снизило количество мРНК MyHC IIb, особенно в LM ( P <0,05), с одновременным увеличением активации AMPK и количества мРНК SIRT и PGC-1α в BM ( P <0,05). Результаты показывают, что диеты с низким содержанием белка, дополненные оптимальным соотношением BCAA, т.е.е. 1: 0,75: 0,75-1: 0,25: 0,25, индуцируют более окислительную активность мышц, особенно в оксидогликолитических скелетных мышцах растущих свиней. Эти эффекты, вероятно, связаны с активацией оси AMPK-SIRT1-PGC-1α.

Ключевые слова: аминокислот с разветвленной цепью, энергетическая ось, растущие свиньи, тип мышечных волокон

ВВЕДЕНИЕ

Мышечные волокна составляют 75 ~ 90% мышц и являются основными факторами, влияющими на характеристики мышц [1 ]. Основные мышечные волокна у млекопитающих можно условно разделить на медленные и быстро сокращающиеся волокна, а затем разделить на тип I, тип IIa, тип IIx и тип IIb в мышцах конечностей и туловища.Примечательно, что другие мышцы, такие как мышцы глаз и челюсти, содержат специализированные мышечные волокна, отличные от этих четырех волокон [2]. Трудно четко различить мышечные волокна (I, IIa, IIx и IIb). Однако иммуногистохимические исследования показали, что четыре мышечных волокна (тип I, IIa, IIx и IIb) в основном содержат тяжелую цепь миозина (MyHC) I, IIa, IIx и IIb соответственно. MyHC1, IIa, IIx и IIb кодируются генами Myh7, Myh3, Myh2 и Myh5 соответственно [3].Волокна типа I (медленные, окислительные) содержат более крупные митохондрии и преимущественно окислительные ферменты, а также метаболизируют липиды в качестве источника энергии. Волокна типа IIb (быстро сокращающиеся, гликолитические) являются преимущественно гликолитическими и используют гликоген и глюкозу в качестве топлива, а волокна типа IIa (быстро сокращающиеся, окислительные) и типа IIx (быстро сокращающиеся, оксидогликолитические) являются промежуточными по сравнению с типами I и IIb. волокна [4, 5]. У животных профиль типа мышечных волокон является одним из основных факторов, влияющих на многие пери- и посмертные биохимические процессы и, следовательно, на качество мяса [1].У людей тип мышечных волокон тесно связан со здоровьем мышц и общим самочувствием [6]. По причинам, указанным выше, регуляция типа мышечных волокон представляет первостепенный интерес не только для преобразования мышц животных в мясо, но и для молекулярной медицины с точки зрения потенциальных терапевтических перспектив.

Скелетные мышцы взрослых проявляют пластичность и могут подвергаться преобразованию между различными типами волокон в ответ на множество внешних стимулов [4, 7, 8]. Питание вызвало значительный интерес в качестве внешнего стимула [9–12].Существует большое количество литературы, поддерживающей контроль питания типа мышечных волокон. Например, диета с высоким содержанием белка (30%) сохраняет распределение типов волокон, предотвращая переключение с медленных на быстро сокращающиеся волокна в камбаловидной мышце крысы [9]. Соответственно, другой эксперимент с использованием крыс также показал, что 4 недели высокобелковой диеты (35%) индуцировали изменение мышечных волокон с типа II на тип I в икроножных мышцах, что сопровождалось усилением окислительных свойств [12]. Некоторые важные регуляторы, такие как коактиватор рецептора-g, активируемого пролифератором пероксисом,-1α (PGC-1α), составляют механизм, который может быть ответственным за эффекты высокопротеиновых диет, о которых говорилось выше [12].PGC-1α посредством своего взаимодействия с транскриптом регулятора молчащей информации 1 (SIRT1) способствует регуляции преобразования волокон в тип I [13]. Более того, было продемонстрировано, что хроническая активация AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK) вызывает мышечную пластичность и преобразование в медленную окислительную миогенную программу, потенциально связанную с усиленной экспрессией PGC-1α [14]. Эти наблюдения показывают, что ось AMPK-SIRT1-PGC-1α может способствовать медленному окислительному фенотипу.

