Разное

Мышца человека: анатомия, строение, функции – Российский учебник

Содержание

20 полезных, интересных и сумасшедших фактов о наших мышцах

Главная страница » Статьи » 20 полезных, интересных и сумасшедших фактов о наших мышцах

Вдогонку к предыдущему посту о строении и расположении мышц человека, решили собрать стопочку интересных фактов, которые сделают интересную биологию еще более занимательной.

Итак, готовьтесь: мышечные факты, о которых вы, может быть, даже и не подозревали:

  1. Улыбка задействует 17 мускулов из тех шести сотен, что есть на теле человека. А вот хмурый взгляд – целых 43. Улыбаться проще.
  2. Вообще, на лице находятся 25% от общего количества всех мускулов организма. Поэтому человек с живой мимикой – на четверть бодибилдер.
  3. Многие считают, что самая сильная мышца в мире – это язык. Но это не так, потому что в языке целых восемь мышц! Следом за ним идет икра, которая, хоть и скромно, но все-таки считается сильнейшей из мускулов.
  4. Делая один шаг, мы задействуем минимум 200 мышц. Поэтому, чтобы всегда сохранять хорошую форму, нужно всего лишь регулярно ходить пешком по пять-шесть километров в день.
  5. Мышцы становятся дряблыми в два раза медленнее, чем растут. Поэтому мы можем быстро набрать форму, а чтобы стать «обломовыми» потребуются нешуточные диванные усилия.
  6. Самая быстрая мышца в организме – моргающая. Вот бы можно было бегать с ее помощью!
  7. Быстрее всего после упражнений восстанавливаются трицепсы, дольше всего – спина. Профессиональные тренера обязательно учитывают этот факт при создании программы тренировок.
  8. Однако, есть исключение: это мышцы живота. У женщин после родов они восстанавливаются только за пару лет.
  9. Для полного восстановления после хорошей тренировки требуются 48 часов отдыха.
  10. Как известно, мышцы отвечают за поддержание температуры нашего тела. Поэтому во время тренировки температура может повышаться аж до 40 градусов.
  11. Самая короткая мышца в организме – стременная (она напрягает барабанную перепонку в ухе). Ее длина — 1,27 миллиметра. Самая длинная – ягодичная (до 20 сантиметров).
  12. Жевательные мышцы – тоже не слабаки. Когда мы грызем орехи, сила давления этих мускулов равна 100 килограммам на квадратный сантиметр.
  13. В теле человека есть мускулы, предназначение которых ученым не ясно до сих пор. Это длинные ладонные мышцы (у животных они отвечают за выпускание когтей). Зная бесполезность этих тканей, врачи используют их для восстановления повреждений в других мышцах. Кстати, у каждого шестого человека на планете эти мышцы отсутствуют на одной или обеих руках.
  14. При поцелуе задействованы от 27 до 34 мышц лица. Чем больше мы целуемся, тем меньше у нас морщин.
  15. Если все мышцы человека начнут активно работать в одном направлении, то смогут тащить на себе корабль весом в 25 тонн.
  16. Мы рождаемся с полностью готовым мышечным комплектом. По мере развития тела мышц у нас не прибавляется. Разве что каждая из них может становиться больше и длиннее.
  17. Всем мышцам в организме человека требуется для активизации нервный импульс. Но только сердце, которое тоже относится к мышцам, работает абсолютно независимо от воли человека.
  18. Слово «мускулы» произошло от латинского Musculus, что в переводе означает «мышка». Название связано с работой мышц: когда они двигаются под кожей, это напоминает движение мышки под ковром.
  19. Мышцы на 15% плотнее, чем жировая ткань. Поэтому сильный человек может весить больше пухлого, даже при меньших размерах.
  20. У мышц есть своя память. Поэтому если нам долго не дается какое-то движение на тренировке, а потом оно вдруг получается, то в следующий раз вы его обязательно повторите и сделаете это легко.

Автор:

Поиск по сайту

Болезнь двигательного нейрона (БДН) | Ставропольская краевая клиническая больница

Болезнь двигательного нейрона (БДН) — это прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, которое поражает двигательные нейроны в головном и спинном мозге. Постепенная гибель клеток нервной системы приводит к неуклонно нарастающей мышечной слабости, охватывающей все группы мышц.

Нейроны головного мозга, которые отвечают за движения (верхние двигательные нейроны), находятся в коре полушарий. Их отростки (аксоны) спускаются в спинной мозг, где происходит контакт с нейроном спинного мозга. Этот контакт называется синапс. В области синапса нейрон головного мозга выделяет из своего отростка химическое вещество (медиатор), которое передает сигнал нейрону спинного мозга.

Нейроны спинного мозга (нижние двигательные нейроны) располагаются в нижних отделах головного мозга (бульбарный отдел), а также шейном, грудном или поясничном отделах спинного мозга в зависимости от того, к каким мышцам они направляют свои сигналы. Эти сигналы по отросткам нейронов спинного мозга (аксонам) доходят до мышц и управляют их сокращениями. Нейроны бульбарного отдела отвечают за сокращение мышц, связанных с речью, жеванием и глотанием; шейного отдела — за сокращение диафрагмы, движения рук; грудного отдела — за движения туловища; поясничного отдела — за движения ног.

Проявления поражения двигательных нейронов

При поражении нейронов спинного мозга нарастает мышечная слабость, мышцы худеют (атрофия), в них появляются непроизвольные подергивания (фасцикуляции). Фасцикуляции не просто ощущаются как подергивания, их также можно увидеть. Это похоже на подкожное трепетание мышц.

Если затронуты нейроны головного мозга, мышцы становятся слабыми, но при этом появляется скованность (спастичность), то есть повышается тонус мышц, их становится трудно расслабить.

При поражении одновременно нейронов головного и спинного мозга эти признаки могут встречаться в разных сочетаниях. То есть мышечная слабость может сопровождаться как фасцикуляциями и похудением мышц, так и скованностью.

Смотря какие отделы головного и спинного мозга оказываются пораженными, данные признаки могут появляться в мышцах, ответственных за движения рук, ног, дыхание или глотание.

Разные виды болезни двигательного нейрона БАС

Это самая распространенная форма заболевания, когда в патологический процесс вовлечены двигательные нейроны и головного, и спинного мозга.
БАС характеризуется слабостью и чувством сильной усталости в конечностях. Некоторые люди отмечают слабость в ногах при ходьбе и настолько сильную слабость в руках, что не могут удержать вещи и роняют их.

Подергивания мышц (фасцикуляции)

Что происходит? Подергивания и ощущения сокращений мышц под кожей (фасцикуляции) часто являются первыми и самыми раздражающими из симптомов БАС. У некоторых людей они локализованы в отдельных мышцах, однако со временем могут распространяться.

Что можно сделать? По вопросам медикаментозного облегчения данных симптомов нужно обращаться к лечащему врачу. Во многих случаях подергивания со временем исчезают сами по себе.

Мышечная слабость и скованность в суставах

Что происходит? Когда количество сигналов от двигательных нейронов к мышцам снижается, последние используются все меньше и со временем теряют массу. Это приводит к ощущению слабости и может стать причиной нарушения равновесия и походки, что увеличивает риск падения.

Что можно сделать? Снижение мышечной массы невозможно остановить физическими упражнениями, т. к. заболевание прогрессирует необратимо. Однако упражнения позволяют сохранить гибкость и подвижность суставов, что способствует поддержанию функции мышц, чувства равновесия и положения тела. Чтобы составить подходящую программу упражнений, необходимо обратиться к лечащему врачу. Также помочь может диетолог, который проконсультирует, как правильно питаться для поддержания массы тела и дальнейшего замедления темпов снижения мышечной массы.

Мышечные судороги и спазмы

Что происходит? Из-за ухудшения проведения сигнала от двигательных нейронов развивается мышечное напряжение или спазмы. Это приводит к нарушению двигательной активности и координации движений, а также повышению риска падений. Внезапные мышечные спазмы могут быть крайне болезненны.

Что можно сделать? Чтобы устранить данный симптом, как правило, достаточно изменить положение тела во время отдыха в кровати или кресле. Частично проблему решают физические упражнения. Кроме того, лечащий врач может выписать лекарственные препараты для расслабления.

Утомляемость

Что происходит? Снижение физической функциональности мышц требует больших энергетических затрат на поддержание ежедневной активности. К другим причинам утомляемости относят проблемы с дыханием, одышку, уменьшение поступления пищи и обезвоживание.

Что можно сделать? Составляйте план выполнения дел на день. Это поможет поддерживать баланс между активностью и адекватным отдыхом. Важно также проконсультироваться с диетологом по поводу увеличения калорийности пищи и объемов потребляемой жидкости.

Боль

Что происходит? Непосредственно БАС не вызывает боль и дискомфорт. Но они могут быть следствием ряда других причин. Например, боль появляется в результате спазмов мышц, общей спастичности, напряжения мышц, сдавливания кожи или запора. Поэтому важно выяснить причину симптома.

Что можно сделать? Существуют рекомендации по принятию оптимальных положений тела, поддержке, профилактике локального сдавливания и лекарственной терапии. В случае продолжительной боли необходимо обратиться в лечебное учреждение. Врач может подобрать подходящее обезболивающее.

Проблемы с глотанием

Что происходит? При поражении мышц лица, ротовой полости и гортани происходит затруднение глотания. Нарушение нормального процесса приема пищи и глотания называется дисфагия. В результате человек получает меньше питательных веществ и жидкости, что может привести к снижению массы тела.

Что можно сделать? Необходимо обратиться к логопеду и диетологу, которые проведут оценку степени нарушения глотания и изменения массы тела, а также расскажут о возможных решениях проблемы. В том числе, чтобы повысить поступление с пищей белков и углеводов, нужно скорректировать диету. Существуют также альтернативные методы, которые могут служить поддержкой или полной заменой питания.

Слюна и мокрота

Что происходит? При нарушении глотания в ротовой полости скапливается избыточное количество слюны, что приводит к слюнотечению и связанному с ним ощущению дискомфорта. Консистенция секрета может быть как водянистой, так и густой. Повышенная вязкость связана с уменьшением количества жидкости, поступающей в организм. В этом случае слюна удаляется с большим трудом. Также из-за приема лекарств, обезвоживания, дыхания через рот или кандидоза слизистой оболочки может развиться сухость во рту.

Что можно сделать? Среди вариантов решения данной проблемы — корректировка питания, лекарственная терапия и использование аспирационных аппаратов для очистки полости рта (отсосов).

Кашель и чувство удушья

Что происходит? Эти явления могут возникнуть в результате попадания еды или слюны в дыхательные пути.

Что можно сделать? В настоящий момент есть действенные приемы, которые помогают бороться с данными проблемами. Об это расскажет лечащий врач.

Проблемы с дыханием

Что происходит? При БАС рано или поздно поражаются дыхательные мышцы. По мере прогрессирования заболевания — особенно на последних стадиях —развиваются проблемы с дыханием. Когда это произойдет, больному понадобятся дыхательные приспособления и консультация специалиста.

Что можно сделать? Если человек испытывает одышку, слабость, нарушения сна, утренние головные боли или сонливость в течение дня, лечащий врач может направить его к пульмонологу. Методы коррекции проблемы могут включать дыхательные и физические упражнения, рекомендации по созданию удобного положения тела, техники эффективного кашля, лекарственную терапию и специальное оборудование для вентиляции легких.

Проблемы с речью и общением

Что происходит? По мере ослабления мышц лица и гортани, а также дальнейшего снижения вентиляции легких человеку становится все сложнее говорить. Такое затруднение речи называется дизартрия.

Что можно сделать? Оценить проблему и подобрать техники ее решения поможет лечащий врач. Также рекомендуем проконсультироваться с физиотерапевтом, который посоветует оборудование или вспомогательные средства, в зависимости от того, на какие манипуляции способен человек с БАС. Средства для речи и общения (их еще называют «средствами альтернативной и вспомогательной коммуникации») включают как простые методики (жестикуляция, письмо, алфавитные таблицы и пр.), так и технически более сложные (с использованием компьютера).

Эмоциональная лабильность (псевдобульбарный эффект)

Что происходит? У некоторых людей, страдающих БАС, бывают приступы неконтролируемого смеха и/или плача, которые трудно сдержать. Данные реакции бывают не у всех болеющих, и они непроизвольны.

Что можно сделать? Для облегчения симптомов можно обратиться к лекарственной терапии. Подобные реакции могут вызывать некоторое беспокойство у окружающих, однако если они будут знать, что данные проявления являются частью симптоматики БАС, им будет легче с этим справиться.

Эмоциональные реакции

Что происходит? Часть больных БАС переживают целый спектр эмоциональных состояний, включая беспокойство, страх, гнев, печаль, депрессию и отрицание. Эти реакции нормальны.

Что можно сделать? Осознание своих эмоциональных состояний является первым шагом к решению проблем, связанных с переживаниями. Если данные состояния слишком ярко выражены и сохраняются достаточно долго, настоятельно рекомендуем обратиться за помощью к врачу. В отдельных случаях эффективна лекарственная терапия и/или психотерапия.

Нарушение высших психических функций

Что делать? Проблемы с памятью, обучением, подбором слов или снижением концентрации внимания известны как нарушение высших психических функций. По некоторым данным, эти состояния встречаются у 35% пациентов с БАС, но протекают довольно незаметно. Лишь у единиц они крайне выражены. В этом случае говорят о лобно-височной деменции, которая сопровождается выраженным нарушением когнитивных функций.

Что можно сделать? Необходимо участие многопрофильной команды специалистов, в том числе психологов и психиатров.

Что не затрагивает БАС?

Вкус, зрение, осязание, тактильные ощущения и слух.

Как правило, при БАС не происходит заметных изменений в перечисленных системах и органах чувств. Однако течение болезни у каждого человека индивидуальны. При наличии подозрений обязательно проконсультируйтесь со своим лечащим врачом.

В большинстве случаев упомянутые органы чувств не страдают при БАС, тем не менее, у некоторых болеющих встречаются изменения вкуса, гиперчувствительность кожи или проблемы с терморегуляцией.

Нарушений функций кишечника и недержание

Нарушения функций кишечника и мочевого пузыря обычно не встречаются при БАС, однако нарушения двигательной активности способствуют созданию дополнительных сложностей в пользовании туалетом. На фоне изменений питания, обезвоживания, беспокойства, лекарственной терапии или снижения подвижности может появиться запор. Стойкий запор может смениться диареей. Любые изменения функций мочевого пузыря и кишечника следует проверить, поскольку они могут быть симптомами других заболеваний.

Сексуальная функция

БАС, как правило, не влияет на сексуальную функцию, однако у больного может измениться восприятие собственной сексуальности. Физические изменения могут наложить отпечаток на все этапы интимного процесса. Открытое обсуждение возникающих проблем с партнером и врачами поможет поддержанию интимных отношений.

Мышцы глаз

Движения глазных яблок у большинства людей с БАС сохранены. При поражении мышц шеи поможет использование соответствующей поддержки.

Сердечная мышца

БАС не затрагивает сердце напрямую.

Лечение БАС

На сегодняшний день не разработано способов победить само заболевание. Поэтому существующее лечение решает две задачи: продление жизни и улучшение ее качества. К первому направлению относятся применение препарата рилузол, дыхательная поддержка и обеспечение питания. Второе сфокусировано на минимизации избыточного слюнотечения, судорог и спастичности мышц, эмоциональной нестабильности, боли.

Рилузол

Рилузол — это единственное зарегистрированное в США и Европе лекарственное средство для замедления течения БАС. В Российской Федерации препарат не зарегистрирован и поэтому официально недоступен больным БАС.

Рилузол помогает понизить количество глутамата (химического медиатора в центральной нервной системе), который высвобождается при передаче нервного импульса. Избыток глутамата, как показывают наблюдения, способен повредить нейроны головного и спинного мозга. Результаты клинических испытаний говорят, что у тех, кто принимал рилузол, длительность жизни увеличилась на два-три месяца по сравнению с теми, кто принимал плацебо.

Данные об эффективности препарата получены во время исследований, которые длились 18 месяцев. Достоверной информации об эффективности препарата на более отдаленных сроках болезни, к сожалению, нет. Кроме того, нужно помнить, что у препарата есть противопоказания к применению и ряд побочных эффектов.

Рилузол выпускается в виде таблеток и принимается дважды в день.

Маситиниб (масивет) при БАС

Информация о маситинибе, доступная в интернете, дает надежду на излечение многим людям с БАС. Поскольку препарат доступен в России, некоторые уже принимают его по собственному решению и под свою личную ответственность. Однако маситиниб в настоящее время не одобрен к применению у пациентов с БАС. Он применяется для лечения онкологических заболеваний у животных и именно для этих целей доступен в продаже.

