November 24, 2020

Damaged muscles don’t just die, they regenerate themselves

While attempting to identify the proteins that activate satellite cells, they found that metabolic enzymes, such as GAPDH.

एक सुसंस्कृत प्रणाली में एक मांसपेशी क्षति मॉडल का निर्माण करते समय, जापान में कुमामोटो विश्वविद्यालय और नागासाकी विश्वविद्यालय के बीच एक शोध सहयोग ने पाया है कि टूटी हुई मांसपेशी फाइबर से लीक होने वाले घटक “उपग्रह” मांसपेशी स्टेम कोशिकाओं को सक्रिय करते हैं।

उपग्रह कोशिकाओं को सक्रिय करने वाले प्रोटीन की पहचान करने का प्रयास करते हुए, उन्होंने पाया कि चयापचय एंजाइम, जैसे कि GAPDH, तेजी से सक्रिय निष्क्रिय उपग्रह कोशिकाओं और त्वरित मांसपेशियों की चोट पुनर्जनन को सक्रिय करता है।

यह एक उच्च तर्कसंगत और कुशल पुनर्जनन तंत्र है जिसमें क्षतिग्रस्त मांसपेशी खुद ही उपग्रह कोशिकाओं को सक्रिय करती है जो पुनर्जनन प्रक्रिया शुरू करती हैं।

कंकाल की मांसपेशी संकुचनशील मांसपेशी फाइबर के बंडलों से बनी होती है और प्रत्येक मांसपेशी फाइबर उपग्रह कोशिकाओं से घिरा होता है – मांसपेशी स्टेम कोशिकाएं जो नए मांसपेशी फाइबर का उत्पादन कर सकती हैं। इन उपग्रह कोशिकाओं के काम के लिए धन्यवाद, मांसपेशियों के तंतुओं को गहन अभ्यास के दौरान चोट या फटने के बाद भी पुनर्जीवित किया जा सकता है।

स्ट्रेंथ ट्रेनिंग के दौरान विकासात्मक चरणों और मांसपेशियों की अतिवृद्धि के दौरान उपग्रह कोशिकाएं मांसपेशियों की वृद्धि में आवश्यक भूमिका निभाती हैं। हालांकि, दुर्दम्य मांसपेशियों की बीमारियों में जैसे पेशी डिस्ट्रोफी और उम्र से संबंधित मांसपेशियों की नाजुकता (सार्कोपेनिया), उपग्रह कोशिकाओं की संख्या और कार्य घट जाती है। इसलिए मांसपेशियों के पुनर्जनन चिकित्सा में उपग्रह कोशिकाओं के नियामक तंत्र को समझना महत्वपूर्ण है।

परिपक्व कंकाल की मांसपेशी में, उपग्रह कोशिकाएं आमतौर पर निष्क्रिय स्थिति में मौजूद होती हैं। मांसपेशियों की चोट के बाद उत्तेजना होने पर, उपग्रह कोशिकाएं तेजी से सक्रिय होती हैं और बार-बार फैलती हैं। बाद के मायोजेनेसिस के दौरान, वे मौजूदा मांसपेशी फाइबर के साथ या एक साथ फ्यूज करके मांसपेशी फाइबर को अलग करते हैं और पुन: उत्पन्न करते हैं। इन तीन चरणों में से (उपग्रह सेल सक्रियण, प्रसार, और मांसपेशी विभेदन), पहले चरण को कैसे सक्रिय किया जाता है, इसके बारे में बहुत कम लोगों को पता है।

चूंकि मांसपेशी फाइबर के क्षतिग्रस्त होने पर उपग्रह कोशिकाएं सक्रिय होती हैं, इसलिए शोधकर्ताओं ने परिकल्पना की कि मांसपेशियों की क्षति ही सक्रियण को गति दे सकती है। हालांकि, मांसपेशियों की चोट के पशु मॉडल में यह साबित करना मुश्किल है, इसलिए उन्होंने एक सेल संस्कृति मॉडल का निर्माण किया जिसमें माउस मांसपेशी ऊतक से पृथक एकल मांसपेशी फाइबर, शारीरिक रूप से क्षतिग्रस्त और नष्ट हो गए थे।