В последние годы растет понимание того, что в свиноводстве снижение уровня сырого протеина (CP) в рационе и добавление к нему первых четырех ограничивающих кристаллических аминокислот (лизина, метионина, треонина и триптофана) могут для уменьшения выведения азота и улучшения работы желудочно-кишечного тракта после отлучения от груди.Однако параллельно будет происходить нарушение роста поросят [15–17]. Таким образом, необходимо срочно определить следующие ограничивающие аминокислоты, которые могут поддерживать рост поросят, получающих рацион с низким содержанием белка.

Лейцин (Leu) представляет собой аминокислоту с разветвленной цепью (BCAA), которая также включает изолейцин (Ile) и валин (Val). Химическая структура Leu подобна таковой Ile и Val, и Leu конкурирует с Ile и Val за те же ферменты, которые катализируют первые две катаболические стадии [18]. Избыточное количество лей в рационе может усилить катаболизм всех BCAA и, следовательно, повысить потребности в питании Ile и Val [19].Следовательно, необходимо тщательно контролировать диетическое соотношение отдельных BCAA. Ранее мы сообщали, что поддержание диетического соотношения BCAA (Leu: Ile: Val) в пределах от 1: 0,25: 0,25 до 1: 0,75: 0,75 в рационах с низким содержанием белка (17% CP) способствовало улучшению показателей роста растущих свиней, облегчая абсорбция и использование свободных аминокислот, таким образом улучшая метаболизм белков и рост мышц. Эти эффекты даже сравнялись с эффектами, наблюдаемыми в группе положительного контроля (Leu: Ile: Val = 1: 0.51: 0,63, 20% CP) [20, 21]. Хотя влияние соотношения BCAA на метаболизм мышечного белка было изучено на молекулярном уровне [21], взаимосвязь между соотношением BCAA и типами мышечных волокон не была так подробно охарактеризована. Основываясь на этих наблюдениях, мы предположили, что эффекты диеты с низким содержанием белка (17% CP) с добавлением сбалансированных BCAA могут сравняться с эффектами диет с высоким содержанием белка на типы мышечных волокон у растущих свиней с помощью AMPK-SIRT1-PGC-1α. ось. По аналогии с метаболизмом мышечных белков очень важно получить обзор взаимосвязей между соотношением BCAA и сигнальными молекулами для типов мышечных волокон.

Пропорции типа миофибрилл longissimus dorsi, мышцы (LM), двуглавой мышцы бедра, мышцы (BM) и поясничной мышцы, мышцы (PM), различаются в зависимости от их анатомического расположения и, следовательно, у них разные метаболические свойства [22] . Процент окислительных (тип I и IIa) волокон в трех скелетных мышцах следующий: PM> BM> LM. Напротив, процент гликолитических (тип IIb) волокон в мышцах PM

РЕЗУЛЬТАТЫ

Концентрации глюкозы и инсулина в сыворотке

Как показано в таблице, концентрации глюкозы в сыворотке не различались между группами ( P > 0,05). Концентрации инсулина в сыворотке крови в группе 1: 1: 1 (17% CP) были такими же, как и в контрольной группе (группа PC, Leu: Ile: Val = 1: 0.51: 0,63, 20% CP), в то время как концентрации в других экспериментальных группах значительно увеличились ( P <0,05), и не было никакой разницы между тремя группами.

Таблица 2

Влияние соотношения BCAA в рационе на биохимические параметры сыворотки у растущих свиней ¹