Терапия нарушений дыхания

Для болеющих с проблемами дыхания существует ряд методов терапии и лекарственных препаратов. За рекомендациями по этому поводу следует обратиться к пульмонологу.
Как правило, существует два варианта действий:

  1. неинвазивная вентиляция легких (НИВЛ), при которой специальный аппарат нагнетает воздух в лицевую маску, которая помогает больному дышать самостоятельно;
  2. инвазивная вентиляция легких (трахеостомия, ИВЛ), при которой производится установка воздуховода через трахеостомическую канюлю.
Гастростомия

Питание через гастростому является самым предпочтительным методом для больных БАС. Это единственный способ кормить людей сколько угодно долго по времени, в нужном количестве и без дискомфорта для самого человека.

При проведении гастростомии в желудок через переднюю брюшную стенку вводят трубку для питания. Трубка компактная, толщиной с шариковую ручку и очень гибкая. Ее не видно под одеждой.

Есть два способа наложения гастростомической трубки: чрескожная эндоскопическая гастростомия (ЧЭГ) и рентгенологическая гастростомия (РГ). В нашей стране накоплен опыт установки гастростом методом ЧЭГ.

Комплементарная терапия

Методы комплементарной терапии облегчают симптомы и снижают уровень стресса у некоторых людей с БАС. Но следует помнить, что данные методы не являются лечением заболевания.
Комплементарная терапия не входит в понятие традиционной медицины, однако способствует повышению эффективности стандартного лечения.

К методам комплементарной терапии при БАС относятся массаж, иглоукалывание, ароматерапия и рефлексотерапия.

Нутриционная поддержка (обеспечение полноценного питания)

По мере развития заболевания мышцы человека, отвечающие за жевание и глотание, становятся медлительными, вялыми и слабыми. В результате процесс приема пищи может сильно растягиваться, человек начинает поперхиваться. Если глотание затруднено, то для уменьшения собственного дискомфорта больной часто начинает сокращать рацион. В свою очередь недостаток воды и пищи приводит к обезвоживанию, потере веса, снижению иммунитета.

Специальное лечебное питание способно восполнить недостаток калорий. В России можно купить питание трех основных производителей — Nutricia, Nestle и Fresenius. При уменьшении количества потребляемой пищи в результате снижения аппетита или нарушений глотания очень желательно ежедневно добавлять в рацион такие продукты. При определенных видах БАС могут быть ограничения на ту или иную форму питания, поэтому необходимо проконсультироваться с врачом-неврологом.

Своевременное обеспечение доступа пищи в организм путем установки назогастрального зонда или гастростомы позволяет кормить и поить человека, теряющего способность самостоятельно глотать по мере развития заболевания.

Антиоксиданты

Антиоксиданты — это класс питательных веществ, которые помогают организму предотвращать повреждения клеток свободными радикалами.

Считается, что люди, страдающие БАС, могут быть более восприимчивы к вредоносным эффектам свободных радикалов, и в настоящее время ведутся исследования, направленные на выявление полезного воздействия на организм добавок, богатых антиоксидантами.

Некоторые средства, содержащие антиоксиданты, которые уже прошли клинические испытания в целях выявления влияния на БАС, не доказали своей эффективности.

Альтернативное лечение

В настоящее время единственные средства, которые замедляют прогрессирование БАС, — это рилузол и эдаравон. Эффективность дорогостоящих препаратов невысокая, поэтому понятно, почему люди с БАС хотят попробовать другие способы терапии.

Что такое стволовые клетки?

Стволовые клетки — это клетки, которые еще не сформировались для того, чтобы выполнять конкретные функции. Они могут самообновляться и давать начало различным типам клеток таким, как, например, клетки крови, мышечные и нервные клетки.

Внимание СМИ и общий интерес к стволовым клеткам связаны с тем, что в будущем их, вероятно, можно будет использовать для восстановления или замены нормальных клеток, погибших в связи с каким-то заболеванием.

Стволовые клетки стали ценным инструментом для исследователей. Ученые интересуются ими в связи с возможностью получения мотонейронов в лабораторных условиях, что позволит изучить скрытые механизмы развития БАС.

Игольчатая ЭМГ нижних и верхних конечностей — МЦ «Нейродиагноз»


Игольчатая ЭМГ — метод регистрации спонтанной и произвольной активности мышечных волокон, применяемый для диагностики нервно-мышечных заболеваний


Игольчатая электромиография является одним их самых адекватных ЭМГ методов, дающих наиболее полную информацию и состоянии периферической нервно-мышечной системы. Основоположником метола игольчатой электромиографии является Ф. Бухтал (Вuchthal F., 1957). В нашей стране игольчатая электромиография получила использование и стала развиваться в 60-е годы XX века под руководством профессора Б.М. Гехта. В основе метода игольчатой электромиографии лежит исследование двигательных единиц скелетных мышц. На сегодняшний день игольчатая электромиография (ЭМГ) является неотъемлемым методом исследования не только в неврологии, но и в ревматологии и других областях медицины.


Мышца человека является функциональным целым, но подразделяется на структурно-функциональные элементы – двигательные единицы. Любое, даже минимальное напряжение мышцы связано с активностью двигательных единиц, определяющих все многообразие выполняемых человеком движений. Оценить состояние двигательных единиц скелетных мышц человека можно анализируя параметры генерируемых ими потенциалов (длительность, амплитуду, форму). Регистрация потенциалов двигательных единиц (ПДЕ) производится при минимальном произвольном сокращении мышцы с помощью одноразового игольчатого электрода, введенного в двигательную точку мышцы.


На определении параметров ПДЕ базируется игольчатая электромиография. Параметры ПДЕ отражают размеры и количество двигательных единиц, взаимное расположение мышечных волокон и плотность их распределения в каждой конкретной двигательной единице. Для оценки степени изменения длительности пользуются специальными таблицами, где полученная величина сравнивается со средней величиной соответствующей мышцы здорового человека такого же возраста.


Игольчатая электромиография (ИЭМГ) проводится одноразовыми электродами. Метод ИЭМГ наиболее информативен в диагностике первично-мышечных заболеваний (миопатии, миотонические расстройства, полимиозит, дерматомиозит, миопатические синдромы при эндокринной патологии и др.)

МЫШЦЫ • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 21. Москва, 2012, стр. 561-562

  • Скопировать библиографическую ссылку:


Авторы: Н. Н. Иорданский

МЫ́ШЦЫ (мус­ку­лы), ор­га­ны те­ла жи­вот­ных и че­ло­ве­ка, об­ла­даю­щие спо­соб­ностью к со­кра­ще­нию; в со­став М. вхо­дят мы­шеч­ная ткань, со­еди­ни­тель­ная ткань, оде­ваю­щая и свя­зы­ваю­щая друг с дру­гом мы­шеч­ные во­лок­на и об­ра­зую­щая обо­лоч­ки М. (фас­ции), и су­хо­жи­лия (слу­жат для при­кре­п­ле­ния М. к эле­мен­там ске­ле­та), а так­же нер­вы и кро­венос­ные со­су­ды. В со­во­куп­но­сти М. об­ра­зу­ют мы­шеч­ную сис­те­му. М. обес­пе­чи­ва­ют разл. фор­мы под­виж­но­сти внут­ри ор­га­низ­ма и дви­же­ния ор­га­низ­ма во внеш­ней сре­де.

Скелетные мышцы человека. Вид спереди: 1 – затылочно-лобная; 2 – круговая мышца рта; 3 – подбородочная; 4 – грудино-подъязычная; 5 – трапециевидная; 6 – трёхглавая …

М. впер­вые фор­ми­ру­ют­ся у коль­ча­тых чер­вей и со­сто­ят из глад­кой мы­шеч­ной тка­ни; у го­ло­во­но­гих мол­лю­сков и чле­ни­сто­но­гих об­ра­зу­ет­ся сис­те­ма по­пе­реч­но-по­ло­са­тых М. У по­зво­ноч­ных жи­вот­ных и че­ло­ве­ка М., об­ра­зо­ван­ные глад­кой мы­шеч­ной тка­нью, фор­ми­ру­ют мус­ку­ла­ту­ру сте­нок внутр. ор­га­нов (пи­ще­ва­рит. трак­та, кро­ве­нос­ных и лим­фа­тич. со­су­дов, ды­ха­тель­ных пу­тей, вы­де­лит. про­то­ков, мо­че­во­го пу­зы­ря и др.), по­пе­реч­но-по­ло­са­тые М., со­стоя­щие из од­но­им. мы­шеч­ной тка­ни, – ске­лет­ную мус­ку­ла­ту­ру. В функ­цио­наль­ном от­но­ше­нии глад­кие М. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся не­про­из­воль­ным, от­но­си­тель­но мед­лен­ным со­кра­ще­ни­ем, способностью дли­тель­ное вре­мя на­хо­дить­ся в со­стоя­нии со­кра­ще­ния; по­пе­реч­но-по­ло­са­тые М., на­про­тив, со­кра­ща­ют­ся бы­ст­рее, чем глад­кие, под влия­ни­ем нерв­но­го им­пуль­са. Как пра­ви­ло, от­дель­но вы­де­ля­ют по­пе­реч­но-по­ло­са­тую мыш­цу серд­ца – мио­кард.

У по­зво­ноч­ных жи­вот­ных и че­ло­ве­ка раз­ли­ча­ют М. вис­це­раль­ной мус­ку­ла­туры­ и М. со­ма­ти­че­ской мус­ку­ла­ту­ры. Внутр. ор­га­ны об­ра­зо­ва­ны при уча­стии вис­це­раль­ных М., раз­ви­ваю­щих­ся в он­то­ге­не­зе из бо­ко­вой пла­стин­ки ме­зо­дер­мы; они со­дер­жат и глад­кую, и по­пе­реч­но-по­ло­са­тую (М. глот­ки и серд­ца) мы­шеч­ную ткань; эти М. ин­нер­ви­ру­ют­ся дви­га­тель­ны­ми во­лок­на­ми спин­но­моз­го­вых нер­вов. Со­ма­ти­че­ские (па­рие­таль­ные, ске­лет­ные) М. фор­ми­ру­ют­ся из мио­то­мов ме­зо­дер­маль­ных со­ми­тов, со­сто­ят из по­пе­реч­но-по­ло­са­той мы­шеч­ной тка­ни, ин­нер­ви­ру­ют­ся спин­но­моз­го­вы­ми и че­реп­но-моз­го­вы­ми (гла­зо­дви­га­тель­ным, бло­ко­вым, от­во­дя­щим и подъ­я­зыч­ным) нер­ва­ми.

Фор­ма и раз­ме­ры ске­лет­ных М. весь­ма раз­но­об­раз­ны. Раз­ли­ча­ют длин­ные, ко­рот­кие, ши­ро­кие и кру­го­вые М., а так­же ве­ре­те­но­вид­ные, пло­ские, рем­не­вид­ные (лен­то­вид­ные). Наи­бо­лее утол­щён­ную (мя­си­стую) часть М. на­зы­ва­ют брюш­ком, ко­неч­ные от­де­лы – го­лов­кой (при­кре­п­ле­на к ске­лет­но­му эле­мен­ту ко­рот­ким су­хо­жи­ли­ем или мус­куль­ны­ми во­лок­на­ми) и хво­стом (при­кре­п­лён длин­ным су­хо­жи­ли­ем). Су­ще­ст­ву­ют М. с не­сколь­ки­ми го­лов­ка­ми и брюш­ка­ми, раз­де­лён­ны­ми су­хо­жиль­ны­ми про­слой­ка­ми.

По внутр. строе­нию диф­фе­рен­ци­ру­ют М. про­стые (с па­рал­лель­ны­ми, от­но­си­тель­но длин­ны­ми мы­шеч­ны­ми во­лок­на­ми, тя­ну­щи­ми­ся вдоль оси М.) и пе­ристые (с ко­со рас­по­ло­жен­ны­ми ко­рот­ки­ми во­лок­на­ми, при­кре­п­лён­ны­ми на осе­вое су­хо­жи­лие). Пе­ри­стое строе­ние М. по­зво­ля­ет раз­ме­щать­ся в ней боль­ше­му чис­лу мы­шеч­ных во­ло­кон (при рав­ном объ­ё­ме), что обес­пе­чи­ва­ет зна­чит. си­лу со­кра­ще­ния при мень­шей его дли­не (по срав­не­нию с про­сты­ми М.). В со­ста­ве та­кой М. раз­ные пуч­ки во­ло­кон, рас­по­ло­жен­ные в разл. на­прав­ле­ни­ях, мо­гут со­кра­щать­ся силь­нее или сла­бее, обу­слов­ли­вая раз­но­об­ра­зие дви­же­ний.

По чис­лу во­вле­кае­мых в дви­же­ние сус­та­вов вы­де­ля­ют од­но-, дву- и мно­го­сус­тав­ные М. (не­ко­то­рые М. не свя­за­ны с сус­та­ва­ми, напр. подъ­я­зыч­ные, ми­ми­че­ские и др.). По ха­рак­те­ру дви­же­ния, вы­зы­вае­мо­го со­кра­ще­ни­ем дан­ной М., раз­ли­ча­ют М. сги­ба­те­ли, раз­ги­ба­те­ли, под­ни­ма­те­ли, опус­ка­те­ли, сжи­ма­те­ли, рас­ши­ри­те­ли, при­во­дя­щие, от­во­дя­щие, вра­щаю­щие и др. Обыч­но дви­же­ния в сус­та­вах осу­ще­ст­в­ля­ют­ся при уча­стии це­лых мус­куль­ных ком­плек­сов, в ко­торых раз­ные М. взаи­мо­дей­ст­ву­ют друг с дру­гом. При этом М., вы­зы­ваю­щие при сво­ём со­кра­ще­нии один и тот же тип дви­же­ний в дан­ном сус­та­ве (напр., его сги­ба­те­ли), име­ну­ют­ся си­нер­ги­ста­ми, а обу­слов­ли­ваю­щие про­ти­во­по­лож­ные дви­же­ния (напр., сги­ба­те­ли и раз­ги­ба­те­ли) – ан­та­го­ни­ста­ми. Тон­кий кон­троль дви­же­ний, их си­лы, ско­ро­сти и плав­но­сти дос­ти­га­ет­ся од­но­вре­мен­ным со­кра­ще­ни­ем с раз­ной сте­пе­нью ин­тен­сив­но­сти не­сколь­ких раз­ных си­нер­ги­стов и ан­та­го­ни­стов. М. под­вер­же­ны зна­чит. из­мен­чи­во­сти, про­яв­ле­ния­ми ко­то­рой мо­гут быть на­ли­чие или от­сут­ст­вие от­дель­ных М. или их час­тей, ва­риа­ции их чис­ла, фор­мы, раз­ме­ров, спо­со­бов при­кре­п­ле­ния, то­по­гра­фич. со­от­но­ше­ний с со­сед­ни­ми струк­ту­ра­ми или из­ме­не­ние функ­ций (у ря­да ви­дов рыб, напр., не­ко­то­рые М. пре­об­ра­зо­ва­лись в элек­три­че­ские ор­га­ны). См. так­же Глад­кие мыш­цы, По­пе­реч­но-по­ло­са­тые мыш­цы, Мы­шеч­ное со­кра­ще­ние.

10 удивительных фактов о мышцах человека | Знакомые лица

Содержание

Мышцы помогают человеку совершать движения, говорить, есть, дышать. Без них невозможно выразить эмоции. А также это главный инструмент, умело используя который можно построить красивое тело и лицо. Мы собрали 10 фактов о мышцах, которые расскажут об этой части тела много интересного

1. Сколько их

Тело среднестатистического человека состоит из мышечной массы на 40-45% и насчитывает 600-850 мышц. К примеру, порядка 900 мышц насчитывается у кузнечика, а вот некоторые виды гусениц имеют до 4 тыс. мышц.

Когда мы ходим прогулочным шагом, задействованы порядка 200 мышц. Весит мышечная ткань на 15% больше, чем жировая. Поэтому если взять двух людей одинакового роста один — спортивного телосложения, другой — без физической подготовки, то человек спортивного телосложения будет весить больше.

2. Топ самых-самых

Самая длинная мышца человеческого тела находится на ногах. Это портняжная мышца. Самая короткая — стременная, которая расположена в ухе. Длина этой важной части тела всего 1,27 мм. На глазах расположены самые быстрые — мигающие. Безусловно, сердце человека — это не только самый важный орган в теле, но и самая выносливая мышца.

Некоторые считают, что язык — самая сильная мышца, но фактически в языке их несколько, поэтому это не совсем достоверно. К примеру, сила давления жевательных мускул может быть до 100 кг. Самые сильные мышцы расположены не только на голове, но и на ногах. Это ягодичные и икры.

3. Начинают работать до рождения человека

Мимические мышцы у человека возникают ещё до рождения. Это открытие было сделано учёными относительно недавно. Ещё до рождения ребёнок может улыбаться или сдвигать брови, хмуриться или морщить нос.

