Жжение в ногах при длительном спуске с крутого склона знакомо всем. Это вызвано микроразрывами в клеточной мембране наших мышечных волокон. Эти отверстия в клеточных оболочках должны быть закрыты как можно скорее, иначе мышечные клетки отомрут. Исследователи из KIT смогли наблюдать за этим процессом восстановления с помощью микроскопии высокого разрешения в реальном времени. Проходит всего несколько секунд, прежде чем белки внутри поврежденной клетки сформируют восстанавливающую заплату, которая окончательно закроет дыру в мембране. Исследователи из KIT теперь продемонстрировали, что клетки-мусорщики, перемещающиеся внутри мышцы, фактически выполняют нанохирургию, чтобы позже удалить этот ремонтный пластырь и восстановить нормальную структуру клеточной мембраны.
Клетки наших скелетных мышц имеют эффективные механизмы для восстановления разрывов в их клеточных мембранах. Эти разрывы происходят из-за механического напряжения, которому мы подвергаем свои мышцы даже при выполнении здоровых упражнений. Клеточная мембрана является важным барьером, необходимым для правильного функционирования и выживания клеток. Если этот барьер разрушается и не может быть быстро восстановлен, мышечная клетка умирает, что приводит к потере мышечной массы. Люди, чьи репарационные белки, т.е. дисферлин, не работают должным образом, развивается атрофия мышц, что приводит к тяжелейшей инвалидности и преждевременной смерти.
В рамках проекта междисциплинарного сотрудничества исследовательской группы KIT под руководством Уве Стрэле и Герда Ульриха Нинхауса аспиранты Фолькер Миддел и Лу Чжо разработали новые методы наблюдения процессов восстановления мембран со сверхвысоким разрешением в режиме реального времени у человека. клетках и в мышечных клетках эмбрионов рыбок данио. Они доказали, что пластырь репарации, собирающийся из белков репарации, таких как дисферлин или аннексины, также накапливает липид фосфатидилсерина. Фосфатидилсерин - известная закуска для клеток-мусорщиков, так называемых макрофагов.
Исследователи KIT представили фильм, который показывает, как макрофаги действительно прикрепляются к восстанавливающему пластырю и съедают его. Только после удаления пластыря клеточная оболочка полностью восстанавливается. Таким образом, репарация мембраны в мышечных волокнах требует, помимо образования участков репарации в поврежденной клетке, помощи макрофагов, блуждающих внутри мышцы. Исследователи также продемонстрировали, что короткая аминокислотная последовательность в белке репарации дисферлина отвечает за транспорт фосфатидилсерина. Примечательно, что есть больные миопатией, у которых имеется дефект именно в этой последовательности белка дисферлина. Таким образом, новые результаты могут способствовать разработке методов лечения мышечной атрофии.