Обилие мРНК генов изоформ MyHC

Мы проанализировали обилие мРНК MyHC I, IIa, IIx и IIb в LM, BM и PM свиней, получавших низкобелковые диеты с различными соотношениями BCAA. Как показано в таблице, количество мРНК MyHC I, IIa, IIx и IIb было самым высоким в BM по сравнению с LM и PM. В частности, содержание мРНК MyHC I, IIa, IIx и IIb в BM было на 19,58%, 84,37%, 78,83% и 23,49% выше, чем в LM ( P <0.05), соответственно, и был на 4,91%, 67,38%, 97,84% и 17,20% выше, чем в PM ( P <0,05), соответственно. Более того, по сравнению с контролем в экспериментальных группах наблюдались более высокие уровни содержания мРНК MyHC I и IIa , причем самые высокие значения наблюдались в группе 1: 0,25: 0,25 ( P <0,05). Хотя экспериментальные группы показали более высокое содержание мРНК MyHC IIx , чем контрольные, содержание мРНК MyHC IIx в экспериментальных группах постепенно снижалось с уменьшением соотношения BCAA в пище, при этом наименьшее значение наблюдалось в соотношении 1: 0.25: группа 0,25 ( P <0,05). Наблюдалось взаимодействие мышцы × диета для содержания мРНК MyHC IIa, IIx и IIb в мышцах разных типов волокон ( P <0,05).

Таблица 3

Влияние различных соотношений BCAA в рационах с низким содержанием белка на относительное содержание мРНК изоформы тяжелой цепи миозина (MyHC I, IIa, IIx и IIb) в скелетных мышцах с различным составом мышечных волокон у растущих свиней ¹

Содержание мРНК SIRT1, PGC-1α, UCP3 и GLUT4

Относительные уровни содержания мРНК SIRT1, PGC-1α, разобщающего белка 3 (UCP3) и транспортера глюкозы 4 (GLUT4) представлены в Стол .Обилие мРНК SIRT1, PGC-1α и UCP3 было самым высоким в BM и самым низким в LM, с промежуточным значением в PM ( P <0,05). Обилие мРНК GLUT4 было самым высоким в PM и самым низким в LM, с промежуточным значением в BM. Кроме того, содержание мРНК SIRT1 и UCP3 в 1: 0,75: 0,75, 1: 0,51: 0,63 и 1: 0,25: 0,25 было выше, чем в контроле ( P <0,05), с наибольшим Повышение скорости наблюдается в соотношении 1: 0.51: 0,63 (17% КП). Что касается содержания мРНК PGC-1α , группы 1: 0,75: 0,75 и 1: 0,51: 0,63 показали более высокое содержание по сравнению с контролем ( P <0,05). Содержание мРНК GLUT4 в группе 1: 0,75: 0,75 было выше, чем в других группах ( P <0,05), и ни одна из этих групп не достигла статистической значимости. Наблюдалось взаимодействие мышцы × диета для содержания мРНК SIRT1, PGC-1α, UCP3 и GLUT4 в мышцах с различными типами волокон ( P <0.05).

Таблица 4

Влияние различных соотношений BCAA в рационах с низким содержанием белка на относительное содержание мРНК ключевых молекул, участвующих в энергетическом метаболизме в скелетных мышцах различных типов волокон у растущих свиней ¹

Обилие белка

Как показано на рисунке, в LM обилие белка MyHC IIa и I был самым высоким — 1: 0.75: 0,75 и 1: 0,51: 0,63 (17% CP) и наименьшее значение в группе 1: 0,25: 0,25, с промежуточным значением в 1: 1: 1 и контроле ( P <0,05). Изменение содержания белка p-SIRT1 и p-AMPKα показало те же тенденции, что и у MyHC IIa и I . Содержание белка PGC-1α в группе 1: 0,25: 0,25 было таким же, как и в контроле ( P > 0,05), в то время как 1: 1: 1, 1: 0,75: 0,75 и 1: 0,51 : 0.63 (17% CP) группы не смогли довести содержание белка PGC-1α до того же уровня, который наблюдался в контрольной группе ( P <0,05). В BM (рисунок) содержание белка MyHC IIa и I в группе 1: 0,25: 0,25 не отличалось от такового в контроле, в то время как другие экспериментальные группы не смогли довести количество до того же уровня, что и в группе. контроль ( P <0,05). Содержание белка PGC-1α было самым высоким в соотношении 1: 0.51: 0,63 (17% CP) группа ( P <0,05), и другие экспериментальные группы существенно не отличались от контрольной. Обилие белка p-SIRT1 было самым высоким в группе 1: 0,75: 0,75 ( P <0,05), а другие экспериментальные группы существенно не отличались от контрольной группы. Обработка не влияла на содержание белка p-AMPKα ( P > 0,05). В PM (рисунок) экспериментальные группы имели тенденцию к увеличению содержания белка MyHC IIa и I , причем наибольшее увеличение наблюдалось в соотношении 1: 0.51: 0,63 (17% CP) группа ( P <0,05). Изменение содержания белка p-SIRT1 и p — AMPKα показало те же тенденции, что и у MyHC IIa и I . Содержание белка PGC-1α в группах 1: 1: 1 и 1: 0,25: 0,25 было таким же, как и в контроле ( P > 0,05), в то время как 1: 0,75: 0,75 и 1: 0,51: 0,63 (17% CP) группы не смогли довести содержание белка PGC-1α до того же уровня, который наблюдался в контрольной группе ( P <0.05).

