В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Клеточный метаболизмИсследователи выяснили механизмы и оценили методы лечения нарушения регенерации скелетных мышц при диабете, определив пробелы в исследованиях и направления на будущее.
Исследование: Нарушение регенерации скелетных мышц при диабете: от клеточных и молекулярных механизмов к новым методам лечения. Изображение предоставлено: Кревис / Shutterstock
Фон
Диабет, растущая проблема общественного здравоохранения, продолжает расти, несмотря на обширные исследования и усилия здравоохранения. Это приводит к различным формам диабетической миопатии, независимо от ее типа, вызывая снижение массы и функции скелетных мышц. Это снижение не только усугубляет ожирение и гипергликемию, но также влияет на передвижение, энергетический обмен и регуляцию уровня глюкозы, что еще больше ухудшает структуру и функцию мышц. Кроме того, диабет ухудшает регенерацию мышц, потенциально ухудшая такие состояния, как ишемия и язвы стоп, способствуя фиброзу и препятствуя восстановлению мышечных волокон. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять и разработать целевые вмешательства в отношении сложных механизмов, лежащих в основе нарушения регенерации мышц при диабете.
Аномалии скелетных мышц при диабете
Диабет, наряду с сопутствующими ему заболеваниями, такими как ожирение, гипертония и дислипидемия, существенно влияет на структуру, функцию и метаболизм скелетных мышц. Сложная природа диабета усложняет определение эффективных терапевтических целей. Другие способствующие факторы включают старение, малоподвижность и плохое питание. Ключевые наблюдаемые отклонения у пациентов с диабетом включают снижение мышечной массы и силы, аномальное отложение липидов, атрофию волокон и изменение секреции миокинов, что способствует снижению функциональных возможностей и качества жизни.
Диабет не только приводит к дегенерации мышц, но и ухудшает способность мышц к регенерации, осложняя такие травмы, как ишемия и язвы стоп. Процесс регенерации, в котором участвуют как мышечные стволовые клетки (MuSC), так и не-MuSC, затруднен, о чем свидетельствует чрезмерный фиброз и задержка созревания миоволокон.
Регенерация скелетных мышц при диабете. Диабет и связанные с ним осложнения, включая ожирение и гипергликемию, влияют на многочисленные популяции клеток (MuSC, нейтрофилы, макрофаги, Т-клетки, FAP и тучные клетки), которые играют жизненно важную роль в процессе регенерации мышц (т. е. дегенерация и воспаление, регенерация, созревание и функциональное восстановление).
Дегенерация и воспаление
Мышечные травмы вызывают некроз и воспаление, характеризующиеся разрушением волокон и утечкой белка в сыворотку. Этот процесс, необходимый для восстановления тканей, привлекает иммунные клетки, такие как нейтрофилы и макрофаги. Диабет усугубляет эту дегенерацию, усиливая повреждения и препятствуя регенерации, подчеркивая метаболическое влияние на восстановление мышц.
Процесс регенерации
Диабет отрицательно влияет на процесс регенерации мышц, особенно влияя на активацию, пролиферацию и дифференцировку MuSC, а также на роль фиброадипогенных предшественников (FAP). Такие методы лечения, как метформин, дают некоторую надежду, потенциально изменяя активность FAP. Однако отсроченная регенерация в моделях диабета подчеркивает острую необходимость более глубокого понимания того, как диабет нарушает механизмы восстановления мышц.
Проблемы восстановления мышц
Эффективная регенерация мышц требует не только образования новых миофибрилл, но и восстановления внеклеточного матрикса, сосудистой сети и иннервации. Диабет и ожирение осложняют этот процесс, демонстрируя задержку функционального восстановления, повышенное накопление коллагена и нарушение адаптации нервно-мышечных соединений.
Влияние диабета на мышечные волокна и передачу сигналов инсулина
Диабет смещает состав мышечных волокон в сторону волокон типа II, которые более склонны к повреждению и ухудшают регенерацию. Инсулинорезистентность нарушает пути роста мышечных клеток, а гиперинсулинемия и липотоксичность подавляют важнейшие процессы восстановления, такие как аутофагия и белковый метаболизм. Эти изменения позволяют предположить, что воздействие на переходы типов волокон и улучшение передачи сигналов инсулина может улучшить регенерацию мышц при диабете.
Диабетические проблемы в передаче сигналов регенерации мышц
Диабет вызывает повышение уровня провоспалительных цитокинов и окислительный стресс, нарушая восстановление мышц, подавляя пути роста и способствуя распаду белка. Одновременно повышенные уровни миостатина и изменения передачи сигналов NOTCH и WNT нарушают пролиферацию и дифференцировку мышечных клеток. Более того, нарушенный сигнальный путь аденозинмонофосфат-активируемой протеинкиназы (AMPK) еще больше затрудняет функцию и регенерацию MuSC, подчеркивая сложные проблемы восстановления мышц при диабете.
Распутывание влияния диабета и сопутствующих заболеваний на регенерацию мышц
Диабет значительно ухудшает регенерацию мышц, но точно определить, виноват ли в этом сам диабет или связанные с ним сопутствующие заболевания, такие как ожирение и саркопения, остается сложной задачей. На здоровье мышц влияет ряд факторов, включая генетику, диету и физическую активность, что усложняет выявление прямых последствий диабета. В исследованиях часто возникают трудности с созданием контрольных групп, которые адекватно учитывают эти переменные, что приводит к неясности в отношении конкретных последствий диабета по сравнению с другими состояниями. Например, в исследованиях на мышах с диабетом, страдающих ожирением, и на худых контрольных мышах сложно определить, связаны ли наблюдаемые эффекты с ожирением или самим диабетом.
Проблемы в исследовательских моделях и терапевтических подходах
Не существует точной модели на животных для изучения влияния диабета на регенерацию мышц, что усложняет перенос результатов на людей. Методы лечения регенерации мышц при диабете разнообразны: от физических упражнений и пищевых добавок до передовых клеточных терапий, однако их эффективность часто недостаточна для лечения мышечного фиброза. Несмотря на обещание некоторых методов лечения улучшить здоровье мышц при диабете, необходимы строгие клинические испытания для оценки их истинной эффективности в регенерации мышц, особенно в популяциях с диабетом.
Будущие направления исследований регенерации мышц
Устранение этих пробелов требует многогранного подхода. Исследования должны усовершенствовать свои модели и контрольные группы, чтобы изолировать эффекты диабета от последствий сопутствующих заболеваний и факторов образа жизни. Передовые генетические и омические технологии открывают новые возможности для раскрытия сложных механизмов регенерации мышц при диабете. Кроме того, интеграция таких методов лечения, как физические упражнения, диетические вмешательства и, возможно, клеточная терапия, может стать ключом к улучшению восстановления мышц у пациентов с диабетом. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы разобраться в сложностях регенерации мышц при диабете и разработать эффективные методы лечения.
2024-03-18 01:42:00
1710728563
#Призыв #целенаправленным #исследованиям #терапии
