Мускулы человека: «Скелет и мускулы человека» Венюкова Вероника Евгеньевна — описание книги | Анатомия:

Может ли обычный человек поднять автомобиль

• Адам Хадхази
• BBC Future

13 мая 2016

Автор фото, Getty

В некоторых случаях в нас внезапно просыпается какая-то сверхчеловеческая сила. Обозреватель BBC Future выяснил, как обычные люди становятся Гераклами.

Нам всем не раз приходилось слышать истории о том, как какая-нибудь мать сдвинула с места автомобиль, чтобы спасти из-под колес свое дитя.

Судя по всему, время от времени такие случаи прилива сил в стрессовой ситуации происходят на самом деле.

В 2012 году 22-летняя Лорен Корнаки из города Глен Аллен в американском штате Вирджиния приподняла легковушку BMW 525i, сорвавшуюся с домкрата и упавшую на ее отца.

За семь лет до этого в городе Тусоне в американском штате Аризона мужчина по имени Том Бойл удержал на руках спортивный автомобиль Chevrolet Camaro, чтобы освободить зажатого машиной велосипедиста.

Люди демонстрируют недюжинную силу не только в схватках с автомобилями: так, на севере канадской провинции Квебек Лидия Анжью преградила дорогу белому медведю, защищая своего сына, игравшего в хоккей с друзьями.

Подобные случаи каждый раз вызывают большой интерес, но ученые лишь приблизительно понимают, чем именно объясняется прилив сил в стрессовой ситуации.

И это вполне естественно: спонтанно возникающие ситуации, в которых речь идет о жизни и смерти, не поддаются кропотливому изучению.

«Такой эксперимент не организуешь в лаборатории — ведь надо, чтобы люди поверили, что их жизни угрожает настоящая опасность, — рассказывает Э Пол Зер, преподаватель нейробиологии и кинезиологии в Университете Виктории в провинции Британская Колумбия (Канада). — Такие вещи происходят только спонтанно».

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Мировой рекорд в становой тяге — всего 524 килограмма

В то же время многочисленные исследования, особенно проведенные среди спортсменов, помогают приоткрыть завесу тайны над физиологическими и психологическими составляющими прилива сил в стрессовой ситуации.

«Очевидно, в нас заложен этот потенциал, — поясняет Роберт Джирандола, который преподает кинезиологию в Университете Южной Калифорнии (США). — В таком проявлении силы нет ничего сверхъестественного».

Ничто сверхчеловеческое нам не чуждо

Прежде чем идти дальше, необходимо уточнить одну важную вещь: вес, который, как сообщается, поднимают люди в таких ситуациях, чаще всего завышен.

Возьмем классический пример с автомобилем. Предполагается, что в таком случае человек поднимает как минимум полторы тонны — таков средний вес типового легкового автомобиля.

Подобное упражнение в тяжелой атлетике называют становой тягой — спортсмен наклоняется и поднимает штангу с несколькими дисками, полностью отрывая ее от пола.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

В легендах о том, как люди поднимают автомобили ради спасения чьей-нибудь жизни, есть доля правды

Однако мировой рекорд в становой тяге, установленный четырехкратным победителем соревнований в силовой атлетике «Самый сильный человек планеты» литовцем Жидрунасом Савицкасом, составляет всего 524 килограмма.

Может ли обычный среднестатистический человек поднять вес, втрое превышающий мировой рекорд?

Наверное, нет. В большинстве подобных описанных случаев человек отрывал автомобиль от земли всего на несколько сантиметров, и то не полностью.

В этом и состоит вся загвоздка: три, а то и все четыре колеса автомобиля, в зависимости от типа подвески, остаются на земле, принимая на себя вес машины.

Более того, вес автомобиля распределен неравномерно: самая тяжелая деталь машины — блок цилиндров — приходится на центральную переднюю часть, а не на края, которые обычно и приподнимают настигнутые стрессом силачи.

Учитывая все это — и не умаляя заслуг мужественных людей, рискнувших собой ради спасения других, — можно сказать, что в стрессовой ситуации человек, вероятно, поднимает пару сотен килограммов, а вовсе не тонну с гаком, как какой-нибудь супермен.

«Разумеется, никто не поднимает автомобиль целиком», — убежден Джирандола.

Мышцы способны на большее

Однако для большинства из нас, не являющихся прирожденными «качками», этот вес все равно представляется неподъемным. Так откуда же берутся в критический момент силы на то, чтобы сдвинуть с места махину?

Во многом это объясняется тем, что люди просто сильнее, чем им кажется.

Мы производим движения путем сокращения мышц при поступлении сигналов по нервным волокнам.

В повседневной жизни для совершения любого действия мы обычно идем по пути наименьшего сопротивления, стараясь как можно меньше тревожить нервно-мышечные моторные клетки.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Даже лучшим из спортсменов удается задействовать лишь 80% теоретически имеющейся у них силы

«Обычно мышцы работают в очень экономном режиме, — говорит Зер. — Зачем использовать всю мышечную массу для того лишь, чтобы поднять чашку кофе?»

Если нам позарез необходимо затащить наверх по лестнице диван, мы просто задействуем больше моторных клеток.

Но даже когда мы чувствуем, что напряжены до предела, на самом деле до этого самого предела еще очень далеко.

Оценки разнятся, но в целом ученые считают, что при максимальной нагрузке человек использует примерно 60% мышечной массы, и даже лучшим из спортсменов, приучившим свою мускулатуру к активным тренировкам, удается задействовать лишь 80% теоретически имеющейся у них силы.

Почему же мы так бережем себя? Преимущественно из соображений безопасности.

Если бы мы напрягали мускулы до абсолютного предела или сверх него, мы могли бы порвать себе мышечную ткань, связки и сухожилия, переломать кости и вообще серьезно навредить своему организму.

«Наш мозг всегда стремится удержать нас от крайностей, которые могут нам повредить, — поясняет Зер. — Если бы человек задействовал всю возможную силу или всю возможную энергию и дошел до полного изнеможения, он мог бы оказаться в смертельно опасной ситуации».

Боль и усталость — лишь иллюзии?

Для того чтобы не причинить самому себе вред, наш организм выработал способность испытывать боль и недомогание во время высокой нагрузки.

В повседневной жизни неприятные ощущения останавливают наши попытки подвинуть что-нибудь, что кажется нам слишком тяжелым, — например, автомобиль.

И даже когда наши мышцы настойчиво требуют передышки, во многих случаях мы можем напрячься больше, не рискуя нанести себе травму.

Еще 15 лет назад ученые приписывали мышечную усталость исключительно физиологическим факторам, действующим непосредственно на мускулатуру.

Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине англичанин А. В. Хилл выдвинул теорию о том, будто ограничения в физической нагрузке связаны только лишь со способностью организма принимать и распределять по мышцам высвобождающий энергию кислород.

Эта «безмозглая модель», как назвал ее Тимоти Ноакс, почетный профессор кафедры физической культуры и спортивной медицины Кейптаунского университета (ЮАР), в последнее время стала пересматриваться.

Работа Ноакса и других ученых показала, что мозг участвует в этом процессе не как сторонний наблюдатель, а как «главный управляющий», и именно он в первую очередь отвечает за результат.

В соответствии с этим новым пониманием боль от мышечной усталости — это, скорее, эмоция, а не отражение физического состояния соответствующих мышц, которые подвергаются нагрузке.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

В стрессовых ситуациях мы игнорируем сигналы, которые обычно не дают нам причинить вред своему организму

Зер рассказывает поучительную историю, которая иллюстрирует гипотезу о «главном управляющем».

Лет 30 назад его тренер по борьбе скомандовал своим подопечным для тренировки мускулатуры ног занять положение, в котором очень сильно напрягались мышцы бедер.

Когда спортсмены, выдохшись, почувствовали, что больше не могут терпеть жжение в мышцах, и стали менять положение, тренер спросил у них, в чем дело.

«Мы начали говорить, что ноги не выдержали, что мы дошли до предела», — вспоминает Зер.

На это тренер ответил, что если бы это было так, то они бы не стояли и не оправдывались, а упали бы на пол от изнеможения.

Вывод: решение прекратить напряжение принимает не организм, а мозг, опираясь на психологию, а вовсе не на физиологию мышц, испытывающих дефицит кислорода.

Так как же спортсмены — и, кстати, «силачи поневоле» — преодолевают этот психологический барьер и вопреки протестам мозга справляются с нагрузкой?

Разумеется, благодаря тренировкам, в ходе которых спортсмены часто испытывают психологически обусловленную боль, связанную с нагрузками, они привыкают преодолевать эти муки.

По мнению Зера, субъективное болевое ощущение может также иметь генетическую подоплеку, поэтому некоторым людям бывает тяжелее приблизиться к своему теоретическому максимальному результату.

Возможно, по-настоящему талантливые спортсмены имеют врожденное преимущество, будучи физиологически лучше приспособлены к достижению высоких результатов.

В любом случае, неудивительно, что при проведении исследований у тренированных спортсменов, занимающихся триатлоном, болевой порог оказался выше, чем у среднестатистического человека.

Существенным фактором прилива сил в стрессовой ситуации, который, тем не менее, с трудом поддается количественному измерению, является мотивация.

«Мы можем заставить себя игнорировать некоторые болевые сигналы», — убежден Зер.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Мы, люди, на самом деле сильнее, чем думаем, мы способны даже поднять автомобиль

Какой бы сильной ни была мотивация победить в соревнованиях, она, пожалуй, не может сравниться с мотивацией человека, который подвергается непосредственной опасности или хочет помочь тому, кто попал в беду.

«Если вы находитесь в ситуации, которая предполагает риск при любом раскладе, а на кону при этом стоит ваша жизнь, вы пойдете ва-банк, — утверждает Зер. — Если вы этого не сделаете, вы не сделаете уже ничего».

«Мы всегда действуем с оглядкой, но этот самоконтроль может быть побежден, — соглашается с ним кейптаунец Ноакс. — Я знаю, что на войне люди совершали великие подвиги, понимая, что если их настигнут, их ждет смерть. Они могли бежать несколько дней без еды и питья».