Данные были нормализованы до значения соответствующего общего белка или внутреннего контрольного β-актина и выражены как среднее значение ± SE (n = 8). Значения в строке с разными надстрочными индексами значительно различаются ( P <0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ

Скелетная мышца, включая LM, BM и PM, представляет собой очень гетерогенную ткань, в основном состоящую из четырех типов миофибрилл: окислительных (I и IIa), промежуточных (IIx) и гликолитических (IIb) [22] .Существуют заметные различия в соотношении волокон между этими мышцами. LM свиньи имеет высокую долю волокон типа IIb и небольшую долю волокон типа I и классифицируется как гликолитическая скелетная мышца [23]. BM также в основном содержит волокна типа IIb, тогда как окислительный тип I в BM выше, чем в LM. Таким образом, BM классифицируется как оксидогликолитическая скелетная мышца. По сравнению с LM и BM, PM содержит относительно более высокий процент волокон типа I и более низкий процент волокон типа IIb и классифицируется как окислительные скелетные мышцы [24].Наши исследования показали, что содержание мРНК как окислительных, так и гликолитических изоформ особенно увеличивалось в BM свиней в ответ на лечение низкобелковыми диетами с различными соотношениями BCAA (1: 0,75: 0,75 ~ 0,25: 0,25), однако, по сравнению с LM и PM степень увеличения (103,95% и 72,29% соответственно) окислительных изоформ (I и IIa) в BM была выше, чем степень увеличения (78,83% и 17,20% соответственно) гликолитических изоформ (IIb) . Следовательно, трансформация гликолитических волокон в окислительные может происходить в BM в ответ на диетическое лечение.Фенотип мышечных волокон тесно связан с качеством мяса и здоровьем мышц. Более высокое количество волокон типа I и IIa связано с повышенной нежностью мяса [25] и обеспечивает защиту от инсулинорезистентности и метаболической дисрегуляции [7, 26]. Напротив, увеличение процента волокон типа IIb может увеличить потери стекания и сделать мясо более жестким [27]. Основываясь на этом, наши результаты показывают, что кормление диет с низким содержанием белка (17% CP) с различными соотношениями BCAA (1: 0,75: 0,75 ~ 0,25: 0,25) может стимулировать окисление мышц, что способствует улучшению качества мяса и здоровья мышц. .