Читайте также: Анатомия мышц лица и шеи: фото с описанием и схемами

4. Поцелуи для молодости

Лицевых мускул насчитывают 57, это 25% от всего количества человеческих мышц. Когда человек улыбается — работают 17 мышц, когда злится — 43. Считается, что эффективным способом продления молодости и гладкости кожи являются поцелуи. При поцелуях задействованы 29-34 мышечных группы.

Интересный факт: мужчины, целующие своих любимых женщин по утрам, зарабатывают больше тех мужчин, которые не целуют своих женщин утром.

На нашем сайте facesave.ru есть много полезного материала о том, как правильно заниматься мышцами лица, что бы оставаться моложе. Например, посмотрите статью о известной системе омоложения Ревитонике. Там вы найдете эффективные упражнения для осанки, шеи и лица.

5. Сила мышц

Учёными посчитано, что максимальная сила жевательных мышц человека только с одной стороны составляет 190 кг, а с двух сторон — 390. Безусловно, зубы не выдержат такой нагрузки, поэтому обычное давление примерно 9-15 кг.

6. Разговор

Во время разговора задействовано и интенсивно работает 100 мышц. Это мускулы языка, губ, челюстей, шеи и груди. Чтобы управлять таким количеством одновременно работающих мышц, используется много нейронов, намного больше, чем во время бега.

7. Мышцы и гены

Во время мышечных нагрузок происходят генные модификации. Благодаря таким изменениям мышцы в будущем будут готовы к более сильным физическим нагрузкам.

Во время эксперимента учёные из Орхуса доказали, что во время тренировок происходят изменения на генном уровне. В эксперименте участвовало 20 человек, задача которых была ездить на велотренажёре в течение 20 минут.

По окончании исследования у добровольцев взяли биопсию квадрицепсов для того, чтобы отследить изменения в генах. В результате эксперимента было доказано, что гены активизируются во время физических нагрузок. Абсолютно у всех испытуемых количество метиловых групп сократилось. Это говорит о том, что мышцы быстро адаптировались к увеличенным нагрузкам.

8. Что полезнее всего для мышц

Горький шоколад не только вкусное лакомство, но и незаменимый продукт для здоровых мышц, в частности, для сердечной. Это доказали учёные, проведя исследования в Детройте. Учёные нашли в шоколаде эпикатехин (сильнейший антиоксидант), который влияет на рост митохондрий (клетки, генерирующие энергию в организме).

Группа учёных из Аквильского университета 15 дней подряд давала по 100 гр шоколада своим испытуемым и фиксировала их давление. По результатам эксперимента кровяное давление испытуемых пришло в состояние нормы. Поэтому есть горький шоколад рекомендуют, но следует соблюдать норму.

9. Восстановление

Во время физических нагрузок, в том числе тренировок, в мышцах возникают микроскопические повреждения мышечных волокон, поэтому им для регенерации потребуется время, в среднем до двух суток. В этот период нужно обеспечить отдых и поступления аминокислот и белка в организм, которые обволакивают повреждённое волокно и способствуют утолщению мышцы. Самое медленное восстановление мышечных волокон на спине, самое быстрое — у трицепса.

Читайте также: Как расслабить мышцы лица без ботокса

10. Мышечные потери

В зрелом возрасте потери мышечной ткани возрастают. Например, после 45 лет человек в среднем теряет 2,5%, в то время как после 60 лет потери возрастают в 2 раза. Поэтому поддерживать мышечную массу нужно физическими нагрузками и тренировками.

Интересно: 10 фактов о старости, которые помогут прожить дольше

Будьте здоровы, красивы и счастливы!!!

Посмотреть все статьи нашего канала по категориям можно по ссылке 👇

Из чего состоят мышцы?

Дано краткое описание компонентов, из которых состоят скелетные мышцы человека (состав скелетных мышц человека): мышечные волокна, соединительно-тканные образования, сухожилия, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, рецепторы и тканевая жидкость.

Давайте разберемся, из каких крупных компонентов состоят скелетные мышцы человека. Или другими словами: «Каков состав скелетных мышц?».

Состав скелетных мышц

Можно назвать восемь основных компонентов из которых состоят скелетные мышцы:

  1. Мышечные волокна;
  2. Соединительно-тканные образования;
  3. Сухожилия;
  4. Кровеносные сосуды;
  5. Лимфатические сосуды
  6. Нервы
  7. Рецепторы;
  8. Тканевая жидкость.

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах


Мышечные волокна представляют собой основной компонент мышцы.  В мышце достаточно много: от нескольких десятков тысяч до миллиона. В среднем можно считать, что в скелетной мышце насчитывается несколько сотен тысяч мышечных волокон.

Соединительно-тканные образования окружают каждое мышечное волокно, пучки мышечных волокон и всю мышцу в целом. Анатомы относят их к вспомогательным элементам мышц, однако соединительно-тканные образования являются не только футлярами, в которые упакованы мышечные волокна, пучки мышечных волокон и вся мышца в целом. Они также участвуют в передаче усилия от мышцы сухожилию.

Сухожилия соединяют мышечные волокна с костью и передают усилие, развиваемое мышечными волокнами кости.

Кровеносные сосуды  обеспечивают мышцу кислородом и питательными веществами и уносят из мышцы углекислый газ и продукты обмена веществ (метаболизма).

Лимфатические сосуды выполняют дренажную функцию и выводят из мышцы продукты метаболизма, которые не удалось удалить через кровеносные сосуды.

Нервы обеспечивают прохождение импульсов из центральной нервной системы (ЦНС) к мышце и от мышцы к ЦНС. Благодаря этому мышца сокращается или, другими словами, развивает напряжение.

Рецепторы расположены между мышечными волокнами и внутри сухожилия. Они отвечают за информацию, которая поступает в ЦНС о длине и скорости сокращения мышцы, о напряжении мышцы, а также о боли.

Тканевая жидкость является как бы внутренней средой мышцы. Через тканевую жидкость мышечные волокна получают питательные вещества и отдают продукты обмена веществ.

Компоненты мышцы, описанные выше представляют собой макрообъекты. В дальнейшем я расскажу о более мелких структурных элементах мышцы.

Чтобы ознакомиться более подробно с изложенной выше информацией рекомендую посмотреть следующую литературу.

Литература

  1. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека. – СПб: Кинетика, 2018. – 159 с. (В этом учебном пособии состав скелетных мышц описан подробно, текст ориентирован на неподготовленного читателя).
  2. Мак-Комас А. Дж. Скелетные мышцы человека. – Киев: Олимпийская литература, 2001.- 407 с. (Текст этой монографии А.Дж. Мак-Комаса ориентирован на подготовленного читателя.)
  3. Ткачук М.Г., Степаник И.А. Анатомия. – М.: Советский спорт, 2010.­ 392 с. (для неподготовленного читателя)
  4. Ванек Ю. Спортивная анатомия.- М.: Академия, 2008.- 304 с.

С уважением, А.В. Самсонова

симптомы, диагностика, массаж, ПИР и иные методы лечения

Описание патологии. Причины синдрома грушевидной мышцы


Если у вас болит ягодица или бедро, или сразу – и то, и другое – это ещё не значит, что у вас синдром грушевидной мышцы.


Мышцы таза. Грушевидная мышца.


Вокруг синдрома грушевидной мышцы сложилась парадоксальная ситуация. С одной стороны – этот синдром считается самой распространённой туннельной невропатией, о нём давно и хорошо всё известно, а его изучение включено в базовую программу подготовки врачей неврологов во всех медицинских вузах страны. Но, с другой стороны – синдром грушевидной мышцы продолжают регулярно путать с другими болевыми синдромами этой части тела.


Понимая причины и механизмы болезни – поймём, как её устранить.


Существует классификация, которая делит причины синдрома грушевидной мышцы на первичные-вторичные, вертеброгенные-невертеброгенные, локальные-нелокальные и т.д. Не перегружая вас медицинскими терминами — коротко и понятно, опишем суть этих причин, а чуть ниже расскажем о взаимосвязи синдрома грушевидной мышцы с позвоночником, грыжей диска и корешковым синдромом.


Первичной причиной синдрома грушевидной мышцы считается миофасциальный синдром.


Вторичной причиной — заболевания крестцово-подвздошного сочленения, гинекологические, урологические и проктологические болезни или, как их ещё называют – заболевания малого таза.


Мануальная терапия успешно справляется, как с первичными, так и с вторичными синдромами грушевидной мышцы. Однако лечение вторичных – это, в большей степени, удел профильных врачей – ревматологов, гинекологов, урологов или проктологов. Судите сами. Вторичный синдром грушевидной мышцы возникает на фоне длительно существующей патологии малого таза. Ключевое слово – «длительно». За это время у пациента формируется подсознательная установка воспринимать любой симптом в области ягодиц, таза или бёдер, как очередное проявление своей болезни. Поэтому боль грушевидной мышцы он тоже расценит именно так и, отчасти, будет прав. И как он поступит? Правильно — он обратится к своему лечащему врачу – ревматологу, гинекологу, урологу или проктологу, а тот, скорее всего, тоже расценит боль, как обострение патологии малого таза и, машинально, приступит к лечению. К счастью, такой подход, хотя и оставляет вторичный грушевидный синдром без прямого лечения, но часто даёт положительный результат за счёт воздействия на первопричину. И, лишь, когда лечение первопричины не снимает проблему – а это бывает в запущенных случаях вторичного синдрома грушевидной мышцы – ревматолог, гинеколог, уролог или проктолог направляют пациента к мануальному терапевту, чтобы общими усилиями победить болезнь. Вот почему пациенты с вторичным синдромом грушевидной мышцы редко попадают к мануальному терапевту напрямую. Они сначала обращаются к своему «привычному» врачу: ревматологу, гинекологу, урологу или проктологу.


Отсюда следуют два вывода.

  • Не запускайте ни одной болезни. Это чревато не только усугублением самой патологии, но и порождением новых проблем.
  • Если вы не страдаете сложной затяжной патологией малого таза, но при этом, вы считаете, что ваша боль – это синдром грушевидной мышцы, значит, это не вторичный, а первичный синдром. Следовательно, можете сразу обращаться к мануальному терапевту, который во всём разберётся. И ещё: никогда не ставьте диагноз сами себе и не занимайтесь самолечением. Оставьте решение этих вопросов врачам — это их компетенция. А вам нужно, всего лишь, найти опытного доктора.


При выборе клиники — главное — попасть к опытному и знающему врачу.


Первичные причины синдрома грушевидной мышцы — это, чаще всего, миофасциальный синдром. Миофасциальный синдром— это болезнь, при которой в мышцах появляются небольшие участки напряжения, называемые триггерными точками. При активации этих точек возникает боль, которая может ощущаться не только там, где находится сама триггерная точка, но и в других местах. Это называется — отражённая боль. Кроме того, миофасциальный синдром подавляет сократительную способность мускулатуры, из-за чего мышца теряет свои физиологические свойства и сама может стать причиной следующего витка патологии.


Миофасциальный синдром грушевидной мышцы

Симптомы и признаки, диагностика


Вся симптоматика синдрома грушевидной мышцы делится на локальные симптомы и симптомы сдавления седалищного нерва и соседствующих с ним сосудисто-нервных структур.


Для понимания этого важно обратить внимание на две основные функции грушевидной мышцы, которые лежат в основе большинства случаев синдрома грушевидной мышцы.


Первая — «прижимание» головки бедра к вертлужной впадине тазовой кости (головка бедра с одной стороны и вертлужная впадина — с другой — это и есть тазобедренный сустав). Когда человек лежит или сидит, головка его бедра не прижата к тазу и тазобедренный сустав находится, как бы, «на нейтральной скорости», как стоящий на месте автомобиль с работающим двигателем. Но стоит человеку начать движение — вставать/идти — грушевидная мышца, тут же, включается и плотно прижимает головку бедра к вертлужной впадине — возникает «сцепление». Тем самым «шарнир» тазобедренного сустава приходит в рабочее состояние, активно участвуя в подъеме тела в вертикальное положение или ходьбе.


Функция синергизма с большой ягодичной мышцей — становится наиболее актуальной, когда большая ягодичная мышца, по каким-то причинам, выходит из строя. Тогда, взяв на себя значительную часть работы, грушевидная мышца начинает перегружаться. Всё! Патологические процессы запущены, путь к переутомлению грушевидной мышцы, её спазму и дальнейшему развитию синдрома грушевидной мышцы — открыт. Теперь возникновение болей — это лишь вопрос времени, спустя которое человек начнёт ощущать боль в ягодичной области.


Боль в ягодичной области может быть разной: тянущей, ноющей, «мозжащей», усиливающейся стоя, сидя на корточках или при ходьбе. Но, в любом случае, это – локальные симптомы.


Нелокальные симптомы — это симптомы сдавления седалищного нерва. Для понимания их механизма нужно знать, что грушевидная мышца соседствует с седалищным нервом.


Если рассмотреть ягодичную область послойно, то в самой глубине располагаются кости и связки таза, сверху на них лежит седалищный нерв, а уже над нервом расположена сама грушевидная мышца. Образуется, своего рода, туннель, в котором седалищный нерв находится между костно-связочными структурами и грушевидной мышцей.



Здоровая мышца на нерв не давит. Но, стоит возникнуть патологии и грушевидная мышца, тут же, начнёт спазмироваться, твердеть и прижимать нерв к костно-связочным структурам. Это и есть начало туннельного синдрома или туннельной невропатии. Сдавление седалищного нерва нарушает прохождение по нему импульсов. Каких именно? Поскольку седалищный нерв является смешанным нервом, то есть, в его состав входят, как чувствительные, так и двигательные волокна, то ущемление седалищного нерва приводит к нарушению и чувствительных, и двигательных импульсов. Это проявляется симптомами нарушения чувствительности — «мурашки», «иголочки» и онемение в ноге и двигательными симптомами — «ватность», подкашивание и слабость ноги. Наверняка, вы сталкивались с чем-то подобным, когда «пересиживали» ногу. Но, при синдроме грушевидной мышцы, такие ощущения беспокоят, почти, не переставая. Кроме того пациенту с ущемлением седалищного нерва сложно устоять на пятках или носках.


Кстати, боли по задней поверхности ноги, многие десятилетия, прочно связывали именно с седалищным нервом и называли их ишиалгия или ишиас от латинского названия седалищного нерва – n. ischiadicus (нервус ишиадикус). Современная медицина пересмотрела и существенно расширила представления о возможных причинах такой боли. На сегодняшний день известно более десятка причин, по которым могут возникнуть боли в зоне ягодицы и бедра. Самой известной причиной, кроме синдрома грушевидной мышцы, является корешковый синдром, а также миофасциальный синдром целого ряда мышц.


Запишитесь на диагностику Грушевидной мышцы

  • Выясним, каким синдромом вызваны симптомы — грушевидным, корешковым или миофасциальным; протестируем мышцы на наличие активных и латентных триггерных точек.
  • Продолжительность диагностики — 30 минут. Это полноценное обследование, а не 2-х минутные «ощупывания» для галочки.
  • Диагностику проводит лично доктор Власенко А.А., врач с 30-летним опытом, эксперт в области лечения миофасциального и корешкового синдромов.

Методы лечения. Какой врач лечит синдром грушевидной мышцы?


В лечении синдрома грушевидной мышцы применяют комплексный подход. Он включает воздействия на все уровни, вовлеченные в формирование порочного круга болевого синдрома. Первостепенное значение имеют методы местного воздействия на измененные мышечно-фасциальные структуры. Наиболее успешный метод лечения синдрома грушевидной мышцы – это мягкая мануальная терапия. Мануальный терапевт – это врач, который лечит синдром грушевидной мышцы. В мягкое мануальное лечение входит пассивное растяжение мышц. Компрессия болевых миофасциальных точек — надавливание кончиками пальцев на выявленные во время диагностики триггерные точки от нескольких секунд до минуты, с постепенным увеличением силы давления до полного устранение болевого синдрома. Постизометрическая релаксация ПИР – расслабление мышц после их произвольного напряжения. При необходимости – мягкая коррекция позвонков. Проведение глубокого тканевого расслабляющего массажа и др.


Мягкая мануальная терапия является базовым методом лечения синдрома грушевидной мышцы и, в подавляющем большинстве случаев, даёт полноценный лечебный эффект. Однако в запущенных случаях болезни или при наличии сопутствующей патологии целесообразно использовать медикаментозное лечение: нестероидные и стероидные противовоспалительные препараты, миорелаксанты, витамины группы В, производные тиоктовой (альфа-липоевой) кислоты и другие нейротропные препараты, анальгетики, антиконвульсанты, трициклические антидепрессанты, анксиолитики и др.


В восстановительном периоде показано ЛФК.


При лечении вторичного синдрома грушевидной мышцы, наряду с мануальной терапией и методами, описанными выше, необходимо проводить лечение основного заболевания.