Выброс адреналина

Ключевым фактором в приближении к предельным возможностям является всем известный «выброс адреналина», когда из надпочечных желез выделаются такие гормоны, как эпинефрин (более известный как адреналин), которые всасываются в кровь и распространяются по всему организму.

«Секреция адреналина происходит быстро, практически мгновенно — так что мы можем немедленно отреагировать на стресс», — поясняет Гордон Линч, физиолог из Мельбурнского университета (Австралия).

Физиологически адреналин способствует учащению дыхания и сердечных сокращений, благодаря чему к мышцам приливает дополнительная кровь, обогащенная кислородом, помогая им достичь большего напряжения.

Нервам, которые идут от спинного мозга к мышцам, становится легче задействовать дополнительные моторные клетки, что также позволяет приблизиться к предельным возможностям мускулатуры.

«Чем больше задействовано моторных клеток, тем большую силу можно развить», — рассказывает Линч.

Более того, в стрессовой ситуации под воздействием адреналина чувствительность организма к боли, по-видимому, снижается, что подтверждается множеством историй о том, как человек получил травму и осознал это лишь много позже.

К примеру, по словам американского писателя Джеффа Уайза, Бойл (аризонец, спасший подростка-велосипедиста из-под колес машины) только дома почувствовал боль во рту.

Выяснилось, что он сам не заметил, как сломал себе восемь зубов — видимо, слишком сильно сжал челюсти от напряжения.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Возможно, во всех нас дремлют скрытые силы, которые проявляются только в определенных ситуациях

Поведение людей, употребляющих определенные наркотики, также проливает свет на связь между болью и силой.

Метамфетамин, кокаин, фенилциклидин и другие наркотические вещества способствуют снижению чувствительности к боли за счет своих фармакокинетических свойств.

Этот факт позволяет правдоподобно объяснить, почему некоторые наркоманы проявляли такую недюжинную силу в стычках с сотрудниками правоохранительных органов.

«Наркотики могут притуплять болевые сигналы, позволяя проявлять сверхчеловеческие способности», — заявляет Джирандола.

Сила, проявляющаяся во время выброса в кровь адреналина, не поддается количественному измерению, но в качестве примера Джирандола приводит исследование, проведенное в 1961 году.

Митио Икаи из Токийского университета (Япония) и Артур Стейнхаус из Колледжа Джорджа Уильямса (США) исследовали изменение силы, с которой участники сжимали предмет, под воздействием, скажем так, провокаций.

«Икаи делал следующее: он вставал за спиной [у участников эксперимента] со стартовым пистолетом, — рассказывает Джирандола, — а затем стрелял из него — и после звука выстрела сила сжатия у них резко увеличивалась».

По его словам, изменение достигало 10%, отчасти за счет прилива адреналина (еще более убедительным доказательством наличия у наших мышц скрытых резервов является тот факт, что крик или ворчание позволяло увеличить результаты участников того исследования на 15%, а гипноз — на целых 30%).

Очевидно, мы способны на большее, чем нам кажется. Наш истинный потенциал может раскрыться, когда ставки будут максимальны. А может и не раскрыться.

«Может показаться, что мы знаем, как отреагируем на стрессовую ситуацию, — говорит Линч, — но реальность может нас удивить или разочаровать».

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.

Что помнят наши мускулы? | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Этот эффект хорошо знаком всем медикам: бывшие спортсмены, даже если они забросили тренировки много лет назад, гораздо быстрее обретает хорошую физическую форму после возобновления занятий, нежели те, кто никогда раньше свою мускулатуру не тренировал, пусть даже теперь он тренируется ровно столько же, сколько и бывший спортсмен. Но почему это так, до сих пор было непонятно. Теперь норвежским исследователям удалось разгадать эту загадку.

Тренировки увеличивают количество ядер в клетках мышц

Структура мышечной ткани обладает рядом удивительных особенностей. Клетки мышц — самые крупные в организме человека: они могут достигать нескольких сантиметров в длину. Каждое мышечное волокно представляет собой большую многоядерную клетку. В процессе тренировки образуются все новые ядра, их количество в клетке возрастает.

«Раньше считалось, что мышечная масса и эти дополнительно образованные клеточные ядро снова деградируют, если атлет перестает тренироваться, — поясняет физиолог Кристиан Гундерсен (Kristian Gundersen), профессор университета Осло. — Однако наши наблюдения на живых клетках показали, что клеточные ядра сохраняются, даже если человек многие годы не занимается спортом. Этим и объясняется тот факт, что бывшему атлету гораздо проще снова нарастить мышечную массу даже после очень долгого перерыва в тренировках».

Мыши-атлеты и мыши-лежебоки

Свои эксперименты норвежские исследователи проводили на мышах. Ученые разработали для лабораторных животных специальную программу тренировок на основе электростимуляции мышц, и внимательно следили за изменениями в клеточной структуре мышечной ткани. На шестой день тренировок количество ядер в клетках начало увеличиваться и достигло максимума на одиннадцатый день, дальнейшие тренировки уже не вызывали образования новых ядер. В клетках мышц тренированных мышей содержалось в среднем в полтора раза больше ядер, чем в клетках мышц их сородичей-лежебок из контрольной группы. Соответственно выросла и мышечная масса мышей-атлетов.

Прекращение тренировок повлекло за собой снижение мышечной массы подопытных животных, но количество ядер в клетках мышц не уменьшилось — по крайней мере, в течение тех трех месяцев, что велись наблюдения. «Мы исходим из того, что дополнительные ядра выполняют функции своего рода памяти, — говорит профессор Гундерсен. — Они сохраняются в клетках мышц и после прекращения тренировок, а при возобновлении занятий как бы вспоминают о былых успехах и способствуют быстрейшему наращиванию мышечной массы».

Тренировать мускулатуру надо смолоду

Каковы биомолекулярные механизмы этой необычной памяти и как долго она сохраняется, ученые пока не знают, но твердо намерены это выяснить. Пока же данные исследований дают основания полагать, что единожды образовавшиеся ядра остаются в организме пожизненно. «Это важно, прежде всего, для пожилых людей, поскольку с возрастом способность образовывать новые ядра в клетках ослабевает, — говорит профессор Гундерсен. — А отсюда следует, что тренировать мускулатуру нужно в молодости, это позволит если не предотвратить, то хотя бы существенно замедлить возрастную дистрофию мышц. Как все мы знаем, население неуклонно стареет, а значит, необходимо заранее уделять должное внимание укреплению мускулатуры, чтобы избежать, например, переломов костей, которым особенно часто подвержены пациенты, страдающие остеопорозом».

Кстати, открытие может повлечь за собой чрезвычайно неприятные последствия для спортсменов, злоупотребляющих допингом. «Допинг на основе анаболических стероидов способствует образованию новых ядер в клетках мышечной ткани, — поясняет профессор Гундерсен. — Поскольку этот эффект, судя по всему, необратим (или, по крайней мере, держится долгие годы), то дисквалификация атлетов, уличенных в применении запрещенных препаратов, должна быть, очевидно, пожизненной, а не ограничиваться годом-двумя».

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман

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.

Ученые выяснили, как ремонтируются поврежденные мышцы

Восстановление поврежденной мышечной ткани происходит благодаря клеткам-сателлитам. А они не могут функционировать без специального белка, выяснили ученые.

Мышцы имеют замечательную способность к самовосстановлению. С помощью тренировок можно восстановить их после травмы, да и возрастная атрофия преодолевается при активном образе жизни. При растяжении мышцы болят, но обычно боль проходит через несколько дней.

Этой способностью мышцы обязаны клеткам-сателлитам — особым клеткам мышечной ткани, которые соседствуют с миоцитами, или мышечными волокнами. Сами же мышечные волокна — основные структурно-функциональные элементы мышцы — представляют собой длинные многоядерные клетки, обладающие свойством сокращения, так как в их состав входят сократительные белковые нити — миофибриллы.

Клетки-сателлиты — это, собственно, стволовые клетки мышечной ткани. При повреждениях мышечных волокон, которые возникают из-за травм или с возрастом, клетки-сателлиты интенсивно делятся.

Они ремонтируют повреждения, сливаясь вместе и образуя новые многоядерные мышечные волокна.

С возрастом количество клеток-сателлитов в мышечной ткани снижается, соответственно, снижается и способность мышц к восстановлению, а также сила мышц.

Ученые из Института изучения сердца и легких Общества Макса Планка (Германия) выяснили молекулярную механику мышечного самовосстановления при помощи клеток-сателлитов, которая до сих пор не была досконально известна. О результатах они написали в журнале Cell Stem Cell.

Их открытие, как считают ученые, поможет создать методику восстановления мышц, которую из лаборатории когда-нибудь можно будет перенести в клинику для лечения мышечной дистрофии. А может быть, и мышечной старости.

Исследователи выявили ключевой фактор — белок под названием Pax7, который играет основную роль в мышечной регенерации.

Собственно, этот белок в сателлитных клетках был известен давно, но специалисты считали, что основную роль белок играет сразу после рождения. Но оказалось, что он незаменим на всех этапах жизни организма.

Чтобы точно выяснить его роль, биологи создали генетически измененных мышей, у которых белок Pax7 в сателлитных клетках не работал. Это привело к радикальному сокращению самих сателлитных клеток в мышечной ткани. Затем ученые вызвали повреждения мышиных мышц путем инъекции токсина. У нормальных животных мышцы начинали интенсивно регенерировать, и повреждения заживали. Но у генетически измененных мышей без белка Pax7 мышечная регенерация стала почти невозможна. В результате биологи наблюдали в их мышцах большое количество мертвых и поврежденных мышечных волокон.

Ученые расценили это как доказательство ведущей роли белка Pax7 в мышечной регенерации.

Мышечную ткань мышей рассмотрели под электронным микроскопом. У мышей без белка Pax7 биологи обнаружили очень немногие сохранившиеся сателлитные клетки, которые по строению сильно отличались от нормальных стволовых клеток. В клетках отмечались повреждения органелл, и было нарушено состояние хроматина — ДНК в совокупности с белками, который в норме определенным образом структурирован.

