肌肉工作機制的新理解

肌肉機能失調既可能是簡單的運動後肌肉緊張，也可能嚴重到心臟衰竭和肌肉萎縮。現在，麥吉爾大學研發的一項新技術使得有可能更細緻地觀察肌小節(所有骨骼肌和心肌的基本組成單元)是如何協同工作的。這一發現能大大推進各種肌肉機能失調方面的研究。

過分繁瑣的工作

肌小節是肌肉中最小的單元，其中所有負責使肌肉工作的分子都是完整的。這些細小結構的直徑約為人類頭髮平均直徑的百分之一，在肌肉收縮過程中協力作用產生力。科學家早已知道當某些肌肉處於活躍狀態時，數百萬肌小節就會共同工作，肌肉機能失調就可能部分是由於肌小節之間的溝通障礙。但這種溝通到底是如何進行的仍然成謎。其中的問題在於無人能將單個肌小節孤立出來，觀察其動作，測量正在發生什麼。

credit: 煎蛋小編&畫師樂米張

麥吉爾大學運動機能系教師、論文第一作者Dilson Rassier說道：「在過去幾年中研究這個項目十分十分繁瑣，令人沮喪。我們利用微加工探針測量力，用高技術顯微鏡孤立肌小節，然後觀察肌小節收縮。由於測量數據中涉及的數字量級很小、非常精確，我們的一個合作者必須提出一種數學模型來分析這些數據。」

放大動作微小肌肉

10毫米的肌肉纖維中包含2000到2500肌小節。為了觀察肌小節的動作，研究者必須首先孤立一條肌原纖維(組成肌肉組織的基本桿狀單元)，隨後放大到單個肌小節。他們用不同濃度的鈣激活和鬆弛肌肉，引起肌小節收縮，測量產生的力。

他們發現，在健康的肌原纖維中，所有鄰接肌小節都適應於激發的那一個肌小節。這一發現令人興奮，表明肌原纖維中的肌小節之間具有合作機制，而且與肌小節分子的特定性質有關。肌小節間的這種動態特性對於理解收縮的分子機制至關重要。

Rassier對這一發現十分高興：「我們小組為此付出了巨大的努力，但都是值得的。這一技術為肌肉領域的研究打開了諸多可能性。我們發表該發現以來的幾周里，我已經收到了世界各地生物物理學家和生理學家的熱烈來信。我們的下一步是研究在心臟衰竭和其他肌肉系統疾病中發生了什麼。」

論文原文: doi: 10.1073/pnas.1700615114

本文譯自 medicalxpress，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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