इस चोट के मॉडल का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि घायल मांसपेशी फाइबर सक्रिय उपग्रह कोशिकाओं से लीक होने वाले घटक, और सक्रिय कोशिकाएं कोशिका विभाजन के G1 प्रारंभिक चरण में प्रवेश करती हैं। इसके अलावा, क्षतिग्रस्त घटकों को हटाए जाने पर सक्रिय कोशिकाएं निष्क्रिय अवस्था में लौट आती हैं, जिससे यह पता चलता है कि क्षतिग्रस्त घटक सक्रियण स्विच के रूप में कार्य करते हैं।

शोध टीम ने टूटी हुई मांसपेशियों के तंतुओं के बाद लीक हुए घटकों को “डैमेज्ड मायोफाइबर-व्युत्पन्न कारक” (डीएमडीएफ) नाम दिया, और मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके उनकी पहचान की। अधिकांश पहचाने गए प्रोटीन मेटाबॉलिक एंजाइम थे, जिनमें ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम जैसे कि जीएपीडीएच, और मांसपेशी विचलन एंजाइम शामिल हैं जो मांसपेशियों के विकारों और बीमारियों के लिए बायोमार्कर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

GAPDH को एक “मूनलाइटिंग प्रोटीन” के रूप में जाना जाता है जिसमें ग्लाइकोलाइसिस में अपने मूल कार्य के अलावा अन्य भूमिकाएं होती हैं, जैसे कि कोशिका मृत्यु नियंत्रण और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया मध्यस्थता। इसलिए शोधकर्ताओं ने उपग्रह सेल सक्रियण पर GAPDH सहित DMDF के प्रभावों का विश्लेषण किया और पुष्टि की कि एक्सपोज़र G1 चरण में उनके प्रवेश के परिणामस्वरूप हुआ। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने माउस कंकाल की मांसपेशी में GAPDH को इंजेक्ट किया और बाद में दवा-प्रेरित मांसपेशी क्षति के बाद त्वरित उपग्रह सेल प्रसार का अवलोकन किया।

ये परिणाम बताते हैं कि डीएमडीएफ में निष्क्रिय उपग्रह कोशिकाओं को सक्रिय करने और चोट के बाद तेजी से मांसपेशियों के उत्थान को प्रेरित करने की क्षमता है। वह तंत्र जिसके द्वारा टूटी हुई मांसपेशी उपग्रह कोशिकाओं को सक्रिय करती है, एक अत्यधिक प्रभावी और कुशल ऊतक पुनर्जनन तंत्र है।

“इस अध्ययन में, हमने एक नई मांसपेशी चोट-पुनर्जनन मॉडल का प्रस्ताव रखा। हालाँकि, डीएमडीएफ सक्रिय उपग्रह कोशिकाओं के विस्तृत आणविक तंत्र भविष्य के अनुसंधान के लिए एक अस्पष्ट मुद्दा बना हुआ है। उपग्रह सेल सक्रियण के अलावा, DMDF चांदनी के कार्यों में विविधता होने की उम्मीद है, “अध्ययन के नेता एसोसिएट प्रोफेसर यूसुको ओनो ने कहा।

“हाल के अध्ययनों से पता चला है कि कंकाल की मांसपेशी विभिन्न कारकों को गुप्त करती है जो अन्य अंगों और ऊतकों को प्रभावित करती हैं, जैसे कि मस्तिष्क और वसा, रक्तप्रवाह में, इसलिए यह संभव हो सकता है कि DMDFs रक्त परिसंचरण में घायल मांसपेशी और अन्य अंगों के बीच संबंध में शामिल हों। । हम मानते हैं कि DMDF के कार्यों का और अधिक विस्तार कुछ मांसपेशियों के रोगों की विकृति को स्पष्ट कर सकता है और नई दवाओं के विकास में मदद कर सकता है, ”ओनो ने कहा।

(यह कहानी पाठ के संशोधनों के बिना एक वायर एजेंसी फीड से प्रकाशित हुई है।)

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