Интересно, что сходные изменения появлялись в сателлитных клетках, которые культивировали долгое время в лаборатории в изолированном состоянии, без их «хозяев» — миоцитов. Клетки таким же образом деградировали, что и в организме генетически измененных мышей. А ученые обнаружили в этих деградировавших клетках признаки дезактивации белка Pax7, которая наблюдалась у мышей-мутантов. Дальше — больше: изолированные клетки-сателлиты через какое-то время переставали делиться, то есть стволовые клетки переставали быть стволовыми.

Если же, напротив, повысить активность белка Pax7 в сателлитных клетках, они начинают делиться более интенсивно. Все говорит о ключевой роли белка Pax7 в регенеративной функции сателлитных клеток. Остается придумать, как использовать его в потенциальной клеточной терапии мышечной ткани.

«Когда мышцы деградируют, например, при мышечной дистрофии, имплантация мышечных стволовых клеток будет стимулировать регенерацию, — объясняет Томас Браун, директор института.

— Понимание того, как работает Pax7, поможет модифицировать сателлитные клетки таким образом, чтобы сделать их как можно более активными.

Это может привести к революции в лечении мышечной дистрофии и, возможно, позволит сохранить силу мышц в старости».

А здоровые мышцы и физическая активность в пожилом возрасте — лучший способ отодвинуть возрастные болезни.

Свежие мускулы – Секрет фирмы – Коммерсантъ

Журналистка Сара Лейси совершила путешествие по развивающимся странам мира и оценила их бизнес-потенциал. Жить и работать в этих странах трудно. Зато ставки высоки.

Текст: Ксения Шамакина

Сара Лейси «Мечтай, создавай, изменяй! Как молодые предприниматели меняют мир и зарабатывают состояния», Манн, Иванов и Фербер, 2012

Американская писательница Сара Лейси настроена непатриотично: венчурные капиталисты Кремниевой долины потеряли нюх, а бизнесмены — здоровый предпринимательский азарт. Такую идею она высказывает в своей книге. В развивающихся странах выросло новое поколение предпринимателей — они не хотят работать на американские компании (которые всерьез на это рассчитывали), а предпочитают строить бизнес в своих государствах.

Американские инвесторы упустили из виду важную деталь: человек в большей мере склонен к риску и успеху, когда ему нечего терять. Кремниевой долине есть что терять. Регионы с более сложной экономической и политической ситуацией оказываются в выигрышной для развития предпринимательства позиции. Китайские поисковик Baidu и интернет-провайдер Tencent уже входят в десятку крупнейших интернет-компаний мира. В России писательница не была, зато проехала Китай, Индию, Индонезию, Израиль, Бразилию, африканскую Руанду и везде нашла бизнесменов с амбициями. Их «предпринимательские мускулы» накачаны, говорит Лейси, ведь им каждый день приходится справляться с трудностями. И они скоро потеснят на олимпе счастливчиков Кремниевой долины.

Новые книги

Дэвид Новак «Веди людей за собой», Манн, Иванов и Фербер, 2012

В компании Yum!Brands 1,4 млн сотрудников — практически небольшое государство. Как воодушевлять, поощрять и контролировать всех этих людей? Дэвид Новак не консультант и не профессиональный писатель, он практик — CEO Yum!Brands. Книгу имеет смысл прочитать хотя бы из-за этого.

Мэттью Мердок, Трейон Мюллер «Взрыв обучения. Девять правил эффективного виртуального класса», Альпина паблишер, 2012

За виртуальным образованием будущее — тренд очевиден. Но то, что годится для реального обучения, не всегда подходит для виртуального. Далеко не все создатели онлайн-курсов это понимают. Авторы дают практические советы, как обучать и обучаться, не отходя от компьютера.

Уильям Тейлор «Радикально лучше», Альпина паблишер, 2012

Если играешь по правилам, то никогда не изменишь мир. Чтобы создать уникальный стартап или вывести бизнес на принципиально новый уровень, нужны радикальные решения. Самые интересные кейсы собрал соучредитель и главный редактор журнала Fast Company.

Фото: Коммерсантъ

Что читаете?

Александр Терехов «Немцы»

Юрий Сапронов, генеральный директор кинокомпании «Всемирные русские студии»:

— Автор скрупулезно описывает жизнь столичных чиновников. кажется, что он хорошо знаком с нюансами существования этой прослойки.

ТОП-5

Топ-5 деловых бестселлеров в октябре

Стивен Кови «Семь навыков высокоэффективных людей», Альпина паблишер, 2012

Джош Кауфман «Сам себе MBA», Манн, Иванов и Фербер, 2012

Уолтер Айзексон «Стив Джобс», Аст, Corpus, 2012

Александр Остервальдер, Ив Пинье «Построение бизнес-моделей», Альпина паблишер, 2011

Микаэль Крогерус, Роман Чеппелер «Книга решений. 50 моделей стратегии», Олимп-бизнес, 2012

Источник: ТД «Библио-Глобус»

Лечение жевательной мышцы — лечение височно челюстного сустава

Обычно мы не задумываемся о том, как двигается наша челюсть. Большинство людей, говоря о прикусе, подразумевает зубы. Но, как упоминалось выше, прикус – это целая система, контролирующая положение челюсти. Вот ее составляющие и их роль:

Роль мышц

 

Рисунок №4 Открывание, закрывание рта, жевание и глотание происходит благодаря работе большого количества мышц.

Открывание рта обеспечивают мышцы, располагающиеся в области шеи. Мышцы, удерживающие нижнюю челюсть, находятся позади челюсти и проходят под щеками к лобной и заушной областям.

Самые мощные мышцы, отвечающие за жевание, расположены в щечной области.

Рисунок №5 Наш организм стремится осуществлять все функции с наибольшей рациональностью и наименьшей затратой энергии. Поэтому в норме жевательные мышцы удерживают челюсть в положении, при котором зубы на 1-2 мм разобщены.

Рисунок №6 Из этого рационального положения нижняя челюсть сотни раз в день перемещается до смыкания зубов для осуществления глотания.

Все это происходит подсознательно. Наш мозг «запрограммирован» на процесс, который называется проприоцепция.

При правильном прикусе и положении челюсти в состоянии покоя большинство мышц находится в расслабленном состоянии.

Если Ваши зубы смыкаются не совсем правильно, мышцы могут приспосабливаться к этому, заставляя челюсть закрываться по траектории, вызывающей чрезмерное напряжение, спазм и со временем усталость мышц.

При этом положение физиологического покоя нижней челюсти (когда зубы не сомкнуты) не сопровождается расслаблением мышц, как это должно быть при нормальной окклюзии, а наоборот, приводит к их постоянному напряжению.

Роль суставов

 

Рисунок №7 Нижняя челюсть двигается благодаря суставам. называемым височнонижнечелюстными суставами, или ВНЧС.

Представьте сустав как мяч в корзине – суставная головка (мяч) двигается в углублении черепа (корзине). Между ними находится мягкотканная прослойка (суставной диск).

Положение суставной головки (мыщелка) в соответствующем углублении черепа (ямке) во многом определяется прикусом (окклюзией) – положением, где мышцы удерживают челюсть.

Рисунок №8 Если система сбалансирована, мыщелки расположены в центре суставной ямки и диск, находясь между суставной головкой и суставной ямкой, свободно двигается в суставе при открывании и закрывании рта.

Рисунок №9 Если жевательные мышцы приспосабливаются к неправильному положению челюсти, они могут удерживать головку сустава в смещенном положении, негативно влияя на ее функцию. Часто это приводит к смещению суставного диска, что препятствует нормальному его движению в суставе до того момента, пока он полностью не переместится в нормальное положение при открывании рта. Когда это происходит, возникает щелчок.

Интенсивность щелчка может варьироваться от едва осязаемой вибрации до очень громкого звука.

Этот звук часто является признаком ненормальной функции сустава, который в свою очередь, может быть связан с неправильным прикусом.

Роль осанки

 

Осанка также играет значительную роль в окклюзии. Нижнюю челюсть и нижние конечности можно считать взаимозависимыми частями скелетной системы человека. Если какая-либо из этих частей подвергается негативному влиянию, это может отразиться и на других частях скелета.

Проверим это, слегка сомкнув зубы. Обратите внимание на то, какие зубы сомкнулись первыми. Затем максимально откиньте голову назад и сомкните зубы еще раз. Не удивляйтесь, если на этот раз первый контакт придется на другие зубы. Изменяя положение головы, Вы тем самым влияете на баланс всей скелетной системы (и на Ваш прикус в частности).

То же самое происходит, когда Вам ставят пломбу. Лежа в стоматологическом кресле под анестезией кажется, что пломба не мешает. Но после того, как действие анестезии заканчивается, и Вы встаете с кресла, Вы замечаете, что пломба выше, чем остальные зубы. Вот почему в нейромышечной стоматологии прикус оценивают в положении сидя – положении, в котором обычно находится ваша челюсть. Если оценивать прикус в положении сидя, откинувшись назад, челюсть также смещается кзади. Такое положение отличается от обычного.

Фото №10,11 В эксперименте на крысах была изготовлена завышающая пломба на один боковой зуб с правой стороны. Через неделю peнтгенологическое обследование выявило деформацию всего позвоночника. После выравнивания окклюзии изготовлением пломбы на боковой зуб слева, форма позвоночника восстановилась.

Рисунок №12 Поскольку существует непосредственная связь между всеми частями скелетно-мышечной системы, несомненно, положение головы оказывает влияние на окклюзию, и может вызывать напряжение мышц шеи и спины.

Рисунок №13 При смещении нижней челюсти назад в результате аномалии прикуса в детстве или стираемости зубов со временем, шея перемещается вперед, и голова запрокидывается назад. Это, в свою очередь, значительно увеличивает нагрузку на мышцы шеи плечевого пояса. Поэтому у большинства людей с передним положением головы возникают боли в шейном отделе или напряжение мышц шеи.

Рисунок №14, 15 Часто смещение нижней челюсти при неправильном прикусе сопровождается ротацией первого и второго шейного позвонков, что ведет к выраженной деформации всего шейного отдела позвоночника.