Изменение типа волокна от гликолитического к окислительному в BM свиней согласуется с функцией AMPK в скелетных мышцах. Фермент AMPK является основным энергетическим сенсором миоцитов [28]. Мышцы, богатые волокнами типа IIb, могут иметь более высокую активность AMPK , чем мышцы, богатые волокнами типа I и IIa, для более эффективного или быстрого модулирования энергетических процессов, тем самым сохраняя энергию для активности АТФазы и затрат на напряжение. Следовательно, активность AMPK можно регулировать в соответствии с энергетическими потребностями различных типов мышечных волокон.Это указывает на тесную взаимосвязь между активностью AMPK и функцией мышц [29]. Хронические упражнения на мышах усиливают биогенез митохондрий и индуцируют переход скелетных мышц с гликолитических волокон в окислительные; эти переходы блокируются у AMPKα -неактивных мышей [30, 31]. Аналогичным образом, хроническая активация AMPK путем инъекции AICAR способствует переходу от быстрого к медленному типу волокон в скелетных мышцах кроликов и грызунов [14, 32]. Сообщения о влиянии AMPKα на трансформацию мышечных волокон в основном сосредоточены на грызунах, а связь между AMPKα и трансформацией мышечных волокон свиней не совсем понятна.Однако недавно сообщалось, что лечение матерью линолевой кислотой с пищей увеличивает количество мРНК AMPKα у поросят, которые имеют больше окислительных мышечных волокон [33]. Эти данные показывают, что AMPKα может быть связан с составом мышечных волокон свиней. В соответствии с предыдущими исследованиями мы обнаружили, что диеты с низким содержанием белка, дополненные различными соотношениями BCAA (1: 0,75: 0,75 ~ 1: 0,25: 0,25), специфически стимулировали активацию AMPK в BM, который имел больше окислительных мышечных волокон, чем LM. и личка.Напротив, другие исследования показали другие модели ответов. Например, предыдущие исследования показали подавление AMPK у крыс, получавших повышенное содержание Leu [34], или фосфорилирование AMPK было увеличено в ответ на высокую концентрацию BCAA, но сопровождалось воспалением [35]. Расхождения между этими результатами могут быть связаны с несколькими факторами, включая модель на животных и экспериментальные условия (например, соотношение BCAA). Хотя мы показываем потенциальную связь между соотношением BCAA и активацией AMPK, проксимальные механизмы, с помощью которых AMPK отвечает на соотношения BCAA, остаются неуловимыми.В целом, мРНК, специфичная для определенного типа мышечных волокон, и изобилие белка AMPKα могут способствовать переходу от гликолитических к окислительным волокнам в BM.

Сообщалось, что PGC-1α , расположенный ниже AMPK , был предложен как частично ответственный за эффекты, оказываемые AMPK на трансформацию мышечных волокон [3]. Эксперименты на мышах показали, что избыток PGC-1α приводит к усилению волокон типа I [13], тогда как пропорции волокон типа I имеют тенденцию к снижению у мышей с мышечно-специфическим нокаутом PGC-1α [36]. AMPK может модулировать PGC-1α напрямую или через SIRT1 [37]. В соответствии с обилием белка AMPK , обилие мРНК SIRT1 и PGC-1α было выше в BM у свиней, получавших низкобелковые диеты с различными соотношениями BCAA (1: 0,75: 0,75 ~ 1: 0,25: 0,25). Настоящие результаты предполагают, что диеты с низким содержанием белка, дополненные оптимальным соотношением BCAA, специфически повышают содержание AMPK в костном мозге растущих свиней и что AMPK может влиять на трансформацию мышечных волокон, модулируя содержание мРНК PGC-1α .Предыдущие исследования показали, что ось AMPK-SIRT1 , воспринимающая энергетический статус клетки, может модулировать тип мышечных волокон, воздействуя на митохондрии [38-40]. Функция митохондрий рассматривается как новый медиатор типа волокон скелетных мышц, и PGC-1α играет особенно важную роль в биогенезе и функции митохондрий [41]. Кроме того, митохондриальный биогенез участвует в роли Leu в энергетическом метаболизме [42]. Имеются убедительные доказательства того, что Leu (0,5 мМ) может усиливать биогенез митохондрий в миоцитах C2C12 и регулировать энергетический метаболизм скелетных мышц, модулируя количество SIRT1 и PGC-1α [43].Таким образом, предполагается, хотя еще не проверено в настоящем исследовании, что ось AMPK-SIRT1-PGC1a вносит вклад в изменения типа волокон скелетных мышц в ответ на диетическое лечение, влияя на биогенез и функцию митохондрий. Для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования.