Преимущества лечения в клинике «Спина Здорова»

  • Гарантия полноценного и квалифицированного лечения. Слово «полноценное» является ключевым в нашей работе.
  • Высокая квалификация и большой практический опыт — 30 лет.
  • Каждый случай мы рассматриваем индивидуально и всесторонне — никакого формализма.
  • Эффект синергии.
  • Гарантия честного отношения и честной цены.
  • Расположение в двух шагах от метро в самом центре Москвы.

Какая мышца самая сильная в человеческом теле?

Ответ

На этот вопрос нет однозначного ответа, поскольку есть разные способы измерения силы. Есть абсолютная сила (максимальная сила),
динамическая сила (повторяющиеся движения), упругая сила (быстрое приложение силы) и силовая выносливость (выдерживание усталости).

Мышцы. В De humani corporis fabrica, Andreas Vesalius, 1543.Цифровые коллекции Национальной медицинской библиотеки.

В человеческом теле есть три типа мышц: сердечная, гладкая и скелетная.

Сердечная мышца составляет стенку сердца и отвечает за сильное сокращение сердца. Гладкие мышцы составляют стенки кишечника, матки, кровеносные сосуды и внутренние мышцы глаза. Скелетные мышцы прикреплены к костям и в некоторых областях кожи (мышцы лица). Сокращение скелетных мышц помогает конечностям и другим частям тела двигаться.

Большинство источников утверждает, что в человеческом теле более 650 названных скелетных мышц, хотя некоторые цифры доходят до 840. Разногласия исходят от тех, кто считает мышцы внутри сложной мышцы. Например, двуглавая мышца плеча — сложная мышца, имеющая две головки и два разных происхождения, однако они прикрепляются к лучевому бугорку. Вы считаете это одной или двумя мышцами?

Волонтер… проверяет свою мышечную силу на ручном динаметре.Г. В. Хехт, фотограф. Цифровые коллекции Национальной медицинской библиотеки.

Хотя у большинства людей общий набор мускулов одинаковый, у разных людей есть некоторые различия. Как правило, гладкие мышцы не включаются в это общее количество, поскольку большинство этих мышц находится на клеточном уровне и исчисляется миллиардами. Что касается сердечной мышцы, у нас есть только одна из них — сердце.

Мышцам даны латинские названия в соответствии с расположением, относительным размером, формой, действием, происхождением / прикреплением и / или количеством источников.Например, длинный сгибатель большого пальца стопы — это длинная мышца, которая сгибает большой палец ноги:

  • Сгибатель = мышца, сгибающая сустав
  • Hallicis = большой палец ноги
  • Длинный = Длинный

Гимнастика — медицинская: Гимнастик для пациентов, или тренажер для тренировки суставов и мышц человеческого тела. Цифровые коллекции Национальной медицинской библиотеки

Ниже приведены мышцы, которые были признаны самыми сильными на основании различных определений силы (перечислены в алфавитном порядке):

Наружные мышцы глаза
Мышцы глаза постоянно двигаются, чтобы изменить положение глаза.Когда голова находится в движении, внешние мышцы постоянно регулируют положение глаза, чтобы поддерживать устойчивую точку фиксации. Однако внешние мышцы глаза подвержены утомлению. За час чтения книги глаза совершают около 10 000 скоординированных движений.

Большая ягодичная мышца
Большая ягодичная мышца — самая большая мышца в теле человека. Он большой и мощный, потому что его задача — удерживать туловище в вертикальном положении.Это главная антигравитационная мышца, помогающая подниматься по лестнице.

Сердце
Самая тяжелая мышца — это сердце. Он перекачивает 2 унции (71 грамм) крови при каждом ударе сердца. Ежедневно сердце перекачивает не менее 2500 галлонов (9450 литров) крови. Сердце способно биться более 3 миллиардов раз за жизнь человека.

Масетер
Самая сильная мышца в зависимости от ее веса — это жевательная мышца. Когда все мышцы челюсти работают вместе, он может сомкнуть зубы с силой до 55 фунтов (25 килограммов) на резцах или 200 фунтов (90 фунтов).7 килограмм) на молярах.

Мышцы матки
Матка находится в нижней части таза. Его мышцы считаются сильными, потому что они сокращаются, чтобы протолкнуть ребенка по родовым путям. Гипофиз выделяет гормон окситоцин, который стимулирует сокращения.

Soleus
Мышца, которая может тянуть с наибольшей силой, — это камбаловидная мышца. Он находится ниже икроножной мышцы (икроножной мышцы). Камбаловидная мышца очень важна для ходьбы, бега и танцев.Наряду с икроножными мышцами он считается очень мощной мышцей, поскольку она тянет против силы тяжести, чтобы удерживать тело в вертикальном положении.

Язык
Язык — трудолюбивый. Он состоит из групп мышц и, как и сердце, всегда работает. Это помогает в процессе смешивания продуктов. Он связывает и скручивает себя, образуя буквы. На языке находятся язычные миндалины, которые отфильтровывают микробы. Даже когда человек спит, язык постоянно выталкивает слюну в горло.

Мышцы. В Атлас анатомии и физиологии человека , сэр Wm. Тернер и Джон Гудсир, Эдинбург, 1857 г. Цифровые коллекции Национальной медицинской библиотеки

Опубликовано: 19 ноября 2019 г. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса

границ | Машинное обучение на транскриптомных данных мышц человека для обнаружения биомаркеров и идентификации тканеспецифичных лекарственных препаратов

Введение

Поскольку в мире наблюдается беспрецедентный рост доли людей старше 65 лет, возрастает влияние возрастных патологий, таких как саркопения.Саркопения значительно влияет на качество жизни и является одним из признаков старения. Растущее количество доказательств и экспериментальных данных о продлении жизни модельных организмов предполагает возможность поиска вмешательств, способствующих долголетию человека (Москалев и др., 2015), и понимание молекулярных механизмов саркопении может помочь в разработке желаемых вмешательств. Однако ограниченные экспериментальные возможности изучения старения человека в сочетании с общей низкой скоростью трансляции из модельных организмов в человеческую клинику в других терапевтических областях (Mak et al., 2014) усложняет поиск желательных методов лечения старения, поскольку только несколько геропротекторов (например, молекулы против старения) на сегодняшний день продемонстрировали потенциальную эффективность у людей (Aliper et al., 2016, 2017; Thomas and Gregg, 2017) . Биомаркеры старения, или часы старения, являются многообещающими инструментами, расширяющими возможности исследований старения людей с возможностью отслеживать изменения старения и оценивать возможные омолаживающие процедуры (Horvath, 2013; Peters et al., 2015; Путин и др., 2016; Мамошина и др.). , 2018), не прибегая к длительным и дорогостоящим продольным клиническим исследованиям, оценивающим влияние геропротективных вмешательств на долгосрочную заболеваемость возрастной заболеваемостью или продолжительность жизни.Таким образом, биомаркеры старения могут существенно повысить возможность клинической оценки возможных геропротекторных вмешательств.

На сегодняшний день подходы, основанные на данных, используются в различных биомедицинских приложениях (Мамошина и др., 2016), включая открытие лекарств (Кадурин и др., 2017a, b) и разработку биомаркеров (Путин и др., 2016; Мамошина и др., 2018), оба из которых представляют собой привлекательную альтернативу более традиционным типам анализа данных, поскольку они не требуют предварительного знания биологических зависимостей.Имея это в виду, мы объединили машинное обучение с инструментом параметрического анализа путей передачи сигналов, чтобы идентифицировать и классифицировать изменения путей передачи сигналов в старых скелетных мышцах и предложить панель биомаркеров старения, специфичную для мышечной ткани, а также новую идентификацию целей. средство для мышечной антивозрастной терапии.

Мы впервые применили современный алгоритм анализа сигнальных путей iPANDA для сравнения транскриптомных сигнатур «старых» и «молодых» мышц.Затем мы применили несколько методов машинного обучения, широко используемых в биоинформатике, включая эластичную сетевую регрессию, вспомогательные векторные машины, случайный лес и нейронные сети, чтобы предсказать возраст образцов на основе их транскриптомных сигнатур. Включив анализ важности признаков, мы использовали обученные предикторы возраста для определения ключевых генов, связанных со старением мышц. Мы предлагаем повышение цитозольного Ca 2+ , передачи сигналов PPAR и рециклинга нейромедиаторов в качестве ключевых сигнальных осей, которые вносят вклад в процесс старения мышц наряду с активацией пути IGFR, сопровождаемой активацией сигнальной оси PI3K-Akt-mTOR.

Материалы и методы

Данные

Профили экспрессии генов

были собраны из общедоступных репозиториев Gene Expression Omnibus (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) и ArrayExpress (https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/) . Всего мы проанализировали 545 транскриптомных образцов, помеченных в соответствии с хронологическим возрастом доноров образцов тканей, из 12 наборов данных GSE1428 (Giresi et al., 2005), GSE25941 (Raue et al., 2012), GSE28392 (Raue et al. ., 2012), GSE28422 (Raue et al., 2012), GSE38718 (Liu et al., 2013), GSE40645 (Gheorghe et al., 2014), GSE47881 (Phillips et al., 2013), GSE47969 (Sood, 2015), GSE59880 (Timmons et al., 2010; Keller et al., 2011; Sood, 2015), GSE80 (Welle et al., 2002) (Таблица S1).

В качестве данных внешней проверки мы загрузили профили экспрессии генов скелетных мышц с портала проекта Genotype-Tissue Expression (GTEx) (www.gtexportal.org). Образцы ( n = 564) были сопоставлены с возрастом и полом доноров.

Межплатформенная нормализация

Мы использовали функцию distran с количеством используемых кластеров анализа, равным 6, и алгоритмом кластеризации «kmeans» из пакета R CONOR (https: // github.com / jcrudy / CONOR) для кроссплатформенной нормализации данных экспрессии генов данных GTEx. Поскольку большинство выборок относятся к возрастным группам 50–59 и 60–69 лет, мы выполнили их по возрастным группам, чтобы избежать систематической ошибки.

Модели машинного обучения с учителем

Конструкция поезда и испытательного комплекта

Модели были обучены на значениях экспрессии 7682 общих генов (Таблица S2). Набор данных был разделен на наборы для обучения и тестирования в соотношении 80/20 и был нормализован с помощью «normalize.quantiles» из пакета «preprocessCore» (Bolstad et al., 2003).

Реализация регрессионной модели

Мы адаптировали пять методов машинного обучения для задачи прогнозирования возраста: ElasticNet, машины опорных векторов, k-ближайших соседей, случайные леса и нейронные сети с прямой связью (модель Deep Feature Selection, Li et al., 2016). Для всех мелких моделей мы использовали их реализацию в scikit-learn. Для построения и обучения глубоких моделей (то есть сетей с более чем 3-мя слоями) мы использовали библиотеку Python Keras с бэкэндом tensorflow. Все модели прогнозирования возраста были оптимизированы с использованием поиска по сетке в пространстве гиперпараметров.Мы обучили модели пятикратной перекрестной проверке, чтобы компенсировать переоснащение и получить более надежные показатели производительности. Все параметры оптимизированной модели представлены в таблице 1.

Таблица 1 . Производительность моделей прогнозирования возраста, обученных на профилях экспрессии на тестовой выборке.

Оценка модели

Для оценки точности моделей прогнозирования возраста использовались следующие показатели:

1) Коэффициент корреляции Пирсона:

r = ∑i = 1N (xi − x¯) (yi − y¯) ∑i = 1N (xi − x¯) 2∑i = 1N (yi − y¯) 2.

, где x i — хронологическое значение возраста x , среднее значение x , y i — прогнозируемое значение возраста, а y — среднее значение y , N — число образцы. r показывает силу линейной связи между прогнозируемым и фактическим возрастом.

2) Коэффициент детерминации: R2 = 1-∑i = 1N (ŷi-yi) 2∑i = 1N (yi-y¯) 2, где y i — действительное значение, ŷ i — это прогнозируемое значение, а y¯_ — среднее значение y . R 2 показывает процент отклонения, объясняемого регрессией между прогнозируемым и фактическим возрастом.

3) Средняя абсолютная ошибка: MAE = 1N∑i = 1N | ŷi-yi |; где ŷ i — прогнозируемый возраст, y i — значение возраста, а N — количество выборок. MAE демонстрирует среднее расхождение между хронологическим возрастом и прогнозируемым возрастом.

4) ε-точность = ∑i = 1N1A (ŷi) N, где A = [ y i −ε; y i + ε], ŷ i — прогнозный возраст модели, а y i — истинное значение возраста.Например, если эпсилон (ε) равен 5, а модель DNN предсказывает возраст 55 лет, а реальный возраст составляет 50 или 60 лет, то, согласно точности эпсилон, такая выборка будет считаться правильно классифицированной.

Мы использовали функцию multiclass.roc из пакета pROC R для расчета площади мультикласса под кривой рабочих характеристик приемника для точности (mAUC) прогнозирования возрастного интервала.

Анализ важности функций

В настоящем исследовании мы исследуем несколько методов оценки важности особенностей (генов) для прогнозирования возраста.Сначала мы ранжировали гены по абсолютным значениям их коэффициентов регрессии для модели ElasticNet. Затем мы применили алгоритм важности признаков случайного леса, чтобы извлечь значение важности Джини для каждого гена. Затем мы исследовали значения относительной важности, присвоенные генам с помощью модели глубокого отбора признаков, усредняя значения важности генов для процесса пятикратной перекрестной проверки.

В дополнение к ранжированию важности признаков мы также исследовали метод оболочки, который мы успешно применяли ранее в контексте определения наиболее важных маркеров крови для прогнозирования возраста (Путин и др., 2016; Мамошина и др., 2018). Мы применили тот же метод в настоящем исследовании с некоторыми изменениями. Здесь мы исследовали случайные перестановки векторов значений экспрессии генов вместе с увеличенными (log 2 -кратные изменения 3) и уменьшенными (log 2 -кратные изменения -3) значениями экспрессии генов.

В случае случайных перестановок x′i = rand (x), где x — вектор экспрессии гена i .

В случае прямого увеличения или уменьшения x′i = x × 2f, где x — вектор экспрессии гена i , а f — изменение в 3 и -3 раза соответственно.’- это вектор предсказанных значений возраста после перестановок, k — количество складок перекрестной проверки и в данном случае равно 5.

Мы использовали алгоритм машины опорных векторов в качестве модели прогнозирования возраста. Каждая модель предсказывает возраст после модификации значений экспрессии генов и назначает коэффициент важности гену на основе точности предсказания возраста. После этого баллы, полученные на наборах для проверки, суммируются, и каждый связанный с геном фактор важности усредняется для получения окончательного значения.

Алгоритм подсчета

Борда применялся для суммирования всех шести рангов, полученных из моделей прогнозирования возраста, и ранга генов, отсортированного по абсолютному логарифму. 2 значений изменения, полученных из анализа дифференциальной экспрессии, чтобы получить окончательный ранг важности генов.

Анализ сигнального пути

Данные по экспрессии необработанных генов были нормализованы методом RMA (Bolstad et al., 2003). Для анализа были тщательно отобраны девять независимых наборов данных из базы данных NCBI GEO, включая GSE80, GSE1428, GSE28392, GSE47881, GSE47969, GSE59880, GSE28422, GSE38718 и GSE25941.Для каждого набора данных были построены группы, соответствующие выборкам от «старых» и «молодых» особей соответственно. Выборки от лиц в возрасте 16–30 лет считались «молодыми», а от лиц старше 60 лет — «старыми». Во всех следующих частях анализа «старая» группа использовалась в качестве эталона, а молодая группа сравнивалась с ней. Чтобы получить список дифференциально экспрессируемых генов, данные были обработаны с использованием пакета R «limma» (Ritchie et al., 2015). Корректировка FDR Бенджамини-Хохберга была применена к значениям p (Benjamini and Hochberg, 1995). Анализ на уровне пути проводился с использованием пакета программ iPANDA (Озеров и др., 2016). Положительные и отрицательные оценки iPANDA указывают на повышающую и понижающую регуляцию пути, соответственно. База данных путей, использованная для анализа, включала 1856 аннотированных и подготовленных вручную карт сигнальных путей из KEGG, Reactome, NCI-PID и SA Biosciences (http: //saweb2.sabiosciences.com / pathwaycentral.php) (Kanehisa, Goto, 2000; Schaefer et al., 2009; Croft et al., 2014).

Результаты

Для изучения эффектов старения скелетных мышц человека мы получили 545 профилей экспрессии генов у лиц в возрасте 19–89 лет из общедоступных наборов данных. Сначала мы разделили образцы на «старые» и «молодые» группы и проанализировали их с помощью анализа дифференциальной экспрессии генов и анализа путей (см. Рисунок 1). Затем мы обучили набор контролируемых моделей предсказанию возраста образцов.Наконец, мы ранжировали гены в соответствии с их важностью для прогнозирования возраста с использованием подсчета Борда по сравнению со значениями ранга, полученными с помощью ElasticNet, Random Forest, Deep Feature Selection и алгоритмов оболочки.