Также, как изменения в положении челюсти могут вызывать изменения осанки и приводить к патологии в шейном отделе позвоночника, так и изменения в позвоночнике могут влиять на положение челюсти и окклюзию.

Роль дыхания и ночное апноэ

 

Рисунок №16 Смещение нижней челюсти назад часто приводит к сужению просвета дыхательных путей вследствие деформации шейного отдела позвоночника и смещения языка кзади, который следует за нижней челюстью. Для того, чтобы увеличить просвет дыхательных путей, мышцы еще больше перемещают шею вперед и запрокидывают голову назад.

При этом артерия, несущая кровь в головной мозг вдоль позвоночника, может резко перегибаться в области первого и второго шейных позвонков, вызывая нарушения кровоснабжения головного мозга.

Сужение дыхательных путей и нарушения кровоснабжения может вызывать состояние ночного апноэ – кратковременную остановку дыхания во время сна.

Повторяющиеся остановки дыхания приводят к значительному изменению метаболизма всего организма и, как следствие, могут стать одним из пусковых механизмов таких заболеваний как гипертония, сахарный диабет, инфаркт миокарда, инсульт и др. Поэтому нелеченное состояние ночного апноэ повинно в снижении продолжительности жизни на 20%.

Теперь Вы понимаете, что прикус гораздо сложнее, чем просто способ смыкания зубов! А неправильный прикус может быть причиной не только ранней потери зубов, но и вызывать такие серьезные патологии, как диабет и инфаркт миокарда и даже снижать продолжительность жизни.

мышечной системы человека | Функции, схемы и факты

Следующие разделы предоставляют базовую основу для понимания общей мышечной анатомии человека с описанием крупных мышечных групп и их действий. Различные группы мышц работают согласованно, чтобы контролировать движения человеческого тела.

Шея

Движение шеи описывается в терминах вращения, сгибания, разгибания и бокового сгибания (т. Е. Движения, используемого для прикосновения уха к плечу).Направление действия может быть ипсилатеральным, что относится к движению в направлении сокращающейся мышцы, или контралатеральным, что относится к движению от стороны сокращающейся мышцы.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращение — одно из важнейших действий шейного отдела позвоночника. Вращение в основном осуществляется грудинно-ключично-сосцевидной мышцей, которая сгибает шею в ипсилатеральную сторону и вращает шею в противоположную сторону.Вместе грудинно-ключично-сосцевидные мышцы по обеим сторонам шеи сгибают шею и поднимают грудину, чтобы способствовать принудительному вдоху. Передняя и средняя лестничные мышцы, которые также расположены по бокам шеи, действуют ипсилатерально, поворачивая шею, а также поднимая первое ребро. Сплениус головы и сплениус шеи, расположенные в задней части шеи, вращают голову.

Боковое изгибание также является важным действием шейного отдела позвоночника. В сгибание шейной стороны вовлекаются грудинно-ключично-сосцевидные мышцы.Задние лестничные мышцы, расположенные на нижних сторонах шеи, ипсилатерально сгибают шею в сторону и приподнимают второе ребро. Сплениус головы и шейный позвонок также помогают при сгибании шеи в стороны. Мышцы, выпрямляющие позвоночник (подвздошно-костная, длинная и спинальная) — это большие глубокие мышцы, которые увеличивают длину спины. Все три действуют для ипсилатерального изгиба шеи.

Сгибание шеи относится к движению, используемому для прикосновения подбородка к груди. Это достигается в первую очередь грудинно-ключично-сосцевидными мышцами с помощью длинных коленных и длинных мышц головы, которые находятся в передней части шеи.Разгибание шеи противоположно сгибанию и выполняется многими из тех же мышц, которые используются для других движений шеи, в том числе шейной шейкой шеи, шейной звездочкой, подвздошно-ребристой, длинной и спинной мышцами.

Спина

Послушайте, как врач объяснит причины и методы лечения боли в спине, называемой лордозом.

Узнайте о причинах и способах лечения боли в спине.

Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц См. Все видео по этой статье

Спина является источником многих мышц, которые участвуют в движении шеи и плеч.Кроме того, осевой скелет, который проходит через спину вертикально, защищает спинной мозг, который иннервирует почти все мышцы тела.

Множественные мышцы спины функционируют именно при движениях спины. Например, мышцы, выпрямляющие позвоночник, разгибают спину (сгибают ее назад) и сгибают спину в стороны. Мышцы semispinalis dorsi и semispinalis capitis также расширяют спину. Маленькие мышцы позвонков (мультифидусы и вращатели) помогают вращать, разгибать и сгибать спину в стороны.Мышца квадратной мышцы поясницы в нижней части спины сгибает поясничный отдел позвоночника и помогает вдыхать воздух благодаря своим стабилизирующим воздействиям в месте прикрепления к 12-му ребру (последнему из плавающих ребер). Лопатка (лопатка) поднимается трапециевидной мышцей, которая проходит от задней части шеи до середины спины, большими и малыми ромбовидными мышцами в верхней части спины и мышцей, поднимающей лопатку, которая проходит по бокам и сзади на шее.

Типы, состав, развитие и многое другое

Мышцы и нервные волокна позволяют человеку двигать своим телом и позволяют внутренним органам функционировать.

В теле человека более 600 мышц. Каждую мышцу составляет своего рода эластичная ткань, состоящая из тысяч или десятков тысяч мелких мышечных волокон. Каждое волокно состоит из множества крошечных нитей, называемых фибриллами.

Импульсы нервных клеток контролируют сокращение каждого мышечного волокна. Сила мышцы зависит главным образом от количества присутствующих волокон.

Чтобы питать мышцы, организм вырабатывает аденозинтрифосфат (АТФ), который мышечные клетки превращают в механическую энергию.

У людей и других позвоночных есть три типа мышц: скелетные, гладкие и сердечные.

Скелетные мышцы

Скелетные мышцы перемещают внешние части тела и конечности. Они покрывают кости и придают телу форму.

Поскольку скелетные мышцы тянутся только в одном направлении, они работают парами. Когда одна мышца в паре сокращается, другая расширяется, и это облегчает движение.

Мышцы прикрепляются к сильным сухожилиям, которые либо прикрепляются к костям, либо напрямую соединяются с ними.Сухожилия простираются над суставами, и это помогает сохранять суставы стабильными. Человек с хорошим здоровьем может сознательно управлять своими скелетными мышцами.

Наиболее заметные движения тела — такие как бег, ходьба, разговор и движение глазами, головой, конечностями или пальцами — происходят при сокращении скелетных мышц.

Скелетные мышцы также контролируют все выражения лица, включая улыбку, хмурый взгляд, движения рта и языка.

Скелетные мышцы постоянно вносят незначительные изменения в положение тела.Они держат спину человека прямо или держат голову в одном положении. Вместе с сухожилиями они удерживают кости в правильном положении, чтобы суставы не смещались.

Скелетные мышцы также выделяют тепло при сокращении и отпускании, что помогает поддерживать температуру тела. Почти 85% тепла, производимого телом, происходит за счет сокращения мышц.

Типы скелетных мышц

Два основных типа скелетных мышц — это медленно сокращающиеся и быстро сокращающиеся.

Тип I, красные или медленно сокращающиеся мышцы

Они плотные и богаты миоглобином и митохондриями.У них есть капилляры, которые придают им красный цвет. Этот тип мышц может сокращаться длительное время без особых усилий. Мышцы типа I могут поддерживать аэробную активность, используя углеводы и жиры в качестве топлива.

Тип II, белые или быстро сокращающиеся мышцы

Эти мышцы могут сокращаться быстро и с большой силой. Сокращение сильное, но непродолжительное. Этот тип мышц отвечает за большую часть мышечной силы тела и ее увеличение массы после периодов тренировок с отягощениями.По сравнению с медленно сокращающимися мышцами, он менее плотен миоглобином и митохондриями.

Поперечно-полосатая мускулатура

Скелетная мускулатура поперечнополосатая, что означает, что они состоят из тысяч саркомеров одинакового размера или мышечных единиц, которые имеют поперечные полосы. Поперечно-полосатая мышца под микроскопом кажется полосатой из-за этих полос.

Когда полосы на саркомерах расслабляются или сокращаются, вся мышца растягивается или расслабляется.

Различные полосы внутри каждой мышцы взаимодействуют, позволяя мышце двигаться мощно и плавно.

Гладкие мышцы

Гладкие мышцы отвечают за движения в желудке, кишечнике, кровеносных сосудах и полых органах. Гладкие мышцы кишечника также называют висцеральными мышцами.

Эти мышцы работают автоматически, и человек не подозревает, что они их используют. В отличие от скелетных мышц они не зависят от сознательного мышления.

Многие движения тела зависят от сокращений гладких мышц. К ним относятся стенки кишечника, выталкивающие пищу вперед, матка сокращается во время родов, а зрачки сужаются и расширяются, чтобы приспособиться к количеству доступного света.

Гладкие мышцы также присутствуют в стенках мочевого пузыря и бронхов. Мышцы, укрепляющие пили, в коже, заставляющие волосы встать дыбом, также состоят из гладких мышечных волокон.

Сердечные мышцы

Сердечные мышцы отвечают за сердцебиение и существуют только в сердце.

Эти мышцы работают автоматически без остановки, днем ​​и ночью. По строению они похожи на скелетные мышцы, поэтому врачи иногда относят их к поперечнополосатым мышцам.

Сердечные мышцы сокращаются, так что сердце может выдавливать кровь, а затем расслабляются, чтобы снова наполняться кровью.

С мышцами может возникнуть широкий спектр проблем.

Вот некоторые из наиболее распространенных из них:

• Мышечные судороги или лошадь Чарли : они могут быть результатом обезвоживания, низкого уровня калия или магния, некоторых неврологических или метаболических расстройств и приема некоторых лекарств.
• Врожденные аномалии мышц : Некоторые люди рождаются с мышцами или группами мышц, которые не развиты должным образом.Эти отклонения могут быть изолированной проблемой или частью синдрома.
• Слабость мышц : Проблемы с нервной системой могут нарушить передачу сообщений между мозгом и мышцами.