В соответствии с типичным сдвигом типа волокон с быстрого на медленное, увеличение численности GLUT4 обычно происходит параллельно с активацией AMPK и PGC-1α , что приводит к усилению метаболизма глюкозы в мышцах и использованию энергии [ 44, 45].Более того, содержание белка GLUT4 и поглощение мышечной глюкозы увеличивались в ответ на активацию AMPK , особенно в быстро сокращающихся гликолитических мышцах, а не в медленно сокращающихся окислительных мышцах [46]. В отличие от этих предыдущих исследований, мы не наблюдали одновременного увеличения содержания GLUT4 и AMPKα в BM после диетического лечения. Вместо этого PM показал наибольшее содержание GLUT4 . Наши данные свидетельствуют о том, что способность усваивать глюкозу мышцами может быть улучшена, особенно в медленно сокращающихся окислительных мышцах.У грызунов содержание GLUT4 изначально больше в мышцах окислительного типа I по сравнению с мышцами гликолитического типа IIb [47]. В соответствии с этим наши результаты на свиньях показали, что окислительные PM содержат больше GLUT4 , чем окислительно-гликолитические BM и гликолитические LM, хотя активности AMPK и PGC-1α были значительно повышены в BM. Напротив, в других исследованиях были выявлены другие модели реакций в мышцах других видов. Исследования с использованием моделей на крысах и людях показывают, что уровень GLUT4 не всегда выше в типе I, чем в типе II [48].Сообщалось о более высоком уровне GLUT4 в волокнах типа IIb, чем в волокнах типа I и IIa в мышцах лошади [49]. Более того, некоторые исследования показывают, что существует небольшая взаимосвязь между содержанием GLUT4 и типом клетчатки, хотя тренировка с физической нагрузкой увеличивает уровень GLUT4 [50]. Следовательно, GLUT4 может быть больше связан с мышечной активностью, чем с изоформой MyHC , и точный механизм, с помощью которого AMPK модулирует характерное для типа мышечного волокна количество GLUT4 , остается неуловимым.

Сообщалось, что изобилие UCP3 тесно связано с метаболизмом глюкозы в скелетных мышцах. Избыточная экспрессия UCP3 в мышечных трубках L6 способствует поглощению глюкозы за счет увеличения набора переносчика глюкозы GLUT4 на поверхность клетки [51]. Было показано, что количество мРНК UCP3 и GLUT4 увеличивается параллельно после упражнений на выносливость [52]. Один из предложенных механизмов, с помощью которого UCP3 может влиять на поглощение глюкозы посредством транслокации GLUT4 , — через AMPK [53].Эксперименты на людях также показывают, что UCP3 экспрессируется более обильно в гликолитических мышечных волокнах типа IIb, чем в окислительных мышечных волокнах типа I [54]. В отличие от предыдущих результатов, мы обнаружили, что в наших экспериментальных условиях in vivo содержание мРНК UCP3 было самым высоким в окислительно-гликолитических скелетных мышцах (BM) и самым низким в гликолитических скелетных мышцах (LM) растущих свиней. Паттерн изобилия мРНК UCP3 был аналогичен паттерну изобилия белка AMPKα в скелетных мышцах.Однако количество мРНК GLUT4 не увеличивалось параллельно с UCP3 . Эксперименты на мышах также показывают, что сверхэкспрессия UCP3 снижает уровни глюкозы и инсулина в плазме [55]. Однако в настоящем исследовании не было отмечено различий в концентрациях глюкозы в сыворотке между всеми группами, а концентрации инсулина в сыворотке были увеличены у свиней, получавших рационы с различными соотношениями BCAA (1: 0,75: 0,75 ~ 1: 0,25: 0,25). Особенностью скелетных мышц является то, что они состоят из разных типов мышечных волокон с разной способностью реагировать на внешние раздражители [56].Следовательно, хотя причина этого несоответствия не ясна, возможно, что разница в экспериментальных подходах, таких как породы животных, упражнения или нет, а также диеты, могли способствовать наблюдаемой разнице. В целом, наши данные свидетельствуют о том, что активация AMPKα увеличивала уровни мРНК PGC-1α и содержания белка и, следовательно, увеличивала содержание UCP3 , особенно в оксидогликолитических скелетных мышцах (BM).