Рисунок 1 . Чтобы изучить влияние старения на скелетные мышцы человека, мы собрали профили экспрессии генов у людей в возрасте 19–89 лет из общедоступных наборов данных. Мы разделили образцы на «старые» и «молодые» группы и проанализировали их с помощью дифференциальной экспрессии генов и анализа путей.Затем мы обучили набор контролируемых моделей предсказанию возраста образцов. Наконец, мы ранжировали гены в соответствии с их важностью для прогнозирования возраста с использованием подсчета Борда по сравнению со значениями ранга, полученными с помощью ElasticNet, Random Forest, Deep Feature Selection и алгоритмов оболочки. GEO, комплексный анализ экспрессии генов; DE — анализ дифференциальной экспрессии; DFS, модель глубокого выбора функций; SVM, опорные векторные машины; ELNET, ElasticNet; РФ, случайный лес.

Анализ экспрессии генов и сигнальных путей

Для профилирования сигнальных различий между молодыми и старыми скелетными мышцами мы применили алгоритм iPANDA (Озеров и др., 2016) к нормированным данным по экспрессии генов. Анализ 9 наборов данных о мышцах, полученных из общедоступной базы данных NCBI GEO, выявил различные возрастные эффекты.

Ранее было показано, что старение мышц сильно связано с нарушением передачи сигналов искры Ca 2+ и сегрегированным внутриклеточным высвобождением Ca 2+ (Weisleder et al., 2006). Наши данные подтверждают это наблюдение. В частности, мы наблюдали снижение экспрессии связывающего ионы кальция белка EFEMP1 и саркомерного белка MYOZ2, который связывается с кальциневрином, фосфатазой, участвующей в кальций-зависимой передаче сигнала, у пожилых людей и соответствующую активацию Повышение цитозоля Ca 2+ уровней Main Pathway .Несколько других белков, прямо или косвенно участвующих в функции и регуляции саркомера, обнаружены в списке 20 нарушенных генов (Рисунок 2), включая MYH8, EPB41L3 и SKAP2 (Pöllänen et al., 2010; Dreder et al., 2016). Интересно, что снижение экспрессии гена-супрессора опухолей EPB41L3, который ингибирует пролиферацию клеток и способствует апоптозу, ранее было связано с клеточным старением в коже и легких (Yoon et al., 2004; Sembrat et al., 2016).

Рисунок 2 .Молекулярные механизмы старения мышц. (A) Топ-20 дифференциально экспрессируемых генов в «молодой» группе по сравнению со «старой» группой. (B) Сигнальные пути нарушены в «молодой» группе по сравнению со «старой» группой. Гены с повышающей и понижающей регуляцией (пути) показаны красным и синим цветом соответственно. Насыщенность цвета соответствует амплитуде возмущения.

Другим заметным механизмом, лежащим в основе связанных со старением изменений мышечной функции, является необратимое изменение иннервации волокон (Holloszy and Carlson, 1995; Luff, 1998; Edström et al., 2007). Как FEZ2, необходимый для нормального связывания аксонов и удлинения в пучках аксонов, так и транспортер глутамина SLC38A1, необходимый для цикла глутаматных нейротрансмиттеров, подавляются в старых мышцах вместе с повышающей регуляцией захвата астроцитарного глутамата и подавлением развития аксонов на уровень пути. Хотя снижение насыщения кислородом и поглощения глюкозы также играют значительную роль в старении мышц, повышенная экспрессия гена BPGM может опосредовать этот эффект.Более того, считается, что нарушение регуляции экспрессии BPGM играет аналогичную роль при возрастной деменции (Kaminsky et al., 2013). Кроме того, снижение потребления кислорода тесно связано с общим снижением функции митохондрий и увеличением экспрессии гена TMEM11, ответственного за морфогенез митохондрий (Short et al., 2005). Значительное нарушение передачи сигналов PPAR в большинстве наборов данных также связано с нарушением поглощения глюкозы и метаболизма липидов во время старения.

Неожиданно оказалось, что ответвления сигнальных сетей метаболических мастер-регуляторов, способствующие выживанию, включая IGFR signaling и PI3K-Akt-mTOR axis , были подавлены в молодых мышцах по сравнению со старыми. В то же время пути, связанные с остановкой контрольной точки G1 / S ( BRCA1 G1 / S контрольная точка остановки ) и обеспечивающие длительное состояние G0 мышечных клеток, были повышены в образцах от молодых доноров. Несколько генов развития (CRIM1, PLAG1, GREM1 и HOXB2) находятся на вершине списка дифференциально экспрессируемых генов.Это наблюдение может указывать на возрастной переход тканей, например, на мышечный фиброз.

Важный кластер связанных со старением изменений в мышечной ткани относится к воспалению (Zoico et al., 2013). В частности, ген CLEC2B, член суперсемейства CTL / CTLD и один из ключевых регуляторов воспаления и иммунного ответа, значительно нарушен в большинстве наборов данных наряду с несколькими путями, связанными с воспалением. Кроме того, экспрессия гена SLPI, ответственного за устойчивость к вирусным, бактериальным и грибковым инфекциям, подавляется в образцах мышц пожилых людей.Само воспаление тесно связано с пагубными изменениями внеклеточного матрикса, которые способствуют снижению мышечной функции (Kragstrup et al., 2011). Конкретные гены, участвующие в поддержании внеклеточного матрикса и испытывающие наибольшие изменения профиля экспрессии, включают ADIPOQ и COL21A1.

Интересно, что несколько генов, которые еще не были широко изучены в контексте старения мышц, такие как рецептор ретиноида RXRG, небелковый кодирующий DLEU1 и очень плохо описанный FAM171A1, встречаются в первой двадцатке.Мы считаем, что эти гены и их продукты могут потенциально представлять новые биомаркеры или терапевтические мишени для возрастных состояний в мышцах.

Предсказание возраста

Чтобы разработать предиктор возраста выборок, мы сначала исследовали набор регрессионных моделей. Мы использовали линейную регрессию в качестве базовой модели, которую сравнивали с другими методами машинного обучения, такими как Elastic Net, Support Vector Machines, k-Nearest Neighbours, Random Forest и Deep Feature Selection Model. Все модели достигли сильной корреляции прогнозируемого и хронологического возраста; однако обе машины опорных векторов с линейным ядром и модель Deep Feature Selection превзошли другие методы в прогнозировании возраста, достигнув значения 0 R 2 .83 и 0,83 и значения MAE 7,20 и 6,24 года соответственно (рисунок 3 и таблица 1). Для сравнения, модели ElasticNet и Random Forest достигли значений R 2 0,78 и 0,69 и значений MAE 7,37 и 9,54 года соответственно. Наконец, модель K-Nearest Neighbours продемонстрировала R 2 0,64 и MAE 9,73 лет. Интересно, что возраст женских выборок, как правило, предсказывается более точно по сравнению с мужскими выборками всеми моделями прогнозирования возраста (таблица 1).

Рисунок 3 . Производительность моделей прогнозирования возраста (A) Фактический хронологический возраст по сравнению с прогнозируемым возрастом для модели машин опорных векторов (SVM) и модели глубокого выбора функций (DFS) на наборах для проверки и тестирования (B) Производительность моделей при проверке и тестировании наборы. r для коэффициента корреляции Пирсона; R 2 для коэффициента детерминации; MAE для средней абсолютной ошибки, которая показывает среднее расхождение между фактическим хронологическим и прогнозируемым возрастом; ε-точность — точность прогноза в пределах периода, рассчитанная для ε 10 лет, kNN, K ближайших соседей; РФ, Случайный лес; ELNET, ElasticNet; SVM, машины опорных векторов; DFS, модели глубокого выбора функций.

Внешняя проверка

Набор данных проекта Genotype-Tissue Expression (GTEx) был использован для проверки наших моделей. Мы предсказали возраст образцов скелетных мышц на основе профилей экспрессии их генов. Поскольку портал проекта GTEx открыто предоставляет только возрастную корзину доноров, мы рассчитали mAUC (см. «Материалы и методы» для получения подробной информации), чтобы оценить точность прогноза по возрастной группе. Ранее самые эффективные модели, Support Vector Machines, достигли mAUC 0,80 по сравнению с mAUC 0.90 на исходном тестовом наборе и Deep Feature Selection достигли mAUC 0,80 и соответственно (рис. 4). Точность прогнозирования возрастных групп для мужских и женских выборок совпадает с показателями на тестовой выборке, и мужские выборки, как правило, предсказываются более точно по сравнению с женскими выборками.

Рисунок 4 . Характеристики моделей прогнозирования возраста на наборе внешней проверки. Среднее значение фактического хронологического возраста по сравнению с прогнозируемым возрастом для моделей Support Vector Machines (SVM) и Deep Feature Selection Model (DFS).

Идентификация цели

Следуя результатам прогнозирования возраста, мы применили несколько процедур анализа важности признаков для определения генов, наиболее важных для прогнозирования возраста (подробности см. В разделе «Материалы и методы»). Поскольку разные методы ранжирования возвращают разные значения относительной важности, мы использовали алгоритм подсчета Борда для суммирования рангов и получения окончательных значений важности (таблица 2, рисунок 5). Несмотря на то, что ранги отобранных 20 лучших генов различаются, все они принадлежат к 25% высших рангов всех генов.Интересно, что Random Forest и Elastic Net присвоили одинаковые ранги одним и тем же генам. Метод оболочки (применяемый к случайным перестановкам) и модель Deep Feature Selection демонстрируют результаты, наиболее близкие к окончательному ранжированию (рисунок 5). В то же время метод оболочки, использованный для увеличения и уменьшения значений, показал разные значения важности и ранжирования для одних и тех же генов, предполагая, что направление изменений экспрессии важно для прогнозирования возраста для большинства проанализированных генов.Однако ряд генов, включая связанный с киназой Src фосфопротеин 2 (SKAP2), Visin like 1 (VSNL1) и регуляцию роста эстрогеном при раке груди 1 (GREB1), продемонстрировали аналогичные ранги в контексте как повышающей, так и понижающей регуляции.

Таблица 2 . Список наиболее важных генов, выбранных с помощью алгоритма подсчета Борда, примененного к рангам, присвоенным случайным лесом, ElasticNet, методом оболочки, примененным к случайно переставленным векторам значений экспрессии генов (SVM PFI ), увеличенные значения (SVM log2FC = 3 ) и пониженные значения (SVM log2FC = -3 ), модель Deep Feature Selection (DFS) и анализ дифференциальной экспрессии генов (DE).

Рисунок 5 . Список наиболее важных генов, выбранных с помощью алгоритма подсчета Борда, примененного к рангам, присвоенным случайным лесом, ElasticNet, методом оболочки, примененным к случайно переставленным векторам значений экспрессии генов (SVM PFI ), увеличенные значения (SVM log2FC = 3 ) и пониженные значения (SVM log2FC = -3 ), модель Deep Feature Selection (DFS) и анализ дифференциальной экспрессии генов (DE). См. Подробности в материалах и методах.Полные названия сигнальных путей представлены в таблице 2. Информация о лекарствах-мишенях была получена из DrugBank (www.drugbank.com). R, База данных путей Reactome. N, база данных путей NCI.

В то время как 5 из 20 лучших генов являются известными мишенями для лекарств, некоторые из выбранных генов являются известными терапевтическими мишенями, включая карбоангидразу 4 (CA4), мишень противовосклонного препарата, топирамата и группу диуретиков, таких как хлоротиазид и метазоламид . Недавно было показано, что ингибирование CA4 влияет на расслабление скелетных мышц как у модельных организмов (Wetzel et al., 2002; Tricarico et al., 2004) и человеческие клетки (Eguchi et al., 2006), предполагая их важность в качестве потенциальных мишеней для лекарств при нервно-мышечных заболеваниях.

Обсуждение

В этом отчете, насколько нам известно, описан первый исчерпывающий анализ сигнальных путей скелетных мышц человека, который дает молекулярное понимание различий между пожилыми и молодыми образцами. Ранее транскриптомный анализ старения мышц проводился с использованием стандартного подхода анализа экспрессии генов (Zahn et al., 2006; Sifakis et al., 2013). Это исследование представляет собой первый подробный анализ путей, включающий массовое сравнение общедоступных наборов данных, состоящих как из молодой, так и из старой мышечной ткани. Он также подчеркивает полезность алгоритмов на основе путей для уменьшения размерности транскриптомных данных большой размерности и для получения надежных сигнатур активации сигнального пути при одновременном сравнении нескольких состояний и типов клеток.

Примечательно, что списки важных генов, полученные с помощью традиционного анализа дифференциальной экспрессии и методов машинного обучения, хотя и имеют значительное пересечение, содержат отдельные гены, которые имеют отношение к изучаемому состоянию.Это подчеркивает потенциальные выгоды, которые исследователи могут получить при использовании предлагаемого комбинированного подхода.

Гормональный дисбаланс и дисфункция митохондрий являются одними из основных признаков старения мышц, выявленных в этом исследовании. На уровне сигнального пути повышение цитозольного Ca 2+ , передачи сигналов PPAR и рециклинга нейромедиаторов наряду с активацией пути IGFR, сопровождаемой активацией сигнальной оси PI3K-Akt-mTOR, наблюдаемой в настоящем анализе, как полагают, являются ключевыми игроками в росте мышц. и поэтому нарушение регуляции этих путей, скорее всего, приводит к снижению мышечной массы и способности к регенерации (Yoon, 2017).Кроме того, нарушение деградации белка, продемонстрированное в настоящем анализе, также считается одним из ключевых молекулярных механизмов, лежащих в основе саркопении (Lenk et al., 2010).

Самая эффективная модель, использованная в настоящем анализе, нейронная сеть с прямой связью, достигла MAE 6,24 года, демонстрируя достаточно хорошую точность с точки зрения прогнозирования возраста. Примечательно, что женские образцы, как правило, предсказываются более точно, что согласуется с нашими предыдущими выводами о предсказании возраста по биохимии крови (Мамошина и др., 2018). Действительно, предыдущий анализ выявил половую специфичность транскрипционных профилей старения мышц (Liu et al., 2013), и в то же время исследования на модельных организмах и на людях также продемонстрировали зависимые от пола различия в темпах старения (Waisman et al., 2013; Horvath et al., др., 2016).

Ранее Sood et al. применял контролируемый алгоритм машинного обучения (K-Nearest Neighbours) для выполнения бинарной классификации профилей экспрессии мышечных генов по «молодым» и «старым», достигая средней AUC 93% (70–100%) для независимых данных о мышцах (Sood, 2015 ).Здесь мы представляем более комплексный подход, позволяющий количественно оценить изменения старения. Наши текущие результаты показывают, что наиболее эффективная модель может достичь 0,80 mAUC (для 6 возрастных групп) на массивном наборе внешней проверки, предоставленном проектом GTEx ( n = 564).

Кроме того, наши результаты показывают, что модели прогнозирования возраста могут использоваться в качестве инструмента для определения перспективных целей для терапии против старения и могут служить в качестве потенциальной панели сопутствующих биомаркеров для оценки эффекта таких методов лечения.Используя транскрипционные сигнатуры, общий подход, заключенный в настоящем исследовании, может быть в дальнейшем применен к другим тканям и другим областям заболевания.

Авторские взносы

AZ, IO и PM запланировали исследование. MV и ES провели отбор и подготовку исходных данных. ИО провел и интерпретировал анализ генов и путей. PM, MV и EP провели и интерпретировали анализ машинного обучения. FC помог проверить рукопись и ссылки. PM, MV, IO и AZ провели дополнительную оценку данных и подготовку рукописи.

Заявление о конфликте интересов

PM, MV, IO, EP, ES и AZ связаны с компанией Insilico Medicine, Inc., занимающейся открытием лекарств и исследованиями старения.

Оставшийся автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2018.00242/full#supplementary-material

Таблица S1 . Список наборов данных, проанализированных в этом исследовании.

Таблица S2 . Список генов, проанализированных в этом исследовании.

Список литературы

Алипер А., Беликов А. В., Гаража А., Йеллен Л., Артемов А., Сунцова М. и др. (2016). В поисках геропротекторов: in silico скрининг и in vitro валидация сигнальных миметиков молодого здорового состояния. Старение 8, 2127–2152. DOI: 10.18632 / старение.101047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алипер А., Джеллен Л., Кортезе Ф., Артемов А., Карпинский-Семпер Д., Москалев А. и др. (2017). К природным миметикам метформина и рапамицина. Старение 9, 2245–2268. DOI: 10.18632 / старение.101319

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бенджамини Ю. и Хохберг Ю. (1995). Контроль ложного обнаружения: практичный и эффективный подход к множественному тестированию. J. R. Stat. Soc. Серия B Стат. Методология . 57, 289–300.

