Неожиданная организация: недавно открытая структура мышечных волокон

Автор: Льежский университет, 5 июня 2023 г.

Продольный разрез, иллюстрирующий решетчатую конфигурацию звуковой мышцы Parophidion vassali. Фото: Марк Тири/Льежский университет.

Исследователи только что сделали неожиданное открытие новой организации мышечных волокон у Parophidion vassali, рыбы, которая обитает в Средиземном море и, как и многие рыбы, использует специальные мышцы для производства звуков. Это важное открытие, которое вполне может изменить наше понимание мышечного сокращения.

Ученые из Льежского университета Эрик Пармантье и Марк Тири обнаружили уникальное расположение мышечных волокон у средиземноморской рыбы Parophidion vassali, что потенциально революционизирует наше понимание мышечного сокращения. Эта уникальная сетевая конфигурация миофибрилл внутри мышечного волокна может обеспечить быстрые сокращения, сохраняя при этом силу. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять эту новую структуру мышечных волокон и ее функциональные последствия.

История описания скелетных мышц берет свое начало в наблюдениях голландского биолога Антони ван Левенгука, предшественника клеточной биологии и микробиологии, который в статье, опубликованной в 1712 году в «Философских трудах Королевского общества», сообщил: использованию портативного однолинзового микроскопа, первому описанию мышечных волокон кита. В 1840 году анатом Уильям Боуман дал более точное описание мышцы, отметив: «существование и расположение попеременно светлых и темных линий […], которые отличаются изысканной деликатностью и законченностью». (См. «О мышечных волокнах» внизу этой статьи.)

Последующие исследования привели к более четким описаниям, включая идентификацию различных молекул, из которых состоят мышцы, и объяснение того, как они работают, в частности, модель мышечного сокращения, предложенную биофизиком Эндрю Хаксли в 1957 году. За последние 300 лет Многочисленные исследования расширили представление об организации мышечных волокон на различные таксоны. Это показало, что общая организация поперечно-полосатых мышечных волокон осталась прекрасно сохранившейся у всех исследованных к настоящему времени групп позвоночных животных.

Рисунок 1. Сравнение организации «классической» скелетной мышцы с параллельными миофибриллами и звуковой мышцы с решетчатыми миофибриллами у Parophidion vassali. Фото: Э.Парментье/М.Тири/Льежский университет.

However, the proportion of each of these cellular components can vary from one fiber to another, giving these fibers particular contraction properties. For example, a fiber rich in myofibrils with a poorly developed sarcoplasmic reticulum is found in muscles that develop force during contraction. Conversely, fibers low in myofibrils with an abundance of sarcoplasmic reticulum and numerous mitochondria are present in muscles that develop an increased speed of contraction. The fastest muscles are found in the sonic muscles of fish, where certain speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">виды издают звуки, используя мышцы, которые сокращаются с частотой от 100 до 300 Гц, т.е. от 100 до 300 циклов сокращения/расслабления в секунду.

Недавнее исследование, проведенное в сотрудничестве Лаборатории функциональной и эволюционной морфологии и Лаборатории клеточной и тканевой биологии, выявило новое расположение миофибрилл внутри волокон звуковой мышцы у рыбы Parophidion vassali. Вместо того, чтобы располагаться параллельно, миофибриллы образуют огромную сеть внутри мышечного волокна, объясняет профессор Эрик Парментье, директор лаборатории функциональной и эволюционной морфологии в Университете Льежа.