В ходе недавнего исследования ученые провели пересадку мышечных клеток под кожу грызунам, что привело к формированию дополнительной ткани, постоянно сокращающейся. Полученные результаты продемонстрировали увеличение мышечной массы, повышение функциональности мышц и замедление возрастных процессов, включая подавление некоторых признаков нейродегенерации. В перспективе данная методика может имитировать эффект физической активности у людей с ограниченными возможностями.

В научной литературе скелетную мышечную ткань — обладающую эластичностью, способную к сокращению под воздействием нервных импульсов — рассматриваютизвестна не только как компонент опорно-двигательного аппарата, но и как эндокринный орган. Сокращение мышечных волокон сопровождается выработкой и высвобождением сигнальных молекул, известных как миокины. Эти соединения участвуют в межтканистом взаимодействии, а также оказывают влияние на метаболизм, иммунную систему, печень, сосудистую систему и головной мозг.

Интенсивность работы мышц возрастает при увеличении физической активности. В частности, во время тренировок сокращающиеся мышечные волокна начинают вырабатывать больше сигнальных веществ, оказывающих положительное воздействие на функционирование органов и систем организма. В связи с этим, в ряде государств медицинские работники признают значимость физической культуры для сохранения здоровья и советуют пожилым людям регулярно ей заниматься.

Тем не менее, для людей, страдающих серьезными травмами, параличом или хроническими заболеваниями, полноценные физические нагрузки часто недоступны. Длительное отсутствие двигательной активности может спровоцировать атрофию мышечной ткани.

Медицинские специалисты на протяжении длительного времени стремятся оказать помощь таким пациентам посредством медикаментозного лечения и электростимуляции. Однако, существующие препараты пока не способны инициировать сложный каскад реакций, свойственный естественному сокращению мышц. Электростимуляция действительно вызывает мышечные сокращения, но требует использования специализированного оборудования и регулярного проведения процедур, что создает определенные неудобства.

Группа китайских исследователей в области регенеративной медицины во главе с Нг Ши-Чаном ( Ng Shyh-Chang) Китайская академия наук выбрала иной подход. Исследователи предприняли попытку разработки «живого мышечного модуля», предназначенного для имитации эффектов физической активности без необходимости традиционных тренировок.

Чан и его соавторы извлекли миосателлитные клетки у живых мышей, расположенные между мышечными волокнами и их базальной мембраной, выполняющие роль стволовых клеток у грызунов. Затем эти клетки были культивированы в лабораторных условиях, где они дифференцировались в зрелые мышечные клетки. После этого ученые имплантировали приблизительно шесть миллионов таких клеток под кожу мышам, и внутри организма из них сформировалась зрелая мышечная ткань, способная к непрерывным сокращениям (даже во время сна). Полученный трансплантат по структуре и характеристикам был близок к естественной скелетной мышечной ткани.

Для достижения желаемого результата недостаточно просто выполнить пересадку клеток – необходимо обеспечить их выживание, интеграцию с тканями организма, поступление кислорода и питательных веществ, а также сохранение функциональности, что и удалось реализовать китайским ученым.

Последующие исследования выявили, что небольшой объем постоянно активной мышечной ткани обладает способностью оказывать общее воздействие на организм. У животных, которым был пересажен мышечный материал, наблюдался прирост общей мышечной массы, повышение эффективности работы мышц и физической работоспособности, а также изменения в показателях иммунной системы. Эти животные демонстрировали повышенную физическую силу и выносливость по сравнению с контрольной группой.

Примечательно, что положительный эффект наблюдался и у пожилых мышей с имплантированным трансплантатом, чей возраст составлял 18 месяцев. У этих животных зафиксировали увеличение общей мышечной массы, улучшение функциональных возможностей мышц, а также замедление проявления некоторых возрастных изменений в иммунной системе и печени.

В ходе отдельных экспериментов было установлено, что трансплантат способствует подавлению определенных признаков нейродегенерации. У старых грызунов с искусственно спровоцированным ожирением дополнительная мышечная ткань уменьшила проявления повреждения печени и снизила уровень воспаления. Кроме того, эти животные продемонстрировали лучшие результаты в поведенческом тесте: они быстрее проходили лабиринт, что свидетельствует об улучшении когнитивных функций.

Проведение экспериментов на животных продолжалось не менее 81 дня. В течение этого времени не было выявлено признаков роста опухолей в пересаженных тканях.

В дальнейшем ученые намерены протестировать разработанную технологию на людях, страдающих спинальной мышечной атрофией. При условии подтверждения безопасности и эффективности метода, мышечный трансплантат может стать ценным дополнением к методам восстановления функций организма.

Важно подчеркнуть, что данный подход не предполагает полной замены физических упражнений. Регулярные тренировки оказывают комплексное воздействие на различные системы организма: стимулируют работу сердечно-сосудистой системы, укрепляют нервно-мышечный аппарат и создают механическую нагрузку на кости. Подкожный мышечный трансплантат способен воспроизводить лишь некоторые из этих сигналов и эффектов.

Научная работа опубликована в журнале Nature Aging.