Google Scholar

Болстад, Б. М., Иризарри, Р. А., Астранд, М., и Спид, Т. П. (2003). Сравнение методов нормализации для данных массива олигонуклеотидов высокой плотности на основе дисперсии и систематической ошибки. Биоинформатика 19, 185–193. DOI: 10.1093 / биоинформатика / 19.2.185

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крофт Д., Мундо А. Ф., Хоу Р., Милачич М., Weiser, J., Wu, G., et al. (2014). База знаний по реактивным путям. Nucleic Acids Res. 42, D472 – D477. DOI: 10.1093 / nar / gkt1102

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дредер А., Тахир М., Секер Х. и Анвар Н. (2016). Выявление различий в старении скелетных мышц, связанных с полом, посредством идентификации по-разному экспрессируемых генов на основе голосования большинством голосов. Внутр. J. Bioinform. Biosci. 6, 1–14. DOI: 10.5121 / ijbb.2016.6201

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эдстрем, Э., Алтун, М., Бергман, Э., Джонсон, Х., Куллберг, С., Рамирес-Леон, В., и др. (2007). Факторы, способствующие нервно-мышечным нарушениям и саркопении при старении. Physiol. Behav. 92, 129–135. DOI: 10.1016 / j.physbeh.2007.05.040

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эгучи, Х., Цуджино, А., Кайбара, М., Хаяси, Х., Ширабе, С., Танияма, К. и др. (2006). Ацетазоламид действует непосредственно на хлоридный канал скелетных мышц человека. Мышечный нерв 34, 292–297. DOI: 10.1002 / mus.20585

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Георге, М., Снок, М., Эммерих, М., Бек, Т., Гоеман, Дж. Дж., И Раз, В. (2014). Экспрессия основных связанных со старением РНК изменяется в двух разных возрастных позициях. BMC Genomics 132: 15. DOI: 10.1186 / 1471-2164-15-132

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гиреси, П. Г., Стивенсон, Э. Дж., Тейлхабер, Дж., Конкаревич, А., Паркингтон Дж., Филдинг Р. А. и др. (2005). Идентификация молекулярной сигнатуры саркопении. Physiol. Геномика . 21: 2. DOI: 10.1152 / Physiolgenomics.00249.2004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холлоши, Дж. О., и Карлсон, Б. М. (1995). Факторы, влияющие на восстановление и адаптацию мышц у пожилых людей: клетки-сателлиты и иннервация. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 50А, 96–100. DOI: 10,1093 / gerona / 50A.Special_Issue.96

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хорват С., Гурвен М., Левин М. Э., Трамбл Б. К., Каплан Х., Аллайи Х. и др. (2016). Эпигенетический анализ часов расовой / этнической принадлежности, пола и ишемической болезни сердца. Биология генома . 17: 171. DOI: 10.1186 / s13059-016-1030-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кадурин А., Алипер А., Казеннов А., Мамошина П., Ванхаэлен К., Храбров К. и др. (2017a).Рог изобилия значимых зацепок: применение глубоких состязательных автоэнкодеров для разработки новых молекул в онкологии. Oncotarget 8, 10883–10890. DOI: 10.18632 / oncotarget.14073

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кадурин А., Николенко С., Храбров К., Алипер А., Жаворонков А. (2017b). druGAN: усовершенствованная модель генеративного состязательного автоэнкодера для создания de novo новых молекул с желаемыми молекулярными свойствами in silico . Мол. Фарм . 14, 3098–3104. DOI: 10.1021 / acs.molpharmaceut.7b00346

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каминский Ю.Г., Редди В.П., Ашраф Г.М., Ахмад А., Бенберин В.В., Косенко Е.А. и др. (2013). Возрастные дефекты метаболизма 2,3-дифосфоглицерата эритроцитов при деменции. Aging Dis. 4, 244–255. DOI: 10.14336 / AD.2013.0400244

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Келлер, П., Воллаард, Н. Б., Густафссон, Т., Галлахер, И. Дж., Сундберг, К. Дж., Ранкинен, Т. и др. (2011). Транскрипционная карта влияния тренировок на выносливость на фенотип скелетных мышц. J. Appl. Physiol. 110: 1. DOI: 10.1152 / japplphysiol.00634.2010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крагструп, Т. В., Кьяер, М., и Макки, А. Л. (2011). Структурные, биохимические, клеточные и функциональные изменения внеклеточного матрикса скелетных мышц с возрастом. Сканд. J. Med. Sci. Спорт 21, 749–757. DOI: 10.1111 / j.1600-0838.2011.01377.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ленк, К., Шулер, Г., Адамс, В. (2010). Истощение скелетных мышц при кахексии и саркопении: молекулярная патофизиология и влияние тренировок. J. Cachexia Sarcopenia Muscle 1, 9–21. DOI: 10.1007 / s13539-010-0007-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Ю., Чен, К. Ю., Вассерман, В. В. (2016). Глубокий выбор функций: теория и применение для определения энхансеров и промоторов. J. Comput. Биол. 23, 322–336. DOI: 10.1089 / cmb.2015.0189

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Д., Сартор М. А., Надер Г. А., Пистилли Э. Э., Тантон Л., Лилли К. и др. (2013). Анализ микромассивов показывает новые особенности процесса старения мышц у мужчин и женщин. J. Gerontol. Серия А Биол. Sci.Med. Sci. 68: 9. DOI: 10.1093 / gerona / glt015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лафф А. Р. (1998). Возрастные изменения иннервации мышечных волокон и изменения механических свойств двигательных единиц. Ann. Акад. Sci. 854, 92–101. DOI: 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09895.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мак, И. В., Эванев, Н., Герт, М. (2014). Трудности перевода: модели на животных и клинические испытания лечения рака. Am. J. Transl. Res . 6, 114–118.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Мамошина П., Кочетов К., Путин Э., Кортезе Ф., Алипер А., Ли В. С. и др. (2018). Популяционные биомаркеры старения человека: исследование больших данных с использованием популяций пациентов из Южной Кореи, Канады и Восточной Европы. J. Gerontol. Биол. Sci. Med. Sci . DOI: 10.1093 / gerona / gly005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Москалев, А.E., Chernyagina, E., de Magalhães, J. P., Barardo, D., Thoppil, H., Shaposhnikov, M., et al. (2015). Geroprotectors.org: новая структурированная и тщательно отобранная база данных о текущих терапевтических вмешательствах при старении и возрастных заболеваниях. Aging 7, 616–628. DOI: 10.18632 / старение.100799

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Озеров И. В., Лежнина К. В., Изумченко Е., Артемов А. В., Мединцев С., Ванхаэлен К. и др. (2016). In silico. Анализ разложения сети активации пути (iPANDA) как метод разработки биомаркеров. Nat. Commun. 7: 13427. DOI: 10.1038 / ncomms13427

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петерс, М. Дж., Джоханес, Р., Пиллинг, Л. К., Шурманн, К., Коннели, К. Н., Пауэлл, Дж. И др. (2015). Транскрипционный ландшафт периферической крови человека. Nat. Commun. 6: 8570. DOI: 10.1038 / ncomms9570

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Филлипс, Б. Э., Уильямс, Дж. П., Густафссон, Т., Bouchard, C., et al. (2013). Молекулярные сети адаптации мышц человека к упражнениям и возрасту. PLoS Genet 9: e1003389. DOI: 10.1371 / journal.pgen.1003389

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pöllänen, E., Fey, V., Törmäkangas, T., Ronkainen, P.H.A., Taaffe, D.R., Takala, T., et al. (2010). Силовые тренировки и гормональная терапия в постменопаузе влияют на транскрипционный контроль определенных совместно регулируемых кластеров генов в скелетных мышцах. Возраст 32, 347–363.DOI: 10.1007 / s11357-010-9140-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Путин Э., Мамошина П., Алипер А., Корзинкин М., Москалев А., Колосов А. и др. (2016). Глубинные биомаркеры старения человека: применение глубоких нейронных сетей для разработки биомаркеров. Старение 8, 1021–1033. DOI: 10.18632 / старение.100968

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рауэ, У., Траппе, Т. А., Эстрем, С. Т., Цянь, Х.-Р., Helvering, L.M., Smith, R.C., et al. (2012). Сигнатура транскриптома адаптации к упражнениям с отягощениями: смешанные профили, специфичные для типов мышц и волокон у молодых и пожилых людей. J. Appl. Physiol. 112, 1625–1636. DOI: 10.1152 / japplphysiol.00435.2011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричи, М. Э., Фипсон, Б., Ву, Д., Ху, Ю., Лоу, К. В., Ши, В., и др. (2015). Limma проводит анализ дифференциальной экспрессии для секвенирования РНК и исследований на микрочипах. Nucleic Acids Res. 43: e47. DOI: 10.1093 / nar / gkv007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schaefer, C.F., Anthony, K., Krupa, S., Buchoff, J., Day, M., Hannay, T., et al. (2009). PID: база данных взаимодействия путей. Nucleic Acids Res. 37, D674 – D679. DOI: 10.1093 / nar / gkn653

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сембрат, Дж., Капетанаки, М. Г., и Рохас, М. (2016). «Острый респираторный дистресс-синдром: роль мезенхимальных стволовых клеток и возникающие осложнения из-за старения легких», в «Старение легких: механизмы и клинические последствия» , ред.Букала и П. Дж. Ли (Сингапур: World Scientific), 181–196.

Google Scholar

Шорт, К. Р., Бигелоу, М. Л., Каль, Дж., Сингх, Р., Коенен-Шимке, Дж., Рагхавакаймал, С., и др. (2005). Снижение митохондриальной функции скелетных мышц у людей с возрастом. Proc. Natl. Акад. Sci. США 102, 5618–5623. DOI: 10.1073 / pnas.0501559102

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сифакис, Э. Г., Валаванис, И., Пападодима, О., и Chatziioannou, A.A. (2013). «Выявление гендерно-независимых биомаркеров, ответственных за старение мышц человека с использованием данных микрочипов», в 13-й Международной конференции IEEE по биоинформатике и биоинженерии (Ханья: IEEE), 1–5.

Google Scholar

Суд, С., Галлахер, И. Дж., Ланнон, К., Руллман, Э., Кеохан, А., Кроссленд, Х. и др. (2015). Новая мульти-тканевая РНК-диагностика здорового старения связана с когнитивным состоянием здоровья. Биология генома .16: 185. DOI: 10.1186 / s13059-015-0750-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тиммонс, Дж. А., Кнудсен, С., Ранкинен, Т., Кох, Л. Г., Сарзински, М., Йенсен, Т. и др. (2010). Использование молекулярной классификации для прогнозирования увеличения максимальной аэробной способности у людей после тренировок на выносливость. J. Appl. Physiol. 108: 6. DOI: 10.1152 / japplphysiol.01295.2009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трикарико, Д., Барбьери, М., Меле, А., Карбонара, Г., и Камерино, Д. К. (2004). Ингибиторы карбоангидразы являются специфическими открывателями BK-канала скелетных мышц K + -дефицитных крыс. FASEB J. 18, 760–761. DOI: 10.1096 / fj.03-0722fje

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вайсман Н. Ю., Голубовский М. Д., Ильинский Ю. Ю. (2013). Различия в параметрах долголетия и его половой принадлежности в популяциях человека и их моделирование на дрозофилах. Adv. Геронтол. 3, 268–276. DOI: 10.1134 / S207

13040097

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Weisleder, N., Brotto, M., Komazaki, S., Pan, Z., Zhao, X., Nosek, T., et al. (2006). Старение мышц связано с нарушением передачи сигналов искры Ca 2+ и сегрегированным внутриклеточным высвобождением Ca 2+ . J. Cell Biol. 174, 639–645. DOI: 10.1083 / jcb.200604166

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ветцель, П., Пападопулос С. и Грос Г. (2002). Ингибирование карбоангидразы в мышцах увеличивает время нарастания и расслабления подергиваний в волокнах скелетных мышц крыс. Pflugers Arch. 443, 762–770. DOI: 10.1007 / s00424-001-0777-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юн, И. К., Ким, Х. К., Ким, Ю. К., Сонг, И. Х., Ким, В., Ким, С. и др. (2004). Исследование репликативных генов, связанных со старением, в фибробластах кожи человека с помощью технологии микрочипов кДНК. Exp. Геронтол. 39, 1369–1378. DOI: 10.1016 / j.exger.2004.07.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зан, Дж. М., Сону, Р., Фогель, Х., Крейн, Э., Мазан-Мамчарз, К., Рабкин, Р., и др. (2006). Транскрипционное профилирование старения в мышцах человека выявляет общий признак старения. PLoS Genet. 2: e115. DOI: 10.1371 / journal.pgen.0020115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зойко, Э., Corzato, F., Bambace, C., Rossi, A. P., Micciolo, R., Cinti, S., et al. (2013). Миостеатоз и миофиброз: связь со старением, воспалением и инсулинорезистентностью. Arch. Геронтол. Гериатр. 57, 411–416. DOI: 10.1016 / j.archger.2013.06.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Скелетная мышца, созданная тканевой инженерией человека: новая трехмерная модель in vitro распределения лекарств и их токсичности после внутримышечной инъекции

  • 1.

    Discher, D.E., Janmey, P. & Wang, Y.-L. Тканевые клетки чувствуют жесткость своего субстрата и реагируют на нее. Наука 310 , 1139–43 (2005).

    ADS
    Статья
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 2.

    Фалькенберг, Н. и др. . Трехмерные микроткани существенно способствуют доклинической проверке терапевтических целей при раке груди. Cancer Med . 703–710 (2016).

  • 3.

    Шмейхель, К. Л. Моделирование тканеспецифической передачи сигналов и функций органов в трех измерениях. J. Cell Sci. 116 , 2377–2388 (2003).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 4.

    Белл, К. С. и др. . Характеристика первичных сфероидов гепатоцитов человека как модельной системы для лекарственного поражения печени, функции и заболевания печени. Sci. Отчет 6 , 25187 (2016).

    ADS
    Статья
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 5.

    Эш, М. Б., Кинг, Т. Л. и Шулер, М. Л. Роль устройств «тело на чипе» в исследованиях лекарств и токсичности. Annu. Преподобный Биомед. Англ. 13 , 55–72 (2011).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 6.

    Кола, И. и Ландис, Дж. Может ли фармацевтическая промышленность снизить уровень выбытия? Nat.Rev. Drug Discov. 3 , 711–715 (2004).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 7.

    Olson, H. et al. . Соответствие токсичности фармацевтических препаратов для человека и животных. Regul. Toxicol. Pharmacol. 32 , 56–67 (2000).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 8.

    Дуйк, Г.Истощение и перевод. Наука 302 , 603–605 (2003).

    ADS
    Статья
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 9.

    Cozigou, G., Crozier, J., Hendriksen, C., Manou, I. & Ramirez-hernandez, T. Европейское партнерство по альтернативным подходам к испытаниям на животных (EPAA): Продвижение альтернативных методов в Европе и не только. J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 , 209–213 (2015).

    PubMed
    PubMed Central

    Google Scholar

  • 10.

    Юм, К., Хонг, С. Г. и Ли, Л. П. Физиологически релевантные органы на чипах. Biotechnol J. 9 , 16–27 (2015).

    Артикул
    CAS

    Google Scholar

  • 11.

    Лангер, Р. и Ваканти, Дж. Тканевая инженерия. Наука 260 , 920–926 (1993).

    ADS
    Статья
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 12.

    Макрис, Э. А., Гомолл, А. Х., Мализос, К. Н., Ху, Дж. К. и Атанасиу, К. А. Технологии восстановления и тканевой инженерии суставного хряща. Nat. Rev. Rheumatol. 11 , 21–34 (2014).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 13.

    Чжан Б.Г. X. и др. . Последние достижения в инженерии нервной ткани. Внутр. J. Artif. Органы 37 , 277–291 (2014).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 14.

    Weinberger, F., Mannhardt, I. & Eschenhagen, T. Engineering Cardiac Muscle Tissue. Circ. Res. 120 , 1487–1500 (2017).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 15.

    Клумпп, Д., Хорч, Р. Э. и Байер, Дж. П. В Тканевая инженерия скелетных мышц, Тканевая инженерия для регенерации тканей и органов (изд.Эберли, П. Д.) (InTech, 2011).

  • 16.

    Клар, А.С., Зимоч, Дж. И Бидерманн, Т. Тканевая инженерия кожи: применение стволовых клеток, полученных из жировой ткани. Biomed Res. Инт . 1–12 (2017).

  • 17.

    Палаккан А. А., Дэвид Х., Анил К., Кумари Т. и Джеймс Р. Инженерия ткани печени и источники клеток: проблемы и проблемы. Liver Int. 33 , 666–676 (2013).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 18.

    Хенкель, Дж. и др. . Регенерация костей на основе концепций тканевой инженерии — перспектива 21 века. Bone Res. 1 , 216–248 (2013).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 19.

    Chua, A. W. C. et al. . Развитие тканевой инженерии кожи при тяжелых ожогах: обзор и терапевтическое применение. Запись. Травма 4 , 3 (2016).

