МЕХАНИЗМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ЭКСПРЕССИИ МЕДЛЕННОГО МИОЗИНА В ВОЛОКНАХ ПОСТУРАЛЬНОЙ МЫШЦЫ ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ОПОРНЫХ АФФЕРЕНТОВ НА ФОНЕ ГРАВИТАЦИОННОЙ РАЗГРУЗКИ
PDF

Ключевые слова

камбаловидная мышца
антиортостатическое вывешивание
миозиновый фенотип
медленная изоформа ТЦМ
SOX6
ген myh7b

Как цитировать

Шарло, К. А., LvovaИ. Д., Тыганов, С. А., & Шенкман, Б. С. (2019). МЕХАНИЗМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ЭКСПРЕССИИ МЕДЛЕННОГО МИОЗИНА В ВОЛОКНАХ ПОСТУРАЛЬНОЙ МЫШЦЫ ПРИ СТИМУЛЯЦИИ ОПОРНЫХ АФФЕРЕНТОВ НА ФОНЕ ГРАВИТАЦИОННОЙ РАЗГРУЗКИ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(12), 1561–1570. https://doi.org/10.1134/S0869813919120094

Аннотация

Цель работы состояла в исследовании роли опорной афферентации в поддержании функционирования сигнальных механизмов, обеспечивающих экспрессию генов, характерных для «медленного» окислительного типа волокон при функциональной разгрузке постуральной камбаловидной мышцы. Для анализа эффектов опоры применялась механическая опорная стимуляция. Самцы крыс Вистар были разделены на шесть групп по 8 животных в каждой: две группы виварного контроля (C), группы, подвергнутые разгрузке задних конечностей на протяжении 1 суток (1HS) и 3 суток (3HS), и группы разгрузки, сопровождавшейся опорной стимуляцией 1HS+МСО; 3HS+МСО. Животные из групп опорной стимуляции в течение 4-х ч в сутки на протяжении эксперимента получали опорную стимуляцию стоп по схеме, имитирующей нормальную ходьбу животного. В группе с опорной стимуляцией в сравнении с группой чистого вывешивания уже на первые сутки было предотвращено снижение экспрессии мРНК «медленной» изоформы ТЦМ I, а также мРНК гена myh7b, являющегося блокатором транскрипционных репрессоров генов «медленного» фенотипа скелетной мышцы. После третьих суток эксперимента экспрессия медленной изоформы ТЦМ и мРНК гена myh7b в группе с опорной стимуляцией достоверно превышала значения экспрессии в группе 3HS, экспрессия транскрипционного репрессора SOX6, достоверно повышенная в группе чистого вывешивания, в группе 3HS+МСО не отличалась от контроля. Таким образом, механическая стимуляция опорных зон стопы предотвращает инактивацию сигнального пути ТЦМ I/myh7b/SOX6 при гравитационной разгрузке, способствуя предотвращению трансформации миозинового фенотипа в «быструю» сторону.

https://doi.org/10.1134/S0869813919120094
PDF

Литература

Schiaffino S., Reggiani C. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiol. Rev. 91(4): 1447-1531. 2011.

Friedman R. C., Farh K. K., Burge C. B., Bartel D. P. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Res. 19(1): 92-105. 2009.

Fabian M. R., Sonenberg N., Filipowicz W. Regulation of mRNA translation and stability by microRNAs. Annu. Rev. Biochem. 79 (351-379). 2010.

Iwakawa H. O., Tomari Y. The Functions of MicroRNAs: mRNA Decay and Translational Repression. Trends Cell Biol. 25(11): 651-665. 2015.

Van Rooij E., Quiat D., Johnson B. A., Sutherland L. B., Qi X., Richardson J. A., Kelm R. J., Jr., Olson E. N. A family of microRNAs encoded by myosin genes governs myosin expression and muscle performance. Dev. Cell. 17(5): 662-673. 2009.

McCarthy J. J., Esser K. A., Peterson C. A., Dupont-Versteegden E. E. Evidence of MyomiR network regulation of beta-myosin heavy chain gene expression during skeletal muscle atrophy. Physiol. Genomics. 39(3): 219-226. 2009.

Ji J., Tsika G. L., Rindt H., Schreiber K. L., McCarthy J. J., Kelm R. J., Jr., Tsika R. Puralpha and Purbeta collaborate with Sp3 to negatively regulate beta-myosin heavy chain gene expression during skeletal muscle inactivity. Mol. Cell. Biol. 27(4): 1531-1543. 2007.