Мышечная слабость

Мышечная слабость может поражать людей с дисфункцией верхних или нижних мотонейронов или такими состояниями, как миастения, которые поражают область соединения нервов с мышцами. Инсульт, сдавление спинного мозга и рассеянный склероз также могут привести к мышечной слабости.

Если человек обращается за медицинской помощью по поводу мышечной слабости, врач проведет физический осмотр и оценит силу мышц человека, прежде чем решить, необходимы ли дополнительные тесты.

Они, вероятно, будут использовать универсальную шкалу для проверки мышечной силы:

• 0: Нет видимого сокращения мышц
• 1: Видимое сокращение мышц без движения или следа за ним
• 2: Движение с полным диапазоном движения, но не против силы тяжести
• 3: Движение с полным диапазоном движения против силы тяжести, но без сопротивления
• 4: Движение с полным диапазоном движения против по крайней мере некоторого сопротивления, которое оказывает экзаменатор
• 5: Полная сила

Если врач обнаружит признаки мышечной слабости, он может назначить тесты для определения основной проблемы.Лечение будет зависеть от причины.

Если возникает мышечная боль, это может быть признаком инфекции или травмы.

Часто человек может облегчить симптомы мышечной травмы с помощью метода RICE:

• Отдых: Сделайте перерыв в физических нагрузках.
• Лед: Прикладывайте пакет со льдом на 20 минут несколько раз в день.
• Компрессионная повязка: Компрессионная повязка может уменьшить отек.
• Уровень: Поднимите пораженную часть тела, чтобы уменьшить отек.

Если человек испытывает сильную и необъяснимую мышечную боль или мышечную слабость, особенно если у него также есть затрудненное дыхание, ему следует как можно скорее обратиться к врачу.

Развитие мышц с помощью упражнений может улучшить баланс, здоровье костей и гибкость, а также повысить силу и выносливость.

Люди могут выбирать из множества вариантов физической активности, но есть два основных типа упражнений: аэробные и анаэробные.

Аэробные упражнения

Сеансы аэробных упражнений обычно имеют длительную продолжительность и требуют от среднего до низкого уровня нагрузки.Этот тип упражнений требует, чтобы тело задействовало мышцы значительно ниже их максимальной силы. Марафон — это пример очень продолжительной аэробной активности.

Аэробная активность в основном зависит от аэробной или кислородной системы организма. Они используют большую долю медленно сокращающихся мышечных волокон. Потребление энергии происходит за счет углеводов, жиров и белков, а организм вырабатывает большое количество кислорода и очень мало молочной кислоты.

Анаэробные упражнения

Во время анаэробных упражнений мышцы интенсивно сокращаются до уровня, близкого к их максимальной силе.Спортсмены, которые стремятся улучшить свою силу, скорость и мощность, будут уделять больше внимания этому типу упражнений.

Одно анаэробное действие длится от нескольких секунд до максимум 2 минут. Примеры включают тяжелую атлетику, спринт, лазание и прыжки со скакалкой.

Анаэробные упражнения задействуют больше быстро сокращающихся мышечных волокон. Основными источниками топлива являются АТФ или глюкоза, и организм использует меньше кислорода, жира и белка. Этот вид деятельности производит большое количество молочной кислоты.

Анаэробные упражнения сделают тело сильнее, а аэробные упражнения сделают его более здоровым.

Для поддержания здоровья мышц важно регулярно заниматься спортом и, по возможности, придерживаться питательной и сбалансированной диеты.

Академия питания и диетологии рекомендует выполнять упражнения по укреплению мышц для основных групп мышц — то есть ног, бедер, груди, живота, спины, плеч и рук — не реже двух раз в неделю.

Люди могут укрепить мышцы, поднимая тяжести, используя эспандер или делая повседневные дела, такие как садоводство или ношение тяжелых продуктов.

Белок, углеводы и жир необходимы для наращивания мышц. Академия предлагает, чтобы 10–35% от общего количества калорий составляли белок.

Рекомендуется использовать углеводы хорошего качества с низким содержанием жира, такие как цельнозерновой хлеб, а также молоко или йогурт с низким содержанием жира. Хотя клетчатка важна, она предлагает избегать продуктов с высоким содержанием клетчатки непосредственно перед тренировкой или во время нее.

Человеческое тело состоит из сотен мышц трех различных типов. Каждый тип мышц играет разную роль, помогая телу двигаться и функционировать должным образом.

Мышечные судороги и слабость могут указывать на основное заболевание или травму. Некоторые люди рождаются с недостаточно развитыми мышечными группами.

Медицинские работники рекомендуют упражнения для развития мышечной силы. Поддержание силы в мышцах важно для различных факторов, включая баланс, гибкость и здоровье костей.

Познакомьтесь с мышцами — Science Learning Hub

В вашем теле более 630 мышц!

Вот их семь:

Masseter

Masseter проходит от височной кости (которая является частью боковых сторон и основания черепа) до нижней челюсти (нижней челюсти).Поднимает нижнюю челюсть, чтобы закрыть рот. Массажер — самая сильная мышца вашего тела.

Temporalis

Temporalis начинается на двух костях черепа: спереди (лобная), сбоку и у основания (височная). Он идет к верхней части нижней челюсти (нижней челюсти). Как и жевательная мышца, височная мышца помогает закрыть рот.

Двуглавая мышца плеча

Двуглавая мышца плеча проходит от плеча до локтя. Он прикрепляется к лопатке (лопатке) и проходит вдоль передней поверхности кости плеча (плечевой кости).Когда бицепс сокращается, рука сгибается в локтевом суставе. Обратите внимание, что плечевая кость похожа на юмор — мы называем эту область локтя забавной костью.

Природа науки

Людей, которые препарируют животных (в том числе людей), называют анатомами. На протяжении веков мышцам давали латинские названия. Сообщество анатомов (ученых) всего мира использует латинские имена при описании мышц.

Дельтовидная

Дельтовидная мышца — это треугольные мышцы плеча.Самая сильная сторона — центральная часть, поднимающая руку в сторону. Передняя и задняя части мышцы скручивают руку. Дельтоид происходит от греческого слова deltoeides, что означает форму дельты (реки), имеющей треугольную форму.

Большая грудная мышца

(Грудные!) Большая грудная мышца — большая веерообразная мышца. Он покрывает большую часть передней верхней части груди, начиная с грудины (или грудины), включая второе-шестое ребра.

Оттуда большая грудная мышца прикрепляется к ключице (или ключице) и сходится к кости плеча (или плечевой кости) чуть ниже плеча.Эта мышца перемещает руку по телу.

Приводящая мышца длинная

Приводящая длинная мышца расположена на внутренней стороне бедра. Приводящая мышца означает движение, поэтому эта мышца позволяет бедренной кости (бедренной кости) двигаться внутрь и в сторону.

Soleus

Находится в голени, камбаловидная мышца проходит от костей голени (большеберцовая и малоберцовая кость) до пятки (пяточной кости). Камбаловидная мышца сгибает стопу, перемещая стопу в лодыжке. Это также помогает кровообращению, перекачивая кровь обратно к голове.

Полезные ссылки

Попробуйте свои навыки в размещении мышц на теле человека в этом интерактиве от BBC (обратите внимание, что здесь используется Flash).

Изучите мышцы тела на этой интерактивной диаграмме.

Являются ли мыши хорошими моделями нервно-мышечных заболеваний человека? Сравнение экскурсий в мышцах при ходьбе между мышами и людьми | Скелетная мышца

1.

Куропатка TA. Модель мыши MDX как суррогат мышечной дистрофии Дюшенна. FEBS J. 2013; 280: 4177–86.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

2.

Sicinski P, Geng Y, Ryder-Cook AS, Barnard EA, Darlison MG, Barnard PJ. Молекулярная основа мышечной дистрофии у мышей MDX: точечная мутация. Наука. 1989; 244: 1578–80.

CAS Статья PubMed Google Scholar

3.

Герни М.Э., Пу Х., Чиу А.Ю., Даль Канто М.К., Полчоу С.Й., Александр Д.Д., Калиендо Дж., Хентати А., Квон Ю.В., Дэн Х.X и др.Дегенерация двигательных нейронов у мышей, экспрессирующих мутацию супероксиддисмутазы Cu, Zn человека. Наука. 1994; 264: 1772–5.

CAS Статья PubMed Google Scholar

4.

Burgess RW, Cox GA, Seburn KL. Модели и анализ нервно-мышечных заболеваний. Методы Мол биол. 2016; 1438: 349–94.

Артикул PubMed Google Scholar

5.

Hsieh-Li HM, Chang J-G, Jong Y-J, M-H W, Wang NM, Tsai CH, Li H.Мышиная модель мышечной атрофии позвоночника. Нат Жене. 2000; 24: 66–70.

CAS Статья PubMed Google Scholar

6.

Хендерсон В.К., Киммельман Дж., Фергюссон Д., Гримшоу Дж. М., Хакам Д. Г.. Угрозы валидности при разработке и проведении доклинических исследований эффективности: систематический обзор руководящих принципов для экспериментов на животных in vivo. PLoS Med. 2013; 10: e1001489.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

7.

Kornegay JN, Spurney CF, Nghiem PP, Brinkmeyer-Langford CL, Hoffman EP, Nagaraju K. Фармакологическое лечение мышечной дистрофии Дюшенна: идентификация цели и доклинические испытания. ИЛАР J. 2014; 55: 119–49.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

8.

Бенатар М. Трудности перевода: испытания лечения на мышах SOD1 и на БАС человека. Neurobiol Dis. 2007; 26: 1–13.

CAS Статья PubMed Google Scholar

9.

van der Worp HB, Howells DW, Sena ES, Porritt MJ, Rewell S, O’Collins V, Macleod MR. Могут ли животные модели болезней достоверно использоваться в исследованиях на людях? PLoS Med. 2010; 7: e1000245.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

10.

Иттнер Л.М., Халлидей Г.М., Крил Дж. Дж., Гоц Дж., Ходжес Дж. Р., Кирнан М.С. FTD и ALS — перевод исследований на мышах в клинические испытания. Nat Rev Neurol. 2015; 11: 360–6.

Артикул PubMed Google Scholar

11.