    Артикул

    Google Scholar

  • 20.

    Бенам К. Х. и др. . Разработано моделей заболеваний in vitro . Annu. Преподобный Патол. Мех. Дис. 10 , 195–262 (2015).

    Артикул
    CAS

    Google Scholar

  • 21.

    Spielmann, H., Hoffmann, S., Liebsch, M., Botham, P. & Fentem, J. Международное валидационное исследование ECVAM тестов in vitro на острое раздражение кожи: отчет о достоверности тестов EPISKIN и EpiDerm и функционального теста на целостность кожи. Альтернативная лаборатория Аним. 35 , 559–601 (2007).

    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 22.

    Хендрикс, Д. Ф. Г., Пуигверт, Л. Ф., Месснер, С. и Мортис, В. Трехмерные сфероидные модели печени для обнаружения и изучения соединений с холестатической способностью. Nat. Publ. Gr . 1–12 (2016).

  • 23.

    Gecommentarieerd Geneesmiddelenrepertorium. на http://www.bcfi.be/nl/download (2018).

  • 24.

    ДиПиро, Дж. Т. и др. . Фармакотерапия: патофизиологический подход . (McGraw-Hill Medical, 2014).

  • 25.

    Николл, Л. Х. и Хесби, А. Внутримышечная инъекция: обзор интегративного исследования и руководство для практики, основанной на доказательствах. Заявл. Nurs. Res. 15 , 149–62 (2002).

    Артикул
    PubMed

    Google Scholar

  • 26.

    Гельдерс Ю.G. Фармакология, фармакокинетика и клинические разработки деканоата галоперидола. Внутр. Clin. Psychopharmacol. 1 , 1–11 (1986).

    Артикул
    PubMed

    Google Scholar

  • 27.

    Наяк, Р. К., Дуз, Д. Р. и Наир, Н. П. Биодоступность и фармакокинетика перорального и депо внутримышечного галоперидола у больных шизофренией. J. Clin. Pharmacol. 27 , 144–150 (1987).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 28.

    Саймон, А., де Алмейда Борхес, В. Р., Кабрал, Л. М. и де Соуза, В. П. Разработка и валидация дискриминационного теста на растворение для внутримышечной инъекционной суспензии бетаметазона натрия фосфата и бетаметазона дипропионата. AAPS Pharm Sci Tech 14 , 425–34 (2013).

    Артикул
    CAS

    Google Scholar

  • 29.

    Грей, В. и др. . Наука о растворении USP 1 и 2: настоящие проблемы и актуальность в будущем. Pharm. Res. 26 , 1289–302 (2009).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 30.

    Seidlitz, A. & Weitschies, W. In-vitro методы растворения парентеральных препаратов с контролируемым высвобождением и их применимость для тестирования стентов с лекарственным покрытием. J. Pharm. Pharmacol. 64 , 969–85 (2012).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 31.

    Alam, A., Ahuja, A., Baboota, S., Gidwani, S.K. & Ali, J. Составление и оценка фармацевтически эквивалентной парентеральной депо-суспензии метилпреднизолона ацетата. Indian J. Pharm. Sci. 71 , 30–4 (2009).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 32.

    Ванденбург, Х. и др. . Тканево-инженерные органоиды скелетных мышц для обратимой генной терапии. Хум. Gene Ther. 7 , 2195–2200 (1996).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 33.

    Голобова Д. и др. . Формирование эндотелиальной сети внутри тканевой скелетной мышцы человека. Tissue Eng. Часть A 21 , 2548–58 (2015).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 34.

    Пауэлл, К. А., Смайли, Б. Л., Миллс, Дж. И Ванденбург, Х. Х. Механическая стимуляция улучшает тканеинженерные скелетные мышцы человека. Am. J. Physiol. — Cell Physiol . 283 (2002).

  • 35.

    Ванденбург, Х., Шански, Дж. И Дель Татто, М.С. Органогенез скелетных мышц в культуре тканей. Methods Mol Med. 18 , 217–225 (1999).

    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 36.

    Wang, L., Shansky, J. и Vandenburgh, H. Вызванное образование и созревание кластеров рецепторов ацетилхолина в определенной трехмерной биоискусственной мышце. Мол. Neurobiol. 48 , 397–403 (2013).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 37.

    Vandenburgh, H. et al. . Автоматический скрининг лекарств с сократительной мышечной тканью, созданной из дистрофических миобластов. FASEB J. 23 , 3325–34 (2009).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 38.

    Vandenburgh, H. et al. . Платформа для скрининга лекарств, основанная на сократимости тканевой мышцы. Мышечный нерв 37 , 438–47 (2008).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 39.

    Thorrez, L. et al. . Ангиогенез увеличивает доставку и устойчивость фактора IX из извлекаемых человеческих биоинженерных мышечных имплантатов. Мол. Ther. 14 , 442–51 (2006).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 40.

    Shansky, J. et al. . Тканевая инженерия Скелетные мышцы человека для клинического применения . Культура клеток для тканевой инженерии (2006).

  • 41.

    Decroix, L., Van Muylder, V., Desender, L., Sampaolesi, M. & Thorrez, L. Очистка тканей для конфокальной визуализации нативных и биоискусственных скелетных мышц. Biotech. Histochem. 90 , 424–431 (2015).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 42.

    Роча, Т., де Соуза, Б. М., Пальма, М. С. и да Круз-Хёфлинг, М. А. Миотоксические эффекты мастопарана из яда осы Polybia paulista (Hymenoptera, Epiponini) в скелетных мышцах мышей. Toxicon 50 , 589–99 (2007).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 43.

    Расбанд, В. С., ImageJ, Национальные институты здравоохранения США, Бетесда, Мэриленд, США, https://imagej.nih.gov/ij/, 1997–2016 гг.

  • 44.

    Pfaffl, M. W., Horgan, G. W. & Dempfle, L. Программный инструмент относительной экспрессии (REST) ​​для группового сравнения и статистического анализа результатов относительной экспрессии в ПЦР в реальном времени. Nucleic Acids Res. 30 , 36 (2002).

    Артикул

    Google Scholar

  • 45.

    Брэди, М. А., Льюис, М. П. и Мудера, В. Синергия между миогенными и немиогенными клетками в трехмерной тканевой конструкции черепно-лицевой скелетной мышцы. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2 , 408–417 (2008).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 46.

    Carosio, S. et al. . Получение eX vivo — васкуляризированной мышечной ткани (X-MET). Sci. Rep. 3 , 1420 (2013).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 47.

    Abet, V., Filace, F., Recio, J., Alvarez-Builla, J. & Burgos, C. Пролекарственный подход: обзор недавних случаев. Eur. J. Med. Chem. 127 , 810–827 (2017).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 48.

    Замек-Глищинский, М.J. и др. . Дихлорфлуоресцеин и его диацетат в печени. Фармакология 304 , 801–809 (2003).

    CAS

    Google Scholar

  • 49.

    Dive, C., Cox, H., Watson, J. V. & Workman, P. Производные полярного флуоресцеина в качестве улучшенных зондов субстрата для проточного цитоэнзимологического анализа клеточных эстераз. Мол. Клетка. Зонды 2 , 131–45 (1988).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 50.

    Мерфи, М. М., Лоусон, Дж. А., Мэтью, С. Дж., Хатчесон, Д. А. и Кардон, Г. Сателлитные клетки, фибробласты соединительной ткани и их взаимодействия имеют решающее значение для регенерации мышц. Разработка 138 , 3625–3637 (2011).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 51.

    Деннис, Р. Г., Косник, П. Э., Гилберт, М. Э. и Фолкнер, Дж. А. Возбудимость и сократимость скелетных мышц, созданных из первичных культур и клеточных линий. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 280 , C288–95 (2001).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 52.

    Frontera, W. R. & Ochala, J. Скелетные мышцы: краткий обзор структуры и функций. Calcif. Tissue Int. 96 , 183–95 (2015).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 53.

    Роман, В.И Гомес, Э. Р. Позиционирование ядра в скелетных мышцах. Семин. Cell Dev. Биол . [Epub перед печатью] (2017).

  • 54.

    Чемберлен, Дж. С., Джейнс, Дж. Б. и Хаушка, С. Д. Регулирование индукции креатинкиназы в дифференцирующихся миобластах мыши. Мол. Клетка. Биол. 5 , 484–92 (1985).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 55.

    Zuurveld, J.Г., Виртц, П., Лоерманс, Х. М. и Виркамп, Дж. Х. Постнатальный рост и дифференцировка трех мышц задних конечностей крысы. Характеристика биохимическими и ферментно-гистохимическими методами. Cell Tissue Res. 241 , 183–92 (1985).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 56.

    Darville, N. et al. . Влияние макрофагов и ингибирования ангиогенеза на высвобождение и абсорбцию лекарственного средства из суспензии палиперидона пальмитата с замедленным высвобождением внутримышечно. J. Control. Выпуск 230 , 95–108 (2016).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 57.

    Breeuwer, P. et al. . Характеристика поглощения и гидролиза диацетата флуоресцеина и диацетата карбоксифлуоресцеина внутриклеточными эстеразами в Saccharomyces cerevisiae, которые приводят к накоплению флуоресцентного продукта. Заявл. Environ. Microbiol. 61 , 1614–9 (1995).

    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 58.

    Sartorelli, A.C. et al. . Митомицин С: прототип биоредуктивного агента. Онкол. Res. 6 , 501–8 (1994).

    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 59.

    Siegel, D. et al. . Биоредуктивная активация митомицина С DT-диафоразой. Биохимия 31 , 7879–7885 (1992).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 60.

    Неве, Э. П. А. и др. . Экспрессия и функция mARC: роль в липогенезе и метаболической активации ксимелагатрана. PLoS One 10 (2015).

  • 61.

    Chen, Y., Jin, JY, Mukadam, S., Malhi, V. & Kenny, JR Применение моделирования IVIVE и PBPK для перспективного прогнозирования клинической фармакокинетики: стратегия и подход на этапе открытия лекарств с четыре тематических исследования. Biopharm. Утилизация лекарств. 33 , 85–98 (2012).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 62.

    Юн, М., Кэмпбелл, Дж. Л., Андерсен, Дж., Мелвин, М. Э. и Клевелл, Х. Количественный in vitro от до in vivo экстраполяция результатов клеточного анализа токсичности. Крит. Rev. Toxicol. 42 , 633–652 (2012).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 63.

    Пачеко Д. П., Рейс Р. Л., Коррело В. М. и Маркес А. П. Взаимосвязь между тканевой инженерией и фармацевтической биотехнологией: последние достижения и будущие направления. Curr. Pharm. Biotechnol. 16 , 1012–23 (2015).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 64.

    Cerino, G. et al. . Трехмерная многоклеточная мышечная тканевая инженерия в перфузионных биореакторах. Biotechnol. Bioeng . 113 (2015).

  • 65.

    Levenberg, S. et al. . Инженерия васкуляризированной ткани скелетных мышц. Nat. Biotechnol. 23 , 879–84 (2005).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 66.

    Coupin, G., Warter, J. & Poindron, P. Типы клеток, необходимые для эффективной иннервации мышечных клеток человека in vitro Se. 212 , 204–212 (2000).

  • 67.

    Cohen, L. S. et al. . Уровни лидокаина в плазме после внутримышечного введения. Am. J. Cardiol. 29 , 520–523 (1972).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 68.

    Эванс, Э. Ф., Проктор, Дж. Д., Фраткин, М. Дж., Веландия, Дж. И Вассерман, А. Дж. Кровоток в группах мышц и абсорбция лекарств. Clin.Pharmacol. Ther. 17 , 44–47 (1975).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 69.

    Юм, К., Хонг, С. Г., Хили, К. Э. и Ли, Л. П. Физиологически релевантные органы на чипах. Biotechnol. J. 9 , 16–27 (2014).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 70.

    Ито А. и др. .Индукция функциональных тканевых конструкций скелетных мышц с помощью определенной электрической стимуляции. Sci. Отчет 4 , 4781 (2014).

    Артикул
    PubMed
    PubMed Central
    CAS

    Google Scholar

  • 71.

    Рангараджан С., Мэдден Л. и Бурзак Н. Использование потоковой, электрической и механической стимуляции для развития поперечно-полосатых мышц. Ann. Биомед. Англ. 42 , 1391–405 (2014).

    Артикул
    PubMed

    Google Scholar

  • 72.

    Викрамасинге, С. Н. Доказательства метаболизма лекарств макрофагами: возможная роль макрофагов в патогенезе повреждения тканей, вызванного лекарствами, и в активации проканцерогенов окружающей среды. Clin. Лаборатория. Haematol. 9 , 271–80 (1987).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • 73.

    Кэплин, Дж. Д., Гранадос, Н. Г., Джеймс, М. Р., Монтазами, Р. и Хашеми, Н. Технология микрожидкостных «орган на кристалле» для развития лекарственных препаратов и токсикологии. Adv. Здоровьеc. Матер. 4 , 1426–50 (2015).

    Артикул
    PubMed
    CAS

    Google Scholar

  • Мышцы человека — основные мышцы, структура, типы волокон

    Узнайте все о мышцах человека и о том, как они работают. Здесь мы объясняем основные скелетные мышцы, структуру мышц, типы волокон, сокращения и теорию скользящих волокон.

    Формы скелетных мышц

    Какие бывают формы мышц? В человеческом теле есть множество различных форм мышц, включая круглые, сходящиеся, параллельные, перистые и веретенообразные. Здесь мы объясняем, где они находятся в теле и какова их функция или предназначение.



    Типы мышц человека

    В человеческом теле есть три типа мышц: Скелетная мышца Гладкая мышца Сердечная мышца (сердечная мышца) Скелетная мышца Скелетные мышцы — это те, которые прикрепляются к костям и выполняют главную функцию сокращения, чтобы облегчить движение наших скелетов.Их также иногда называют поперечно-полосатыми мышцами из-за их внешнего вида.



    Типы волокон скелетных мышц

    В скелетных мышцах есть три типа волокон. Первый тип (I), второй тип A (IIa) и второй тип B (IIb). Каждый тип волокон имеет разные качества в том, как они работают, и в том, насколько быстро они утомляются. Тип I Волокно типа I также известно как медленно сокращающееся волокно.


    Теория сокращения мышц и скольжения нити

    Теория скользящей нити — это метод, с помощью которого мышцы сокращаются.Рекомендуется прочитать страницу о структуре мышц, прежде чем продолжить теорию скользящей нити. Диаграмма часто используется для объяснения теории скользящей нити, но пока не беспокойтесь о том, чтобы попытаться понять все это.


    Типы сокращения мышц

    Сокращения мышц во время упражнений можно разделить на три категории; изотонические (означающие одинаковое напряжение во время сокращения), изометрические (означающие одинаковое напряжение), также известные как статические сокращения и изокинетические сокращения мышц, которые выполняются с постоянной скоростью на протяжении всего движения.


    Нервное распространение и двигательные единицы

    Распространение нервов — это способ, которым нерв передает электрический импульс. Чтобы понять это, важно понять структуру двигательного нейрона (нерва).


    Структура скелетных мышц

    Хотя клетки скелетных мышц бывают разных форм и размеров, основная структура клетки скелетных мышц остается неизменной. Если взять одну целую мышцу и разрезать ее, вы обнаружите, что мышца покрыта слоем соединительной мышечной ткани, известной как эпимизий.



    Основные скелетные мышцы человека

    Мышцы плечевого пояса

    Плечевой пояс состоит из ключицы (ключицы) и лопатки (лопатки), которые обычно движутся вместе как единое целое. Только ключица соединяется непосредственно с остальной частью скелета у грудной кости. На самом деле от действия мышц движется только лопатка.


    Мышцы плечевого сустава

    Плечевой сустав, также известный как плечевой сустав, представляет собой шаровидный сустав и состоит из плечевой кости (кость плеча), ключицы (ключицы) и лопатки (лопатки).Мышцы, которые стабилизируют и обеспечивают движение сустава, — это большая грудная мышца, большая круглая мышца, надостной, дельтовидной и широчайшей мышцами спины.


    Мышцы локтевого сустава

    Локтевой сустав состоит из плечевой кости (кости плеча), лучевой кости и локтевой кости предплечья. Локтевая кость — это кость на стороне мизинца предплечья (помните, что l in ulna вместо мизинца), и радиус лучевой кости расходится вокруг нее. Мышцы в локтевом суставе — это двуглавая мышца плеча, плечевая, плечевая и лучевая мышцы, трехглавая мышца плеча (трехглавая мышца), анконий, круглый пронатор, квадратный пронатор и супинатор.