Xu M., Chen X., Chen D., Yu B., Li M., He J., Huang Z. MicroRNA-499-5p regulates skeletal myofiber specification via NFATc1/MEF2C pathway and Thrap1/MEF2C axis. Life Sci. 215:236-245. 2018.

Hatazawa Y., Minami K., Yoshimura R., Onishi T., Manio M. C., Inoue K., Sawada N., Suzuki O., Miura S., Kamei Y. Deletion of the transcriptional coactivator PGC1alpha in skeletal muscles is associated with reduced expression of genes related to oxidative muscle function. Biochem. Biophys. Res. Commun. 481 (3-4): 251-258. 2016.

Templeton G. H., Sweeney H. L., Timson B. F., Padalino M., Dudenhoeffer G. A. Changes in fiber composition of soleus muscle during rat hindlimb suspension. J. Appl. Physiol. (1985). 65(3): 1191-1195. 1988.

De-Doncker L., Picquet F., Falempin M. Effects of cutaneous receptor stimulation on muscular atrophy developed in hindlimb unloading condition. J Appl Physiol (1985). 89(6): 2344-2351. 2000.

Kozlovskaya B. S. Cellular Responses of Human Postural Muscle to Dry Immersion. Front Physiol. 2019.

Kozlovskaya I. D., Grigorieva L., Kirenskaya A., Kreydich Yr. Gravitational mechanisms in the motor system. Studies in real and simulated weightlessness. Stance and motion Eds. Gurfinkel V. S., Ioffe M. Ye. N.Y. J.Massion Plenum. 37-48. 1988.

Litvinova K. S., Vikhlyantsev I. M., Kozlovskaya I. B., Podlubnaya Z. A., Shenkman B. S. Effects of artificial support stimulation on fiber and molecular characteristics of soleus muscle in men exposed to 7-day dry immersion. J. Gravit. Physiol. 11(2): 131-132. 2004.

Shigueva T. A., Zakirova A. Z., Tomilovskaya E. S., Kozlovskaya I. B. [Effect of support deprivation on the sequence of motor units recruiting]. Aviakosm. Ekolog. Med. 47(3): 50-53. 2013.

Morey-Holton E. R., Globus R. K. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. J. Appl. Physiol. (1985). 92(4): 1367-1377. 2002.

Danos O., Davies K., Lehn P., Mulligan R. The ARRIVE guidelines, a welcome improvement to standards for reporting animal research. J. Gene Med. 12(7): 559-560. 2010.

Giger J. M., Bodell P. W., Zeng M., Baldwin K. M., Haddad F. Rapid muscle atrophy response to unloading: pretranslational processes involving MHC and actin. J. Appl. Physiol. (1985). 107(4): 1204-1212. 2009.

Vilchinskaya N. A., Mochalova E. P., Nemirovskaya T. L., Mirzoev T. M., Turtikova O. V., Shenkman B. S. Rapid decline in MyHC I(beta) mRNA expression in rat soleus during hindlimb unloading is associated with AMPK dephosphorylation. J. Physiol. 595(23): 7123-7134. 2017.

Lomonosova Y. N., Turtikova O. V., Shenkman B. S. Reduced expression of MyHC slow isoform in rat soleus during unloading is accompanied by alterations of endogenous inhibitors of calcineurin/NFAT signaling pathway. J. Muscle Res. Cell Motil. 37(1-2): 7-16. 2016.

Stevens L., Gohlsch B., Mounier Y., Pette D. Changes in myosin heavy chain mRNA and protein isoforms in single fibers of unloaded rat soleus muscle. FEBS Lett. 463(1-2): 15-18. 1999.

Григорьев А. И., Шенкман Б. С. Роль опорной афферентации в организации тонической мышечной системы. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 90(5): 508-521. 2004.[ Grigor'ev A. I., Shenkman B. S. The role of supporting afferentation in the organization of the tonic muscular system. Russ. J. Physiol. 90(5): 508-521. 2004. (In Russ.)].

Yokoyama S., Ohno Y., Egawa T., Yasuhara K., Nakai A., Sugiura T., Ohira Y., Yoshioka T., Okita M., Origuchi T., Goto K. Heat shock transcription factor 1-associated expression of slow myosin heavy chain in mouse soleus muscle in response to unloading with or without reloading. Acta Physiol. (Oxf). 217(4): 325-337. 2016.

Cannavino J., Brocca L., Sandri M., Bottinelli R., Pellegrino M. A. PGC1-alpha over-expression prevents metabolic alterations and soleus muscle atrophy in hindlimb unloaded mice. J. Physiol. 592(20): 4575-4589. 2014.