Когда ртуть падает, у млекопитающих вроде нас есть преимущество перед так называемыми хладнокровными тварями; наши мышцы могут действовать как печи, вырабатывая тепло, необходимое для поддержания стабильной температуры тела, превращая топливо в движение.
Но даже в расслабленном состоянии наши мышцы могут продолжать вырабатывать тепло — этот прием называется мышечным термогенезом.
Пока вы сидите и читаете эту статью, поймите, что развитие мышечного термогенеза было ключевым шагом в вашей эволюции, позволившим вашим предкам расселиться по менее тропическим местам по всему земному шару.
Теперь австралийские исследователи определили специфический путь эволюции мышечной ткани млекопитающих от хладнокровных или «экзотермических» животных.
«Хладнокровные животные, такие как лягушки и жабы, и теплокровные млекопитающие, такие как люди, используют одни и те же основные мышечные структуры для создания силы для осанки и движения», — сказал один из авторов, ученый-биомедик из Квинслендского университета Брэдли Лауниконис.
Но млекопитающие добились своей географической свободы, изменив способ регулирования концентрации ионов кальция в их покоящихся мышцах, направив их на путь, отличный от наших экзотермических родственников. Эта адаптация позволяет мышечным клеткам млекопитающих переносить более высокие концентрации кальция в окружающей жидкости, что требует от мышц затрат энергии для вымывания кальция.
Насосы ионов кальция в скелетных мышцах поддерживают постоянный уровень ионов кальция. Предыдущие исследования показали, что деятельность помпы также влияет на то, сколько тепла вырабатывает скелетная мышца, когда она находится в состоянии покоя.
Даже небольшое количество тепла, выделяемое каждым мышечным волокном, накапливается, когда у вас достаточно скелетных мышц, покрывающих тело, что позволяет внутренней температуре оставаться постоянной в более прохладных условиях. Добавьте некоторую изоляцию, и эта тепловая энергия может иметь большое значение.
Исследователи сравнили мышечные волокна млекопитающих с мышечными волокнами экзотермических животных и сравнили, как они работают в одинаковых условиях, и обнаружили, что каждое из них по-разному сопротивляется воздействию повышения концентрации ионов кальция.
Они проанализировали растворенный кальций в мышечных волокнах тростниковых жаб, мышей и людей со злокачественной гипертермией — состоянием, которое часто вызывается мутацией в рианодиновом рецепторе, что повышает вероятность открытия кальциевых каналов при воздействии стимулятора.
Рецепторы рианодина (RyR) представляют собой внутриклеточные кальциевые каналы в тканях животных, таких как мышцы и нейроны, через которые проходят ионы кальция. Ионные насосы кальция работают в обратном направлении, перекачивая кальций обратно, чтобы восстановить баланс внутри клеток.
Тип, называемый RyR1, экспрессируется в скелетных мышцах млекопитающих, тогда как экзотермические животные экспрессируют два типа рецепторов в своих скелетных мышцах, αRyR и βRyR.
Результаты этого исследования показали, что у млекопитающих резкое увеличение содержания кальция в жидкости, окружающей покоящиеся мышечные волокна, приводит к тому, что ионы накапливаются в покрытом мембраной компартменте внутри клеток, называемом саркоплазматическим ретикулумом, а не быстро высвобождаются.
Обычно приток ионов кальция в мышечные клетки запускает каналы RyR для высвобождения большего количества кальция в цитоплазму клетки, запуская каскад, который приводит к сокращению мышц. Однако у млекопитающих, по-видимому, развилась некоторая устойчивость к повышению уровня кальция в их мышечных клетках.
Это важно, поскольку обеспечивает постоянную утечку ионов кальция из саркоплазматического ретикулума, что заставляет ионно-кальциевый насос работать усерднее, производя больше тепла.
Похоже, что потеря одной формы RyR помогла мышцам млекопитающих стать менее чувствительными к триггерам ионов кальция, что в дополнение к метаболизму поддерживает их эндотермию.
Исследование добавляет деталей к нашему пониманию не только эволюции млекопитающих, но и нашего собственного здоровья, закладывая важную основу для понимания того, как наши мышцы сжигают энергию, даже когда мы просто расслабляемся, читая очередную замечательную статью ScienceAlert.
No comments:
Post a Comment