Таким образом, здесь мы продемонстрировали, что диеты с низким содержанием белка, дополненные оптимальным соотношением BCAA, т.е.е. 1: 0,75: 0,75-1: 0,25: 0,25, индуцировал трансформацию мышечных волокон из гликолитических в окислительные волокна, особенно в окислительно-гликолитических скелетных мышцах растущих свиней. Эти эффекты, вероятно, были связаны с активацией оси AMPK-SIRT1-PGC-1α . Кроме того, такое лечение также увеличивало содержание мРНК UCP3 в оксидогликолитических скелетных мышцах. Предполагается, что эта адаптация может быть связана с повышенной активностью AMPKα . С другой стороны, паттерн изобилия мРНК GLUT4 в выбранных мышцах может не зависеть от пути AMPK .

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Все процедуры, использованные в настоящем эксперименте, были одобрены комитетом по уходу за животными Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук.

Животные и рационы

Всего было отобрано сорок свиней (крупная белая × ландрас) со средним исходным весом (9,85 ± 0,35 кг) и случайным образом распределено по пяти режимам питания. Каждое лечение имело восемь повторов (n = 8). Животных содержали индивидуально в клетках.Рационы основывались на кукурузе и соевом шроте, а составы различались по количеству CP и AA (дополнительная таблица 1). Все диеты были обогащены лизином, метионином, треонином и триптофаном для обеспечения рекомендованных уровней в соответствии с Национальным исследовательским советом (NRC, [57]). Диеты группы положительного контроля (ПК) содержали 20% CP с соотношением Leu: Ile: Val 1: 0,51: 0,63 в соответствии с рекомендацией NRC 2012 года [57]. В четырех экспериментальных группах диетический уровень CP был снижен до 17%, а соотношение Leu: Ile: Val составляло 1: 1: 1, 1: 0.75: 0,75, 1: 0,51: 0,63 и 1: 0,25: 0,25 соответственно. Общее количество BCAA было одинаковым во всех вариантах лечения. Все экспериментальные диеты были составлены как изоэнергетические и удовлетворяли пищевым потребностям растущих свиней (дополнительная таблица 1). Свиньи кормились экспериментальным рационом ad libitum и имели неограниченный доступ к чистой питьевой воде. Эксперимент длился 45 дней.

Сбор образцов ткани

Перед убоем образцы крови из пункции яремной вены собирали в пробирки объемом 10 мл для определения биохимических показателей сыворотки крови.Сыворотку отделяли центрифугированием при 3000 g в течение 10 мин при 4 ° C, а затем хранили при -80 ° C до анализа. В конце теста на кормление все свиньи были голодны в течение ночи и забиты путем электрического оглушения (250 В, 0,5 А, в течение 5–6 секунд) и обескровливания, как описано в нашем предыдущем исследовании [58]. Сразу же образцы скелетных мышц, включая LM, BM и PM, были быстро вырезаны с левой стороны туши. Затем образцы помещали в 10% нейтральный забуференный формалин или помещали в жидкий азот и затем хранили при -80 ° C, соответственно, до дальнейшего анализа.

Измерение сывороточных концентраций глюкозы и инсулина

Концентрации сывороточного инсулина измеряли с использованием коммерческих наборов для ELISA (Cusabio Life Science Inc., Ухань, Китай). Концентрации циркулирующей глюкозы определяли с помощью коммерческого набора от CIBA Corning (Огайо, США).

Обратная транскрипция и количественная ПЦР в реальном времени

Обратную транскрипцию и количественную ПЦР в реальном времени проводили, как описано ранее [22, 58]. Вкратце, тотальную РНК экстрагировали из скелетных мышц с использованием реагента Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA).Праймеры для выбранных генов были сконструированы с помощью программы Oligo 6.0 (таблица). RT выполняли с использованием набора для обратной транскриптазы AMV (Promega). Относительные уровни экспрессии генов-мишеней определяли с помощью количественной ПЦР в реальном времени, выполняемой с помощью системы ПЦР ABI 7900 (ABI Biotechnology). Конечный объем реакционных смесей (20 мкл) содержал разбавленную комплементарную ДНК и SYBR Green I (молекулярные зонды) в качестве основного реагента ПЦР. Ген содержания в жилище β-актин использовали в качестве внутреннего контроля для нормализации экспрессии генов-мишеней.Относительную количественную оценку амплификации гена с помощью ОТ-ПЦР проводили с использованием значения порогового цикла (Ct). Относительную экспрессию генов-мишеней определяли методом 2 ^-∆∆Ct [58, 59].

Таблица 1

Праймеры, используемые для количественной ПЦР в реальном времени

Вестерн-блоттинг-анализ

Вестерн-блоттинг-анализ проводился в соответствии с нашими предыдущими исследованиями [22, 60, 61].Вкратце, образцы тканей (около 500-800 мг) измельчали ​​в жидком N2 для экстракции общего белка. Общий белок (примерно 30-50 мкг) отделяли восстановлением электрофореза в SDS-PAGE. Использовались следующие поликлональные антитела: анти- MyHC IIa (Santa Cruz Biotechnology, sc-71632), анти- MyHC I (Santa Cruz Biotechnology, sc-53089), анти- PGC-1α (Cell Signaling). Technology, Danvers, MA; # 4259), антифосфор (p) — AMPKα (Cell Signaling Technology, Danvers, MA; # 2535), всего (t) — AMPKα (Cell Signaling Technology, Danvers, MA; № 2532S), анти-p- SIRT1 (Cell Signaling Technology, Danvers, MA; № 2314), t- SIRT1 Cell Signaling Technology, Danvers, MA; # 2310S) и анти-β-актин (Santa Cruz Biotechnology, sc-47778).Вторичные антитела (козий анти-кроличий IgG: ZSGB-BIO, ZB-2301; козий анти-мышиный IgG: ZSGB-BIO, ZB-2305) использовали (1: 5000) в течение 1 ч при комнатной температуре. Полосы белка визуализировали с использованием хемилюминесцентного реагента (Pierce, Rockford, USA) с системой ChemiDoc XRS (Bio-Rad, Philadelphia, PA, USA). Мы количественно оценили полученные сигналы с помощью программного обеспечения Alpha Imager 2200 (Alpha Innotech Corporation, Калифорния, США) и нормализовали данные со значением соответствующего общего белка или внутреннего контроля.

Статистический анализ

Данные о параметрах сыворотки и размере волокон, полученные в этом исследовании, анализировали с помощью одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием программного обеспечения SAS 8.2 (Кэри, Северная Каролина, США) с последующим тестом множественного сравнения Дункана. Другие данные в настоящем исследовании были получены с помощью дисперсионного анализа с использованием общих процедур линейной модели SAS, подходящих для факторного плана 2 × 2 (SAS Inc., Кэри, Северная Каролина). Статистическая модель включала влияние мышц (LM, BM или PM), диеты (1: 0.51: 0,63 (20% CP), 1: 1: 1 (17% CP), 1: 0,75: 0,75 (17% CP), 1: 0,51: 0,63 (17% CP) и 1: 0,25: 0,25 (17% CP). % CP)) и их взаимодействия. Различия между видами лечения оценивали с помощью теста Тьюки. Результаты представлены как средние значения со стандартными ошибками. Различия между значимыми средними считались статистически разными при P <0,05 и тенденцией к значимости при P <0,10.

Чтобы просмотреть дополнительные материалы к этой статье, перейдите по ссылке https: //.springer.com/article/10.1007/s00726-016-2223-2

ТАБЛИЦА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Выражение признательности

Это исследование финансировалось Национальной программой фундаментальных исследований Китая (2013CB127305), основным проектом провинции Хунань (2015NK1002). ), Китайская система сельскохозяйственных исследований (CARS-35), научно-технические проекты провинции Хунань (2017RS3058, 2016SK3022), Ассоциация содействия молодежным инновациям CAS (2016326), Проект молодежной инновационной группы ISA, CAS (2017QNCXTD_ZCS), ключевой Проект плана исследований и разработок провинции Хунань (2016NK2170) и Национального министерства науки и технологий (2014BAD08B11).

Сокращения