Willmann R, De Luca A, Benatar M, Grounds M, Dubach J, Raymackers JM, Nagaraju K. Улучшение перевода: руководство для стандартных доклинических экспериментов на мышах MDX. Нервно-мышечное расстройство. 2012; 22: 43–9.

Артикул PubMed Google Scholar

12.

Grounds MD, Radley HG, Lynch GS, Nagaraju K, De Luca A. На пути к разработке стандартных рабочих процедур для доклинических испытаний на мышиной модели MDX мышечной дистрофии Дюшенна.Neurobiol Dis. 2008; 31: 1–19.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

13.

Людольф А.С., Бендотти С., Блаугрунд Э., Чио А., Гринсмит Л., Лёффлер Дж. П., Мид Р., Ниссен Х. Г., Петри С., Прадат П. Ф. и др. Руководство по доклиническим исследованиям на животных при БАС / БДН: совещание по консенсусу. Боковой склер амиотрофа. 2010; 11: 38–45.

Артикул PubMed Google Scholar

14.

Manning J, O’Malley D. Какой вклад в наше понимание этого заболевания внесла модель мышечной дистрофии Дюшенна на мышах MDX? J Muscle Res Cell Motil. 2015; 36: 155–67.

CAS Статья PubMed Google Scholar

15.

МакГриви Дж. У., Хаким Ч., Макинтош М. А., Дуан Д. Животные модели мышечной дистрофии Дюшенна: от основных механизмов до генной терапии. Dis Model Mech. 2015; 8: 195–213.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

16.

Mah JK, Korngut L, Dykeman J, Day L, Pringsheim T., Jette N. Систематический обзор и метаанализ эпидемиологии мышечной дистрофии Дюшенна и Беккера. Нервно-мышечное расстройство. 2014; 24: 482–91.

Артикул PubMed Google Scholar

17.

Стедман Х., Суини Х., Шрагер Дж., Магуайр Х., Панеттьери Р., Петроф Б., Нарусава М., Леферович Дж., Сладки Дж., Келли А. Диафрагма мыши MDX воспроизводит дегенеративные изменения мышечной дистрофии Дюшенна.Природа. 1991; 352: 536–9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

18.

Hu X, Blemker SS. Моделирование опорно-двигательного аппарата может помочь объяснить избирательную дегенерацию мышц при мышечной дистрофии Дюшенна. Мышечный нерв. 2015; 52: 174–82.

CAS Статья PubMed Google Scholar

19.

Петроф Б.Дж., Шрагер Дж.Б., Стедман Х.Х., Келли А.М., Суини Х.Л. Дистрофин защищает сарколемму от стрессов, возникающих при сокращении мышц.Proc Natl Acad Sci. 1993; 90: 3710–4.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

20.

Моенс П., Баатсен П., Марешал Г. Повышенная восприимчивость EDL-мышц мышей MDX к повреждению, вызванному сокращениями с растяжением. J Muscle Res Cell Motil. 1993; 14: 446–51.

CAS Статья PubMed Google Scholar

21.

Использование беговой дорожки и упражнений с колесом для воздействия на фенотип мышей MDX [http: // www.Treat-nmd.eu/downloads/file/sops/dmd/MDX/DMD_M.2.1.003.pdf].

22.

Рэдли-Крабб Х., Террилл Дж., Шавлакадзе Т., Тонкин Дж., Артур П., Граундс М. Одно 30-минутное упражнение на беговой дорожке подходит для «исследования концепции» на взрослых мышах MDX: сравнение о первых последствиях двух разных протоколов беговой дорожки. Нервно-мышечное расстройство. 2012; 22: 170–82.

Артикул PubMed Google Scholar

23.

Granchelli JA, Pollina C, Hudecki MS.Доклинический скрининг препаратов с использованием мыши MDX. Нервно-мышечное расстройство. 2000; 10: 235–9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

24.

De Luca A, Pierno S, Liantonio A, Cetrone M, Camerino C, Fraysse B, Mirabella M, Servidei S, Ruegg UT, Conte Camerino D. Усиление прогрессирования дистрофии у мышей mdx за счет физических упражнений и положительных эффектов таурин и инсулиноподобный фактор роста-1. J Pharmacol Exp Ther. 2003. 304: 453–63.

CAS Статья PubMed Google Scholar

25.

Бурди Р., Роллан Дж. Ф., Фрейсс Б., Литвинова К., Коццоли А., Джаннуцци В., Лиантонио А., Камерино Г. М., Сблендорио В., Капогроссо Р. Ф. и др. Пентоксифиллин нацелен на множественные патологические события у тренированных дистрофических мышей mdx: результат большого набора тестов in vivo и ex vivo. J. Appl Physiol (1985). 2009; 106: 1311–24.

CAS Статья Google Scholar

26.

Эсколар Д.М., Циммерман А., Берторини Т., Клеменс П.Р., Коннолли А.М., Меса Л., Горни К., Корнберг А., Кольски Н., Кунц Н. и др. Пентоксифиллин как средство спасения от МДД: рандомизированное двойное слепое клиническое исследование. Неврология. 2012; 78: 904–13.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

27.

Mok E, Letellier G, Cuisset JM, Denjean A, Gottrand F, Alberti C, Hankard R. Отсутствие функционального преимущества глутамина по сравнению с плацебо при мышечной дистрофии Дюшенна: рандомизированное перекрестное испытание.PLoS One. 2009; 4: e5448.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

28.

Buyse GM, Goemans N, Henricson E, Jara A, van den Hauwe M, Leshner R, Florence JM, Mayhew JE, Escolar DM. Пилотное исследование оксатомида CINRG при мышечной дистрофии Дюшенна, не получавшей стероидов. Eur J Paediatr Neurol. 2007; 11: 337–40.

Артикул PubMed Google Scholar

29.

GSK и prosensa объявляют, что первичная конечная точка не достигнута в исследовании III фазы дрисаперсена у пациентов с мышечной дистрофией Дюшенна [https://globenewswire.com/news-release/2013/09/20/574726/10049265/en/GSK-and- Prosensa-Announce-Primary-Endpoint-Not-Met-in-Phase-III-Study-of-Drisapersen-in-Patients-With-Duchenne-Muscular-Dystrophy.html].

30.

Чемберлен Дж. Р., Чемберлен Дж. С.. Прогресс в направлении генной терапии мышечной дистрофии Дюшенна. Mol Ther. 2017; 25: 1125–31.

CAS Статья PubMed Google Scholar

31.

Sardone V, Zhou H, Muntoni F, Ferlini A, Falzarano MS. Антисмысловая терапия нервно-мышечных заболеваний на основе олигонуклеотидов. Молекулы. 2017; 22

32.

Moo EK, Fortuna R, Sibole SC, Abusara Z, Herzog W. Vivo длины саркомеров и удлинения саркомеров неодинаковы по всей неповрежденной мышце. Front Physiol. 2016; 7: 187.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

33.

Llewellyn ME, Barretto RP, Delp SL, Schnitzer MJ.Минимально инвазивная высокоскоростная визуализация сократительной динамики саркомера у мышей и людей. Природа. 2008; 454: 784–8.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

34.

Delp SL, Loan JP, Hoy MG, Zajac FE, Topp EL, Rosen JM. Интерактивная графическая модель нижней конечности для изучения ортопедических хирургических вмешательств. Biomed Eng IEEE Trans. 1990; 37: 757–67.

CAS Статья Google Scholar

35.

Миллард М, Учида Т, Сет А, Делп SL. Сгибание вычислительной мускулатуры: моделирование и симуляция динамики мускульно-сухожильных мышц. J Biomech Eng. 2013; 135: 021005.

Артикул PubMed Google Scholar

36.

Арнольд Э.М., Уорд С.Р., Либер Р.Л., Делп С.Л. Модель нижней конечности для анализа движений человека. Энн Биомед Eng. 2010; 38: 269–79.

Артикул PubMed Google Scholar

37.

Раджагопал А, Дембия CL, ДеМерс М.С., Делп Д.Д., Хикс Дж.Л., Делп С.Л. Модель опорно-двигательного аппарата всего тела для моделирования походки человека с помощью мышц. IEEE Trans Biomed Eng. 2016; 63: 2068–79.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

38.

Арнольд Э.М., Delp SL. Рабочие длины волокон мышц нижних конечностей человека при ходьбе. Филос Транс Соц Б. 2011; 366: 1530–9.

Артикул Google Scholar

39.

Арнольд Э.М., Хамнер С.Р., Сет А, Миллард М, Delp SL. Как длина и скорость мышечных волокон влияют на выработку мышечной силы при ходьбе и беге людей с разной скоростью. J Exp Biol. 2013; 216: 2150–60.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

40.

Чарльз Дж. П., Каппеллари О., Спенс А. Дж., Уэллс Д. Д., Хатчинсон-младший. Мышечный момент рук и анализ чувствительности модели опорно-двигательного аппарата задних конечностей мыши. J Anat. 2016; 229: 514–35.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

41.

Charles JP, Cappellari O, Spence AJ, Hutchinson JR, Wells DJ. Геометрия опорно-двигательного аппарата, архитектура мышц и функциональные особенности задней конечности мыши. PLoS One. 2016; 11: e0147669.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

42.

Дженкинс Ф.А. Положение и движение конечностей у опоссума Вирджиния (Didelphis marsupialis) и у других не бегающих млекопитающих.J Zool. 1971; 165: 303–15.

Артикул Google Scholar

43.

Akay T, Tourtellotte WG, Arber S, Jessell TM. Деградация локомоторного паттерна мыши в отсутствие проприоцептивной сенсорной обратной связи. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2014; 111: 16877–82.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

44.

Кадаба М.П., ​​Рамакришнан Х.К., Вуттен МЭ.Измерение кинематики нижних конечностей при ровной ходьбе. J Orthop Res. 1990; 8: 383–92.

CAS Статья PubMed Google Scholar

45.

Заяц ИП. Мышцы и сухожилия: свойства, модели, масштабирование и применение в биомеханике и моторном управлении. Crit Rev Biomed Eng. 1989; 17: 359–411.

CAS PubMed Google Scholar

46.

