Предлагаемые методы выражения моделирующего гена через растягивание






Мышечные клетки состоят из ряда взаимосвязанных структурных
компартментов, участвующих в перцепции механических сигналов во
время сокращения и растягивания. Эти единицы представляют собой
трехмерную сеть, организация которой специфична ткани и отражает ее
индивидуальные функции. В клетках поперечнополосатой мышцы эти
компарт-менты являются внеклеточными, цитоплазматическими и
ядерными. Каждый компартмент передает информацию через интерфейс
хотя бы одной мембраны, определяющий границы конкретного
компартмента (Simpson и др., 1994). Эту интеграцию механического
стимулирования в пределах трех произвольных компартментов и между
ними описывают как систему динамического взаимодействия (Bissell, Hall,
Parry, 1982). Совсем недавно было высказано предположение, что такое
механическое стимулирование может влиять на генную экспрессию.
Предполагаемый «путь» начинается с механического стимулирования,
которое передается на внеклеточный матрикс (ВКМ). ВКМ состоит в
основном из коллагена, неколлагеновых гликопротеидов и
протеогликанов. Затем сигналы из ВКМ проходят через сарколемму
(мембрану, окружающую мышечную клетку) в особых участках возле Z-
дисков. Частично это взаимодействие обусловлено рецепторами, которые
обнаружившие их Темкун с коллегами (1986) назвали интегринами. Эти
рецепторы соединяют внешне расположенные компоненты ВКМ с
элементами цитоскелета и играют важную роль в передаче механической
информации (Ingber и др., 1990; Tamkun и др., 1986). Вместе с тем точный
механизм передачи механического стимулирования невыяснен (Goldspink
и др., 1992; Simpson и др., 1994). К цитоскелетным компонентам
относятся винкулин, Таллин, не-саркомерный актин, титин и десмин. Эти
цитоскелетные компоненты играют важную роль в производстве силы и
передаче механического напряжения (Price, 1991); кроме того, они
обеспечивают позиционной информацией сократительные волокна.
Цитоскелет прикрепляется к сократительному аппарату и к ядерному
компартменту. Эта взаимосвязь важна для определения расположения ядра
в клетке. В настоящее время расположение ядер в поперечнополосатой
мышце еще мало изучено, вместе с тем считают, что в других системах
оно играет важную роль (Simpson и др., 1994). Расположение ядер
способствует установлению региональных доменов белкового синтеза,
необходимого для миофибриллогенеза и обмена мио-фибриллярных
компонентов (Blau, 1989; B.Russell и Dix, 1992). Кроме того, эти процессы
передаются на комплекс ядерной мембраны и затем на ядерный матрикс,
который содержит генетический материал, необходимый для клеточных
функций. Недавние исследования пространственной и позиционной
организации ДНК позволили специалистам предположить, что
механическое изменение ядерной мембраны может, в свою очередь,
вызывать изменение ДНК; эти силы, таким образом, могут изменять

генную экспрессию (Simpson и др., 1994). Возможно, именно измененная
генная экспрессия может обусловливать повышенную гибкость.
Главная проблема заключается в том, чтобы выявить механизм
(или механизмы), посредством которого мышца и соединительные
ткани модулируют свои изоформы (структурные варианты) в ответ на
механическое стимулирование.
Ввиду экономических, этических, нравственных и философских
факторов ученые использовали множество моделей животных для
изучения связанных с длиной изменений в мышцах. Ученые указывают
на возможность использования ряда полученных результатов в
отношении людей. Однако необходимо отметить следующее. Во-
первых, не доказана возможность увеличения числа саркомеров у
людей при помощи «традиционной» программы упражнений на
растягивание. Во-вторых, вряд ли можно считать приемлемыми
результаты исследований, предусматривающие иммобилизацию
мышцы в удлиненном положении. Средняя продолжительность
пребывания мышцы в растянутом положении колебалась от 4 дней до
4 недель. Как можно соотнести данный стимул с выполнением
человеком одного цикла из 10 повторений с задержкой в положении
растягивания на 10 с? И в-третьих, поскольку во всех исследованиях
использовалась тракция (пассивная и статическая сила), какова может
быть ее практическая взаимосвязь с развитием активной или
баллистической гибкости?
Мышца — сложная структура, состоящая последовательно из более
мелких единиц, которые частично обусловливают гибкость. Открытие
третьего филамента, который назвали титином, показало несовершенство
теории скольжения филаментов. Было доказано, что именно этот
филамент
главным образом определяет напряжение саркомера в покое. Результаты
многочисленных исследований также продемонстрировали, что мышеч-
ной ткани присуща высокая степень адаптации. Теоретический предел уд-
линения саркомера при сохранении хотя бы одного поперечного
мостика
между филаментами актина и миозина на 50 % превышает его длину в по-
кое. Таким образом, сократительные элементы мышцы способны увели-
чивать свою длину более чем на 50 % по сравнению с длиной в покое, что
позволяет мышцам двигаться в полном диапазоне.
Также было установлено, что количество саркомеров, их длина и дли-
на мышечных волокон могут адаптироваться к функциональной длине
всей мышцы. В настоящее время ученые предполагают, что растягивание
способно модулировать генную экспрессию и влиять на степень растяжи
мости мышц.