Myszy poczwórnie umięśnione
Paweł Szablewski | 2007-11-11
Modyfikując dwa geny u myszy udało się stworzyć gryzonie o czterokrotnie większym umięśnieniu niż ich pobratymcy.
Hypertrofia mięśni to pojęcie w hodowli zwierząt funkcjonujące od wielu lat. Polega ona na zwiększeniu masy mięśniowej u zwierząt. Szczególnie silny nacisk kładzie się na jej rozwój u bydła mięsnego. Stosując tradycyjne metody krzyżowania udało się uzyskać kilka grup tych zwierząt o zwiększonej podatności na rozrost mięśni np. belgijska rasa bydła błękitnego, bydło rasy piemąckiej, czy owcę rasy Texel. Oprócz rozrostu mięśni przy hypertrofi uzyskuje się jego lepszą jakość. Tkanka mięsna zawiera mniej tłuszczu, a przestrzenie międzykomórkowe zawierają mniej tkanki łącznej. Jest to mięso chude, bardziej cenione przez konsumentów. Zmienia się także metabolizm zwierząt, lepiej wykorzystują pasze, przerabiając ją na mięśnie. Hypertrofia mięśni pojawia się także u psów i ludzi.
Ilość tkanki mięśniowej, liczba komórek, włókien mięśniowych w komórce zaczyna być determinowana w okresie zarodkowym, a kończy się z momentem urodzenia. Po tym okresie może ulec zmianie najwyżej przez przyrost już istniejących włókien. Część z prekursorów mięśni mioblastów nie rozwija się jednak w dojrzałe komórki, a funkcjonuje jako komórki satelitarne, przylegające do mięśni. Dzięki zachowanym możliwością dzielenia się uczestniczą w procesach naprawy uszkodzeń mięśni. Stanowią jakby materiał zapasowy. Przy hypertrofi wszystkie te komórki rozwijają się w pełni funkcjonalne mięśnie.
Przyczyną jej pojawienia są wady funkcjonowania któregoś z genów odpowiedzialnych za regulację produkcji białek mięśniowych, najczęściej miostatyny. Mutacje te pojawiają się przypadkowo i są trudno odziedziczalne. Między innymi są ujemnie skorelowane z rozrodem zwierząt. Osobniki o przerośniętych mięśniach mają więcej kłopotów z uzyskaniem potomstwa. Dlatego wszelkie prace nad utrwaleniem tej cechy, u danej rasy w są długotrwałe i nie dają stuprocentowych rezultatów. Jest to szczególnie niekorzystne w hodowli zwierząt nastawionej na uzyskanie osobników o dużej mięsności np. wyżej wspomnianego bydła mięsnego.
Naukowcom z Uniwersytetu Johns Hopkins School of Medicine in Baltimore pod opieką Se-Jin Lee w USA, udało się wytworzyć myszy z genetycznie wpisanym uwarunkowaniem do przerostu mięśni. Gryzonie z dwukrotnie przerośniętymi mięśniami uzyskano w tym laboratorium już dziesięć lat temu. Dokonano tego blokując geny miostatyny, naturalnie ograniczającej nadmierny rozrost mięśni. Późniejsze badania wykazały, że podobny efekt można uzyskać zwiększając produkcję folistatyny, związku blokującego działanie mistatyny.
Tym razem postanowiono połączyć obie te manipulacje blokującą produkcję miostatyny i zwiększającą wytwarzanie folistatyny. Rezultatem było osiągnięcie myszy, które miały w komórkach 73% więcej włókien mięśniowych i były one o 113% większe niż u normalnych osobników. W sumie zwierzęta takie miały o 250-350% większą masę mięśniową od naturalnych osobników.
Działenie folistatyny przy praktycznym braku miostatyny sugeruje, iż przy wzroście mięśni mamy do czynienia z co najmniej kilkoma szlakami regulacji. Musi być to związek, podobnie jak miostatyna, reagujący z foliststyną. Jest to bardzo ważne stwierdzenie ponieważ miostatyna występuje u ludzi na dużo niższym poziomie niż u myszy, a więc odgrywa mniej znaczącą rolę w rozroście masy mięśniowej.
Badania te mogą także znacznie pomóc przy opracowywaniu sposobów leczenia pacjentów z zanikiem mięśni, zarówno w stanach chorobowych jak i z racji podeszłego wieku. Prawdopodobnie leki takie użyte by były także w roli dopingu sportowców, powodując szybki rozrost ich masy mięśni bez większego wysiłku.
Źródła:
- Se-Jin Lee, 29.08.2007r., Quadrupling Muscle Mass in Mice by Targeting TGF-ß Signaling Pathways, www.plosone.org,
- nature.com, 29.09.2007r., Mighty mice could yield human treatments.