Ward SR, Eng CM, Smallwood LH, Lieber RL.Точны ли текущие измерения архитектуры мышц нижних конечностей? Clin Orthop Relat Res. 2009; 467: 1074–82.

Артикул PubMed Google Scholar

47.

Кляйн Хорсман, доктор медицины, Купман, Х.Ф., ван дер Хельм, ФК, Проза, Л.П., Вигер, HE. Морфологические параметры мышц и суставов для моделирования опорно-двигательного аппарата нижней конечности. Clin Biomech (Бристоль, Эйвон). 2007. 22: 239–47.

CAS Статья Google Scholar

48.

Кларк К.А., Стилл Дж. Развитие и постоянство походки у мышей. Physiol Behav. 2001. 73: 159–64.

CAS Статья PubMed Google Scholar

49.

Серрадж Н., Хамон М. Адаптация кинематики конечностей к увеличению скорости ходьбы у свободно перемещающихся мышей 129 / Sv и C57BL / 6. Behav Brain Res. 2009. 201: 59–65.

Артикул PubMed Google Scholar

50.

Delp SL, Anderson FC, Arnold AS, Loan P, Habib A, John CT, Guendelman E, Thelen DG. OpenSim: программное обеспечение с открытым исходным кодом для создания и анализа динамических симуляций движения. IEEE Trans Biomed Eng. 2007; 54: 1940–50.

Артикул PubMed Google Scholar

51.

Бьюкенен Т.С., Ллойд Д.Г., Манал К., Безье Т.Ф. Нейромышечно-скелетное моделирование: оценка мышечных сил, моментов и движений в суставах на основе измерений нейронной команды.J Appl Biomech. 2004. 20: 367–95.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

52.

An KN, Ueba Y, Chao EY, Cooney WP, Linscheid RL. Экскурсия сухожилия и моментальная рука мышц указательного пальца. J Biomech. 1983; 16: 419–25.

CAS Статья PubMed Google Scholar

53.

Wokke BH, van den Bergen JC, Versluis MJ, Niks EH, Milles J, Webb AG, van Zwet EW, Aartsma-Rus A, Verschuuren JJ, Kan HE.Количественные измерения МРТ и силы в оценке качества мышц при мышечной дистрофии Дюшенна. Нервно-мышечное расстройство. 2014; 24: 409–16.

CAS Статья PubMed Google Scholar

54.

Эмери AEH. Мышечные дистрофии. Ланцет. 2002; 359: 687–95.

CAS Статья PubMed Google Scholar

55.

Бивенер А.А. Биомеханические последствия масштабирования.J Exp Biol. 2005; 208: 1665–76.

Артикул PubMed Google Scholar

56.

Бивенер А.А. Биомеханика наземного передвижения млекопитающих. Наука. 1990; 250: 1097–103.

CAS Статья PubMed Google Scholar

57.

Eng CM, Smallwood LH, Rainiero MP, Lahey M, Ward SR, Lieber RL. Масштабирование архитектуры мышц и типов волокон в задних конечностях крысы.J Exp Biol. 2008; 211: 2336–45.

Артикул PubMed Google Scholar

58.

Виленский Я.А. Локомоторное поведение и контроль у людей и нечеловеческих приматов: сравнение с кошками и собаками. Neurosci Biobehav Rev.1987; 11: 263–74.

CAS Статья PubMed Google Scholar

59.

McMahon TA. Использование размеров тела для понимания строения животных: передвижение на четвероногих.J Appl Physiol. 1975; 39: 619–27.

CAS PubMed Google Scholar

60.

Бодор М., Макдональд С.М. Почему низкий рост полезен при мышечной дистрофии Дюшенна. Мышечный нерв. 2013; 48: 336–42.

Артикул PubMed Google Scholar

61.

Li W, Zheng Y, Zhang W, Wang Z, Xiao J, Yuan Y. Прогрессирование и изменение жировой инфильтрации мышц бедра при мышечной дистрофии Дюшенна, исследование мышечной магнитно-резонансной томографии.Нервно-мышечное расстройство. 2015;

62.

Pastoret C, Sebille A. Мыши MDX демонстрируют прогрессирующую слабость и ухудшение мышечной массы с возрастом. J Neurol Sci. 1995; 129: 97–105.

CAS Статья PubMed Google Scholar

63.

Carnwath JW, Shotton DM. Мышечная дистрофия у мышей MDX: гистопатология камбаловидной мышцы и длинного разгибателя пальцев. J Neurol Sci. 1987. 80: 39–54.

CAS Статья PubMed Google Scholar

64.

Webster C, Silberstein L, Hays AP, Blau HM. При мышечной дистрофии Дюшенна преимущественно поражаются быстрые мышечные волокна. Клетка. 1988. 52: 503–13.

CAS Статья PubMed Google Scholar

65.

Consolino CM, Brooks SV. Восприимчивость к повреждению саркомера, вызванному одиночными растяжениями максимально активированных мышц мышей MDX. J. Appl Physiol (1985). 2004; 96: 633–8.

Артикул Google Scholar

66.

Brooks SV, Zerba E, Faulkner JA. Повреждение мышечных волокон после одиночных растяжек пассивных и максимально стимулированных мышц у мышей. J Physiol. 1995. 488: 459–69.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

67.

Willmann R, Possekel S, Dubach-Powell J, Meier T., Ruegg MA. Мышечные модели мышечной дистрофии Дюшенна на животных. Нервно-мышечное расстройство. 2009; 19: 241–9.

Артикул PubMed Google Scholar

68.

Kaczor JJ, Hall JE, Payne E, Tarnopolsky MA. Тренировка низкой интенсивности снижает маркеры окислительного стресса в скелетных мышцах мышей MDX. Free Radic Biol Med. 2007. 43: 145–54.

CAS Статья PubMed Google Scholar

69.

Велдинк Дж. Х., Бар PR, Йустен Э. А., Оттен М., Вокке Дж. Х., ван ден Берг Л. Х. Половые различия в начале заболевания и реакции на упражнения в трансгенной модели БАС. Нервно-мышечное расстройство. 2003; 13: 737–43.

CAS Статья PubMed Google Scholar

70.

Carter GT, Abresch RT, Fowler Jr WM. Адаптация к физической нагрузке и мышечному повреждению, вызванному сокращением, на животных моделях мышечной дистрофии. Am J Phys Med Rehabil. 2002; 81: S151–61.

Артикул PubMed Google Scholar

71.

Киркинезос И.Г., Эрнандес Д., Брэдли В.Г., Мораес Коннектикут. Регулярные упражнения полезны для мышиной модели бокового амиотрофического склероза.Энн Нейрол. 2003. 53: 804–7.

Артикул PubMed Google Scholar

72.

Корнегай Ю.Н. Золотистый ретривер — модель мышечной дистрофии Дюшенна. Скелетная мышца. 2017; 7: 9.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

73.

Brussee V, Tardif F, Tremblay JP. Мышечные волокна мышей MDX более уязвимы для физических упражнений, чем волокна нормальных мышей.Нервно-мышечное расстройство. 1997; 7: 487–92.

CAS Статья PubMed Google Scholar

74.

Уайтхед Н.П., Стример М., Лусамбили Л.И., Сакс Ф., Аллен Д.Г. Стрептомицин снижает проницаемость мембран в мышцах мышей MDX, вызванную растяжением. Нервно-мышечное расстройство. 2006; 16: 845–54.

Артикул PubMed Google Scholar

75.

Xu L, Park KH, Zhao L, Xu J, El Refaey M, Gao Y, Zhu H, Ma J, Han R.Редактирование генома, опосредованное CRISPR, восстанавливает экспрессию и функцию дистрофина у мышей mdx. Mol Ther. 2016; 24: 564–9.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

76.

Бирн-Джеффри А.В., Хайэм Т.Э. Масштабирование движений вверх и вниз у длинноногих животных. Интегр Комп Биол. 2014; 54: 1159–72.

Артикул PubMed Google Scholar

77.

ДеВита П., Хелсет Дж., Хортобадьи Т.Мышцы выполняют больше положительной, чем отрицательной работы при передвижении человека. J Exp Biol. 2007; 210: 3361–73.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

78.

Александр Н., Швамедер Х. Сравнение расчетной и измеренной мышечной активности во время наклонной ходьбы. J Appl Biomech. 2016; 32: 150–9.

Артикул PubMed Google Scholar

79.

Чен Х, Санчес Г.Н., Шнитцер М.Дж., Делп С.Л.Изменения длины саркомера латеральной широкой мышцы бедра человека при сгибании колена, измеренные с помощью микроэндоскопии in vivo. J Biomech. 2016; 49: 2989–94.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

80.

Chen X, Delp SL. Длина саркомера камбаловидной мышцы человека измерена с помощью микроэндоскопии in vivo при двух углах сгибания голеностопного сустава. J Biomech. 2016; 49: 4164–7.

Артикул PubMed Google Scholar

81.

Blemker SS, Delp SL. Экскурсии волокон прямой мышцы бедра и широкой мышцы бедра, спрогнозированные с помощью трехмерных моделей мышц. J Biomech. 2006; 39: 1383–91.

Артикул PubMed Google Scholar

82.

Соман А., Хедрик Т.Л., Бивенер А.А. Региональные закономерности деформации пучка грудной мышцы у голубя Columba livia во время горизонтального полета. J Exp Biol. 2005; 208: 771–86.

Артикул PubMed Google Scholar

83.

Camp AL, Astley HC, Horner AM, Roberts TJ, Brainerd EL. Флюоромикрометрия: метод измерения динамики длины мышц с помощью двухплоскостной видеофлюороскопии. J Exp Zool A Ecol Genet Physiol. 2016; 325: 399–408.

CAS Статья PubMed Google Scholar

84.

Azizi E, Deslauriers AR. Региональная неоднородность напряжения мышечных волокон: роль архитектуры волокон. Front Physiol. 2014; 5: 303.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

85.

Миллер Р. Х., Умбергер Б. Р., Колдуэлл Дж. Э.. Чувствительность максимальной скорости спринта к характерным параметрам соотношения силы и скорости мышц. J Biomech. 2012; 45: 1406–13.