    Мышцы запястья и кисти

    Основные мышцы, которые перемещают запястье и кисть, состоят из лучевого сгибателя запястья, длинной ладонной мышцы, локтевого сгибателя запястья, локтевого разгибателя запястья, короткого лучевого разгибателя запястья, длинного лучевого разгибателя запястья, верхнего сгибателя пальцев, глубокого сгибателя пальцев, длинного сгибателя большого пальца. разгибатель пальцев, большой разгибатель, минимальный разгибатель пальцев, длинный большой разгибатель большого пальца, короткий разгибатель большого пальца и приводящая мышца большого пальца.


    Мышцы бедра и колена

    Коленный сустав состоит из бедренной кости, большеберцовой и малоберцовой костей голени, а также надколенника или коленной чашечки. Мышцы, которые сгибают и разгибают (сгибают и разгибают) сустав, — это четырехглавые мышцы (прямая мышца бедра, латеральная широкая мышца бедра, медиальная широкая мышца бедра) и мышцы задней поверхности бедра (полутендиноз, полуперепончатая кость и полутендиноз).


    Мышцы бедра и паха

    Основные мышцы бедра и таза состоят из подвздошно-поясничной, пектиновой, прямой мышцы бедра и передней части портняжной мышцы.Средняя ягодичная мышца, малая ягодичная мышца, грушевидная мышца, растяжение широкой фасции снаружи. Большая ягодичная мышца, двуглавая мышца бедра, полусухожильная, полуперепончатая мышцы спины и приводящие мышцы или мышцы паха (короткая приводящая мышца, длинная приводящая мышца, большая приводящая мышца и тонкая мышца).


    Мышцы голени и голеностопного сустава

    Мышцы голени состоят из икроножных и камбаловидных мышц, которые вместе известны как икроножные мышцы, длинная малоберцовая мышца, короткая малоберцовая мышца, длинный разгибатель пальцев, длинный разгибатель большого пальца, передняя большеберцовая мышца, задняя большеберцовая мышца, длинный сгибатель пальцев и сгибатель большого пальца. длинный.


    Мышцы шеи и спины

    Основные мышцы шеи и спины включают мышцы, выпрямляющие позвоночник, мультифидус, прямую мышцу живота, поперечную мышцу живота, внутренние косые мышцы, внешние косые мышцы живота, звездочную и квадратную мышцу поясницы.

    Мышцы человека борются с воспалением самостоятельно

    Поделиться
    Артикул

    Вы можете поделиться этой статьей с авторством 4.0 Международная лицензия.

    Согласно новому исследованию, мышцы человека обладают врожденной способностью предотвращать разрушительные эффекты хронического воспаления при физических нагрузках.

    Исследователи сделали открытие, используя выращенные в лаборатории искусственно созданные человеческие мышцы, продемонстрировав потенциальную мощь первой в своем роде платформы в подобных исследовательских усилиях.

    «Во время упражнений в человеческом теле происходит множество процессов, и трудно различить, какие системы и клетки делают то, что внутри активного человека», — говорит Ненад Бурсак, профессор биомедицинской инженерии в Университете Дьюка.

    «Наша инженерная мышечная платформа является модульной, что означает, что мы можем смешивать и сочетать различные типы клеток и тканевых компонентов, если захотим. Но в этом случае мы обнаружили, что мышечные клетки способны самостоятельно оказывать противовоспалительное действие ».

    Воспаление по своей сути не является хорошим или плохим. Когда тело травмировано, начальная реакция воспаления на низком уровне убирает мусор и помогает восстановить ткани.

    В других случаях иммунная система слишком остро реагирует и создает воспалительную реакцию, которая вызывает повреждение, например, часто смертельные цитокиновые бури, вызванные некоторыми случаями COVID-19.

    Кроме того, существуют заболевания, которые приводят к хроническому воспалению, такие как ревматоидный артрит и саркопения, которые могут привести к истощению мышц и ослаблению их способности сокращаться.

    Среди многих молекул, которые могут вызывать воспаление, одна провоспалительная молекула, в частности, гамма-интерферон, связана с различными типами мышечного истощения и дисфункции.

    Хотя предыдущие исследования на людях и животных показали, что упражнения могут помочь смягчить последствия воспаления в целом, было трудно определить, какую роль сами мышечные клетки могут играть, не говоря уже о том, как они взаимодействуют с конкретными молекулами-вредителями, такими как интерферон. гамма.

    «Мы знаем, что хронические воспалительные заболевания вызывают атрофию мышц, но мы хотели посмотреть, произойдет ли то же самое с нашими сконструированными человеческими мышцами, выращенными в чашке Петри», — говорит Чжаовей Чен, научный сотрудник лаборатории Бурсака и первый автор книги. статья, опубликованная в Science Advances .

    «Мы не только подтвердили, что гамма-интерферон в первую очередь работает через определенный путь передачи сигналов, но и показали, что упражнения мышечных клеток могут напрямую противодействовать этой провоспалительной передаче сигналов независимо от присутствия других типов клеток или тканей.”

    Чтобы доказать, что одни только мышцы способны блокировать разрушительную силу гамма-интерферона, Бурсак и Чен обратились к инженерной мышечной платформе, которую лаборатория разрабатывала в течение почти десятилетия. Они первыми вырастили сокращающиеся функциональные скелетные мышцы человека в чашке Петри, и с тех пор лаборатория совершенствует свои процессы, например, добавляя в рецепт иммунные клетки и резервуары стволовых клеток.

    В текущем исследовании исследователи взяли эти полностью функциональные, выращенные в лаборатории мышцы и залили их относительно высокими уровнями гамма-интерферона в течение семи дней, чтобы имитировать эффекты длительного хронического воспаления.Как и ожидалось, мышца стала меньше и потеряла большую часть своей силы.

    Затем исследователи снова применили гамма-интерферон, но на этот раз также подвергли мышцы моделированию физических упражнений, стимулируя их парой электродов. Хотя они ожидали, что процедура вызовет некоторый рост мышц, как показали их предыдущие исследования, они были удивлены, обнаружив, что она почти полностью предотвратила последствия хронического воспаления.

    Затем они показали, что симулированные упражнения подавляют определенный молекулярный путь в мышечных клетках и что два препарата, используемые для лечения ревматоидного артрита, тофацитиниб и барицитиниб, которые блокируют тот же путь, обладают одинаковым противовоспалительным действием.

    «Во время тренировки сами мышечные клетки прямо противодействовали провоспалительному сигналу, индуцированному гамма-интерфероном, чего мы не ожидали», — говорит Бурсак. «Эти результаты показывают, насколько ценными могут быть выращенные в лаборатории человеческие мышцы для открытия новых механизмов болезней и потенциальных методов лечения.

    «Существуют представления о том, что оптимальные уровни и режимы упражнений могут бороться с хроническим воспалением, не перегружая клетки. Может быть, с помощью наших искусственно созданных мышц мы сможем выяснить, верны ли такие представления.”

    Источник: Duke University

    Оригинальное исследование DOI: 10.1126 / sciadv.abd9502

    Мышечная система: факты, функции и заболевания

    Хотя большинство людей ассоциируют мышцы с силой, они не просто помогают поднимать тяжелые предметы.650 мышц тела не только поддерживают движение — контроль ходьбы, разговора, сидения, стояния, еды и других повседневных функций, которые люди сознательно выполняют, — но также помогают поддерживать осанку и, помимо других функций, обеспечивают циркуляцию крови и других веществ по всему телу.

    Мышцы часто связаны с деятельностью ног, рук и других придатков, но, по данным Национального института здоровья (NIH), мышцы также производят более тонкие движения, такие как мимика, движения глаз и дыхание.

    [Галерея изображений: BioDigital Human]

    Три типа мышц

    Согласно NIH, мышечную систему можно разделить на три типа: скелетные, гладкие и сердечные.

    Скелетные мышцы — единственная произвольная мышечная ткань в человеческом теле, которая контролирует каждое действие, которое человек сознательно выполняет. Согласно Руководству Merck, большинство скелетных мышц прикреплены к двум костям через сустав, поэтому мышца служит для перемещения частей этих костей ближе друг к другу.

    Висцеральные или гладкие мышцы находятся внутри таких органов, как желудок и кишечник, а также в кровеносных сосудах. Это называется гладкой мышцей, потому что, в отличие от скелетных мышц, она не имеет полосатого вида скелетной или сердечной мышцы. Согласно Руководству Merck, самая слабая из всех мышечных тканей, висцеральные мышцы сокращаются, чтобы перемещать вещества через орган. Поскольку висцеральная мышца контролируется бессознательной частью мозга, она известна как непроизвольная мышца, поскольку не может контролироваться сознательным умом.

    Согласно Руководству Merck, сердечная мышца, обнаруженная только в сердце, является непроизвольной мышцей, отвечающей за перекачку крови по всему телу. Естественный кардиостимулятор сердца состоит из сердечной мышцы, которая сигнализирует другим сердечным мышцам о сокращении. Как и висцеральные мышцы, ткань сердечной мышцы управляется непроизвольно. В то время как гормоны и сигналы мозга регулируют скорость сокращения, сердечная мышца стимулирует себя к сокращению.

    Формы мышц

    Мышцы дополнительно классифицируются по форме, размеру и направлению в соответствии с NIH.Дельтовидные мышцы, или мышцы плеча, имеют треугольную форму. Зубчатая мышца, которая берет начало на поверхности второго-девятого ребра сбоку грудной клетки и проходит по всей передней длине лопатки (лопатки), имеет характерную пиловидную форму. Большой ромбовидный элемент, который прикрепляет лопатку к позвоночнику, имеет форму ромба.

    По размеру можно различать похожие мышцы в одной и той же области. Ягодичная область (ягодицы) содержит три мышцы, различающиеся по размеру: большая ягодичная мышца (большая), средняя ягодичная мышца (средняя) и минимальная ягодичная мышца (наименьшая), отмечает NIH.

    Направление движения мышечных волокон можно использовать для идентификации мышцы. Согласно NIH, в брюшной области есть несколько наборов широких плоских мышц. Мышцы, волокна которых проходят прямо вверх и вниз, — это прямые мышцы живота, те, которые проходят поперечно (слева направо), — это поперечные мышцы живота, а те, которые идут под углом, — косые. Любой энтузиаст упражнений знает, что косые мышцы живота являются одними из самых сложных для развития мышц пресса с шестью кубиками.

    Мышцы также можно идентифицировать по их функциям.Группа сгибателей предплечья сгибает запястье и пальцы. Супинатор — это мышца, которая позволяет перевернуть запястье ладонью вверх. Согласно NIH, приводящие мышцы ног приводят или стягивают конечности вместе.

    Заболевания мышечной системы

    Не существует единого врача, который лечил бы мышечные заболевания и расстройства. По данным Американской медицинской ассоциации, ревматологи, ортопеды и неврологи могут лечить состояния, поражающие мышцы.

    По словам доктора Роберта Шаббинга, руководителя неврологии Kaiser Permanente в Денвере, существует ряд общих нервно-мышечных расстройств.

    Общие первичные мышечные заболевания включают воспалительные миопатии, включая полимиозит, который характеризуется воспалением и прогрессирующим ослаблением скелетных мышц; дерматомиозит — полимиозит, сопровождающийся кожной сыпью; и миозит с тельцами включения, который характеризуется прогрессирующей мышечной слабостью и истощением.По его словам, к другим распространенным заболеваниям относятся мышечные дистрофии и метаболические нарушения мышц. Мышечная дистрофия поражает мышечные волокна. По словам Шаббинга, метаболические нарушения в мышцах мешают химическим реакциям, участвующим в извлечении энергии из пищи. Нарушения нервно-мышечного соединения ухудшают передачу нервных сигналов к мышцам.

    Наиболее частым заболеванием нервно-мышечного соединения является миастения гравис, которое характеризуется различной степенью слабости скелетных мышц. — сказал Шаббинг.«Существует много типов периферических невропатий, которые могут быть вторичными по отношению к другим заболеваниям, таким как диабет, или из-за множества других причин, включая токсины, воспаление и наследственные причины», — сказал он.

    Заболевания двигательных нейронов влияют на нервные клетки, снабжающие мышцы, сказал Шаббинг. Наиболее узнаваемым заболеванием двигательных нейронов является боковой амиотрофический склероз или БАС, широко известный как болезнь Лу Герига.

    Узнайте о мышцах, которые двигают ваше тело и поддерживают жизнь.(Изображение предоставлено Россом Торо, художником по инфографике)

    Симптомы, диагностика и лечение

    Самым распространенным симптомом или признаком мышечного расстройства является слабость, хотя, по словам Шаббинга, мышечные расстройства могут вызывать ряд симптомов. Помимо слабости, симптомы включают аномальную усталость при физической активности, а также мышечные спазмы, судороги или подергивания. Нервно-мышечные расстройства, поражающие глаза или рот, могут вызывать опущение век или двоение в глазах, невнятную речь, затрудненное глотание или, иногда, затрудненное дыхание.

    Электромиография — обычно называемая ЭМГ — часто используется для диагностики мышечных заболеваний. По словам Шаббинга, ЭМГ помогает охарактеризовать причины нервных и мышечных расстройств, стимулируя нервы и регистрируя реакции. В редких случаях требуется биопсия нервов или мышц.

    Стероиды и другие лекарства могут помочь уменьшить спазмы и спазмы. По словам доктора Рикардо Рода, доцента неврологии, нейробиологии и физиологии Медицинского центра Нью-Йоркского университета в Лангоне, более легкие формы химиотерапии могут помочь в лечении многих мышечных заболеваний.

    Примечание редактора: Если вам нужна дополнительная информация по этой теме, мы рекомендуем следующую книгу:

    Связанные страницы

    • Система кровообращения: факты, функции и заболевания
    • Пищеварительная система: факты, функции и заболевания
    • Эндокринная система: факты, функции и заболевания
    • Иммунная система: болезни, нарушения и функции
    • Лимфатическая система: факты, функции и заболевания
    • Мышечная система: факты, функции и заболевания
    • Нервная система: факты, функции и заболевания
    • Репродуктивная система: факты, функции и заболевания
    • Дыхательная система: факты, функции и заболевания
    • Скелетная система: факты, функции и заболевания
    • Кожа: факты, заболевания и состояния
    • Мочевыделительная система: факты, функции и заболевания

    Части человеческого тела

    • Мочевой пузырь: факты, функции и заболевания
    • Мозг человека: факты, A natomy & Mapping Project
    • Толстая кишка: факты, функции и заболевания
    • Уши: факты, функции и заболевания
    • Пищевод: факты, функции и заболевания
    • Как работает человеческий глаз
    • Желчный пузырь: функции, проблемы и заболевания Здоровое питание
    • Сердце человека: анатомия, функции и факты
    • Почки: факты, функции и заболевания
    • Печень: функции, отказы и заболевания
    • Легкие: факты, функции и заболевания
    • Нос: факты, функции и заболевания
    • Поджелудочная железа: функция, расположение и заболевания
    • Тонкий кишечник: функция, длина и проблемы
    • Селезенка: функция, расположение и проблемы
    • Желудок: факты, функции и заболевания
    • Язык: факты, функции и заболевания

    Дополнительные ресурсы

    Клетки скелетных мышц человека (SkMC)

    Первичные клетки скелетных мышц человека (SkMC) выделяют из различных скелетных мышц (например,грамм. Musculus pectoralis major) от взрослых одиночных доноров (информация об источниках для конкретной партии предоставляется по запросу). Они положительны для саркомерного миозина и отрицательны для α-актина, специфичного для гладких мышц.

    Новые клетки скелетных мышц происходят из покоящихся сателлитных клеток, которые расположены в мышечных волокнах между базальной пластинкой и сарколеммой. Покоящиеся сателлитные клетки активируются такими раздражителями, как повреждение мышц. После активации клетки, которые теперь называются миобластами, начинают размножаться и сливаться с поврежденными мышечными волокнами или друг с другом, образуя новые мышечные трубки.

    SkMC оптимальны для исследований мышц in vitro. Они очень хорошо размножаются в богатой митогенами среде для роста клеток скелетных мышц PromoCell. Слияние с мышечными трубками типичных многоядерных синцитий можно вызвать с помощью среды для дифференцировки клеток скелетных мышц PromoCell.

    НОВИНКА: наши SkMC теперь также доступны от доноров с типом HLA.

    Доступные форматы:

    • Криоконсервация: криогенный флакон, содержащий 500 000 жизнеспособных клеток.
    • Распространяется:> 500.000 жизнеспособных клеток отправили в питательную среду (колба Т25).
    • Осадок клеток: 1 миллион клеток растворяют в 200 мкл RNAlater © для последующего анализа РНК, ДНК или белка. Клеточные гранулы не могут быть восстановлены.
    Рекомендуемая плотность покрытия 3500 — 7000 ячеек на см 2
    Прохождение после оттаивания P2
    Протестированные маркеры Положительный саркомерный миозин, испытана способность к дифференцировке многоядерных синцитий
    Гарантированное удвоение населения> 15

    Рисунок 1. Культура клеток скелетных мышц человека в фазовом контрасте. Рисунок 1. Культура клеток скелетных мышц человека в фазовом контрасте.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *