Ученые создали мышечные импланты, способные имитировать эффект тренировок
Технология мышечных имплантов, успешно испытанная на мышах, в будущем может помочь пожилым людям, пациентам с хроническими заболеваниями и тем, кто длительное время не может полноценно заниматься физическими упражнениями. В экспериментах у животных увеличились мышечная масса и сила, а у пожилых мышей также была выше плотность костей.
Источник: Ziad M. El-Zaatari/Science Photo Library. Трансплантация мышечных клеток приводит к улучшению когнитивных и физических показателей у мышей
МОСКВА, 27 августа /Новости науки/. Ученые создали сокращающиеся импланты из мышечных клеток, которые в будущем могут помочь предотвращать потерю мышечной массы у людей, неспособных полноценно заниматься физическими упражнениями. Испытания на мышах показали увеличение мышечной массы и силы, а у пожилых животных — более высокую плотность костей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Aging.
Разработка пока представляет собой подтверждение работоспособности самой идеи и испытана только на животных. Если полученные результаты в дальнейшем удастся перенести на людей, такие импланты потенциально смогут использоваться при потере мышечной массы, связанной со старением, хроническими заболеваниями и длительным пребыванием в постели.
Потеря мышечной массы затрагивает многих людей, особенно пожилых, при этом одним из основных способов противодействовать ей остаются физические упражнения. Однако именно те, кому физическая активность необходима больше всего, нередко не могут полноценно заниматься ею.
«Люди, которым физические упражнения нужны больше всего, часто оказываются теми, кто не способен ими заниматься», — отметил один из авторов исследования.
Для создания имплантов специалисты извлекли стволовые клетки из четырехглавых мышц мышей, выделили их и вырастили в лаборатории мышечные клетки. Затем клетки вводили под кожу на спине животных. Каждая мышь получала собственные клетки, чтобы иммунная система не отторгла трансплантат.
После пересадки клетки сформировали возле места введения организованную мышечную ткань. Она постоянно сокращалась, а в ней развивались кровеносные сосуды. Такие импланты, получившие название миографтов, сохранялись в организме животных несколько месяцев.
У взрослых мышей в возрасте от восьми до десяти недель с миографтами мышечные волокна оказались толще, чем у животных без имплантов. В мышцах также обнаружили изменения, указывающие на снижение воспаления и накопления жира.
Отдельно технологию проверили на пожилых мышах возрастом около полутора лет. Через восемь недель после пересадки доля безжировой массы у животных с имплантами была выше, чем у контрольной группы. Через 15 недель у них также зафиксировали более высокую плотность костей. Пожилые мыши с миографтами лучше справлялись и с тестами физической активности: они могли пробежать большее расстояние и демонстрировали большую силу хвата.
Еще одну группу мышей кормили пищей с высоким содержанием жиров, чтобы вызвать ожирение. Через 16 недель у животных с имплантами доля безжировой массы была выше, а жировой — ниже, чем у мышей без миографтов. У них также отмечались более низкий уровень глюкозы в крови и менее выраженное повышение уровня холестерина.
Наличие имплантов было связано и с менее выраженными признаками системного воспаления, включая меньшее количество лейкоцитов. Кроме того, у животных отмечались более низкий уровень триглицеридов, меньшее повреждение печени и более высокие энергозатраты по сравнению с контрольной группой.
У пожилых мышей миографты также были связаны с изменениями результатов когнитивного теста. В лабиринте животные с имплантами проводили больше времени, исследуя незнакомые участки, чем мыши без трансплантатов.
При этом возможность применения технологии у людей пока не доказана. Как заявляют исследователи, для получения у человека результатов, сопоставимых с наблюдавшимися у мышей, вероятно, понадобилось бы несколько мышечных имплантов в разных частях тела. Для пожилых, ослабленных или прикованных к постели людей необходимость нескольких инвазивных процедур может оказаться нежелательной, хотя именно эти группы потенциально могут получить наибольшую пользу от технологии, воспроизводящей некоторые эффекты физических нагрузок.
Разработка пока представляет собой подтверждение работоспособности самой идеи и испытана только на животных. Если полученные результаты в дальнейшем удастся перенести на людей, такие импланты потенциально смогут использоваться при потере мышечной массы, связанной со старением, хроническими заболеваниями и длительным пребыванием в постели.
Потеря мышечной массы затрагивает многих людей, особенно пожилых, при этом одним из основных способов противодействовать ей остаются физические упражнения. Однако именно те, кому физическая активность необходима больше всего, нередко не могут полноценно заниматься ею.
«Люди, которым физические упражнения нужны больше всего, часто оказываются теми, кто не способен ими заниматься», — отметил один из авторов исследования.
Для создания имплантов специалисты извлекли стволовые клетки из четырехглавых мышц мышей, выделили их и вырастили в лаборатории мышечные клетки. Затем клетки вводили под кожу на спине животных. Каждая мышь получала собственные клетки, чтобы иммунная система не отторгла трансплантат.
После пересадки клетки сформировали возле места введения организованную мышечную ткань. Она постоянно сокращалась, а в ней развивались кровеносные сосуды. Такие импланты, получившие название миографтов, сохранялись в организме животных несколько месяцев.
У взрослых мышей в возрасте от восьми до десяти недель с миографтами мышечные волокна оказались толще, чем у животных без имплантов. В мышцах также обнаружили изменения, указывающие на снижение воспаления и накопления жира.
Отдельно технологию проверили на пожилых мышах возрастом около полутора лет. Через восемь недель после пересадки доля безжировой массы у животных с имплантами была выше, чем у контрольной группы. Через 15 недель у них также зафиксировали более высокую плотность костей. Пожилые мыши с миографтами лучше справлялись и с тестами физической активности: они могли пробежать большее расстояние и демонстрировали большую силу хвата.
Еще одну группу мышей кормили пищей с высоким содержанием жиров, чтобы вызвать ожирение. Через 16 недель у животных с имплантами доля безжировой массы была выше, а жировой — ниже, чем у мышей без миографтов. У них также отмечались более низкий уровень глюкозы в крови и менее выраженное повышение уровня холестерина.
Наличие имплантов было связано и с менее выраженными признаками системного воспаления, включая меньшее количество лейкоцитов. Кроме того, у животных отмечались более низкий уровень триглицеридов, меньшее повреждение печени и более высокие энергозатраты по сравнению с контрольной группой.
У пожилых мышей миографты также были связаны с изменениями результатов когнитивного теста. В лабиринте животные с имплантами проводили больше времени, исследуя незнакомые участки, чем мыши без трансплантатов.
При этом возможность применения технологии у людей пока не доказана. Как заявляют исследователи, для получения у человека результатов, сопоставимых с наблюдавшимися у мышей, вероятно, понадобилось бы несколько мышечных имплантов в разных частях тела. Для пожилых, ослабленных или прикованных к постели людей необходимость нескольких инвазивных процедур может оказаться нежелательной, хотя именно эти группы потенциально могут получить наибольшую пользу от технологии, воспроизводящей некоторые эффекты физических нагрузок.