Артикул PubMed Google Scholar

86.

Domire ZJ, Challis JH. Критическое рассмотрение максимальной скорости сокращения, используемой в имитационных моделях движения человека. Вычислительные методы Biomech Biomed Engin. 2010; 13: 693–9.

Артикул PubMed Google Scholar

Границы | 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, влияние возрастных патологий, таких как саркопения, усиливается.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.Помня об этом, 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 цели средство для мышечной антивозрастной терапии.

Сначала мы 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 относится 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 испытательной установки

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 и 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 обертки, 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 ту же технику в настоящем исследовании с некоторыми изменениями. Здесь мы исследовали случайные перестановки векторов значений экспрессии генов вместе с увеличенными (log ₂ -кратными изменениями на 3) и уменьшенными (log ₂ -кратными изменениями -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 — это вектор экспрессии гена i , а f — это кратное изменение в 3 и −3 соответственно.’- это вектор предсказанных значений возраста после перестановок, k — это 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

Необработанные данные экспрессии гена 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, используя подсчет 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, используя подсчет 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 гена и сигнального пути

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, в группе пожилых людей и соответствующую активацию Повышение цитозоля Ca ²⁺ уровней Main Pathway .Несколько других белков, прямо или косвенно участвующих в функции и регуляции саркомеров, 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.

Еще одним 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 астроцитарного поглощения глутамата и понижающей регуляцией 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 метаболического главного регулятора, способствующие выживанию, включая IGFR-сигнальный и PI3K-Akt-mTOR оси , 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 онтогенетических генов (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 в профиле экспрессии, включают ADIPOQ и COL21A1.

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

Возрастное предсказание

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 R ² значений 0.83 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 прогнозов 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 обычно 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 глубокого отбора признаков (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 глубокого отбора признаков (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), что указывает на 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, основанных на путях, для уменьшения размерности многомерных транскриптомных данных 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 митохондриальная дисфункция являются одними из основных признаков старения мышц, выявленных в этом исследовании. На уровне сигнального пути повышение цитозольного Ca ²⁺ , передачи сигналов PPAR и рециклинга нейротрансмиттеров наряду с активацией пути IGFR, сопровождаемой активацией оси передачи сигналов PI3K-Akt-mTOR, наблюдаемое в настоящем анализе, как полагают, является 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 сигнатуры транскрипции, 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: скрининга in silico, и in vitro, валидация миметиков сигнального уровня 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. Методол . 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. Нат. 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. Нат. 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 года, 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., Ло 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

Шефер, К. Ф., Энтони, К., Крупа, С., Бухофф, Дж., Дэй, М., Хэнней, Т. и др. (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 Старые легкие: 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., Рэнкинен, 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 дермальных фибробластах 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

Мышцы человеческого тела

Мышцы обладают удивительной способностью сгибаться, растягиваться и расслабляться. Каждый из них выполняет определенную функцию в зависимости от того, где они находятся в организме.Но в целом они отвечают за преобразование энергии, посылаемой нервной системой в движение.

Я воспользовался возможностью изучить их все — где они размещены, их функции, их формы. Однако с таким количеством мышц в человеческом теле я решил сосредоточиться только на самых важных из них, когда мы рисуем.

Иногда процесс обучения может немного сбивать с толку, поэтому я рекомендую использовать ваш собственный отдельный альбом для рисования, чтобы делать заметки в удобное для вас время.Нет лучшего способа учиться!

Мышцы туловища

Трапеция расположена сзади. Это мышца, которая проходит через верхнюю часть туловища и помогает двигать лопаткой.

latissimus dorsi (дорсальная) мышца расположена в нижней части туловища. Он широкий и плоский, покрывает большую часть позвоночника до крестца.

Трапеция входит в позвоночник лопатки и ключицы (или ключицы).Если смотреть спереди, эта мышца рисует контур между шеей и ключицами — чтобы запомнить их, представьте их как пару треугольников!

В области шейки матки обычно наблюдается небольшое углубление. Это становится видно, когда вы сжимаете лопатки вместе (А). Когда мышца расслаблена, вы можете увидеть, как некоторые кости позвоночника выступают (B).

С другой стороны, спинная мышца входит в плечевую кость ниже подмышек, позволяя рукам расширяться и сокращаться.Это плоская мышца, которую трудно увидеть спереди, за исключением небольшой части под мышками.

Передняя зубчатая мышца протягивается из девяти верхних ребер в лопатку, обеспечивая стабильность и подвижность кости. Эта мышца имеет форму веера, но мы можем видеть только часть, так как она перекрывается грудными, косыми и спинными мышцами.

Грудные мышцы обрамлены между ключицами и грудиной, концы прикреплены к плечевой кости, чтобы позволить рукам вращаться (одна из его целей).

Подключичная ямка — это пространство между грудными и дельтовидными мышцами. Это очень маленькая деталь, но, тем не менее, очень полезная для определения промежутка между мышцами.

В женском теле грудные мышцы находятся за молочными железами. Грудь не начинается сразу от ключиц (частая ошибка). Грудь в верхней части плоская, но груди начинаются примерно от середины грудных мышц, как вы можете видеть на следующих примерах:

Мышцы живота отвечают за сгибание, наклон и вращение туловища.

linea alba (или белая линия) делит эти мышцы на две части:

В центре находится мышца rectus abdominis , ниже реберной дуги вплоть до лобка. Он имеет 3 пересечения, которые разделяют мышцу на 4 области с каждой стороны.

Косые мышцы расположены по бокам и над тазовыми костями.

На этом виде сбоку показано, как мышцы (спинные, косые и передняя зубчатая мышца) переплетаются, образуя зигзагообразную линию (A).

Мышцы рук и ног

Дельты покрывают плечевые суставы. Это толстые мышцы, имеющие форму перевернутых треугольников. Основание устанавливается в ключице и вставляется в плечевую кость.

Следуя за кончиком дельтовидной мышцы, мы находим плечевой мышцы .Эта мышца расположена довольно глубоко — мне нравится думать о ней как о разделителе между бицепсами (расположенными спереди) и трицепсами (сзади).

Чтобы упростить бицепс , нарисуйте растянутый овал. Вы можете представить более толстую часть трицепса как форму подковы… или круассана, или полумесяца! Плоская часть трицепса (сухожилие) соединяется с локтем.

мышц предплечья обеспечивают подвижность кисти и пальцев.Они очень похожи друг на друга: очень удлиненные, тонкие и плоские формы; поэтому их рисование может немного запутать.

Существует множество способов интерпретации мышц, и можно использовать любой метод, который вам легко понять. В конце концов, все зависит от наблюдения и практики, чтобы уметь рисовать с точностью . Например, мы можем очертить силуэт предплечья парой овалов. Из-за асимметрии предплечья этот овал на той же стороне, что и большой палец, немного меньше и расположен немного выше другого овала.

Похожую ситуацию вы обнаружите в ногах . Несмотря на то, что мышцы ног большие и различимые, нет необходимости подробно рисовать каждую из них — многие из них можно сгруппировать и нарисовать как простую фигуру. Внимательно наблюдайте за очертаниями и формами, которые мышцы создают в теле, чтобы должным образом их упростить.

Портняжная мышца разделяет ногу диагональной линией.Начиная от крестца до внутренней стороны голени (немного ниже колена), это самая длинная мышца в человеческом теле.

Внутренняя поверхность бедра состоит из нескольких приводящих мышц, но вы можете сгруппировать их все вместе и рассматривать их просто как треугольник.

Квадрицепс состоит из четырех отдельных мышц (одна из них не видна, поскольку расположена глубоко в бедре), которые соединяются вместе и соединяются в одном и том же сухожилии внутри колена.В целом они имеют форму слезы.

Форма икры в основном определяется двумя икроножными мышцами, которые находятся на тыльной стороне ноги и переходят в пятку. Передняя и боковые части ноги состоят из других мышц и сухожилий, которые позволяют пальцам ног двигаться.

Я сгруппировал двуглавой мышцы бедра, полусухоженную мышцу и полусухую мышцу как единую форму вдоль бедра. Эта форма делится на две части, оставляя ромбовидную ямку на тыльной стороне колена.

При рисовании штриховка поможет вам обозначить мышцы без необходимости использовать много-много линий для их разметки. В идеале постарайтесь выделить мышцу, которая проявляет наибольшую силу в каждой позе, а не все сразу. В противном случае рисунок будет выглядеть преувеличенным. Если только вы этого не добьетесь!

Внимательно посмотрите на свои референсы, попытайтесь имитировать позы, которые вы видите, чтобы лучше их понять.Какая часть тела сгибается? Какая часть растягивается?

Надеюсь, это руководство было для вас полезным. Если хотите, вы можете посетить меня в социальных сетях и посмотреть мое портфолио, чтобы увидеть больше моих работ:

https://www.instagram.com/eri_duh/
https://twitter.com/eri_duh
https://www.artstation.com/eridey

Спасибо за внимание!

— Эриди

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? Нат. Rev. Drug Discov. 3 , 711–715 (2004).

Артикул PubMed CAS Google Scholar

7.

Олсон, Х. и др. . Соответствие токсичности фармацевтических препаратов человеку и животным. Регул. 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.

Yum, K., Hong, S.G. & Lee, L.P. Физиологически значимые 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. Нат. 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 предмет острого раздражения 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. Нат. 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: комплексный обзор исследований 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 бетаметазон 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. . Тканевые органоиды скелетных мышц для обратимой генной терапии. Гум. Gene Ther. 7 , 2195–2200 (1996).

Артикул PubMed CAS Google Scholar

33.

Голобова Д. и др. . Формирование эндотелиальной сети в тканевой скелетной мышце 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 тканевую инженерию скелетных мышц 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. & 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 биоинженерных мышечных имплантатов человека. Мол. Ther. 14 , 442–51 (2006).

Артикул PubMed CAS Google Scholar

40.

Shansky, J. et al. . Тканевая инженерия Скелетная мышца 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 дифференциация 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. Количественная in vitro до in vivo экстраполяция результатов клеточного анализа токсичности. Crit. 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. Нат. 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 крови 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 лекарств и токсикологии.