В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Cell Metabolism, исследователи выяснили механизмы и оценили методы лечения нарушений регенерации скелетных мышц при диабете, выявив пробелы в исследованиях и направления на будущее.

Общие сведения

Диабет, растущая проблема общественного здравоохранения, продолжает расти, несмотря на обширные исследования и усилия здравоохранения. Он приводит к различным формам диабетической миопатии, независимо от ее типа, вызывая снижение массы и функции скелетных мышц. Это снижение не только усугубляет ожирение и гипергликемию, но также влияет на локомоцию, энергетический обмен и регуляцию уровня глюкозы, еще больше ухудшая структуру и функцию мышц. Кроме того, диабет ухудшает регенерацию мышц, потенциально усугубляя такие состояния, как ишемия и язвы стоп, способствуя развитию фиброза и препятствуя восстановлению миофибрилл. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше понять и разработать целенаправленные вмешательства в отношении сложных механизмов, лежащих в основе нарушения регенерации мышц при диабете.

Аномалии скелетных мышц при диабете

Диабет, наряду с сопутствующими заболеваниями, такими как ожирение, гипертония и дислипидемия, существенно влияет на структуру, функцию и метаболизм скелетных мышц. Сложный характер диабета затрудняет определение эффективных терапевтических целей. Другие способствующие факторы включают старение, малоподвижный образ жизни и неправильное питание. Основные наблюдаемые отклонения у пациентов с сахарным диабетом включают снижение мышечной массы и силы, аномальное отложение липидов, атрофию волокон и измененную секрецию миокинов, что способствует снижению функциональных возможностей и качества жизни.

Диабет не только приводит к дегенерации мышц, но и ухудшает способность мышц к регенерации, осложняя такие травмы, как ишемия и язвы стоп. Процесс регенерации, включающий как мышечные стволовые клетки (MUSC), так и не-MUSC, затруднен, на что указывают чрезмерный фиброз и задержка созревания миофибрилл.

Регенерация скелетных мышц при сахарном диабете Диабет и связанные с ним осложнения, включая ожирение и гипергликемию, воздействуют на многочисленные клеточные популяции (MUSC, нейтрофилы, макрофаги, Т-клетки, FAP и тучные клетки), которые играют жизненно важную роль в процессе регенерации мышц (т. е. Дегенерации и воспалении, регенерации, созревании и функциональном восстановлении).

Дегенерация и воспаление

Повреждения мышц вызывают некроз и воспаление, сопровождающиеся разрушением волокон и утечкой белка в сыворотку крови. Процесс, необходимый для восстановления тканей, вовлекает иммунные клетки, такие как нейтрофилы и макрофаги. Диабет усугубляет эту дегенерацию, усиливая повреждения и препятствуя регенерации, подчеркивая метаболическое влияние на восстановление мышц.

Процесс регенерации

Сахарный диабет негативно влияет на процесс регенерации мышц, в частности, влияя на активацию, пролиферацию и дифференцировку MUSC и на роль фиброадипогенных предшественников (FAP). Такие методы лечения, как метформин, дают некоторую надежду, потенциально изменяя активность FAP. Однако замедленная регенерация на моделях диабета подчеркивает настоятельную необходимость более глубокого понимания того, как диабет нарушает механизмы восстановления мышц.

Проблемы восстановления мышц

Эффективная регенерация мышц требует не только формирования новых миоволокон, но и восстановления внеклеточного матрикса, сосудистой сети и иннервации. Диабет и ожирение усложняют этот процесс, проявляясь задержкой функционального восстановления, повышенным накоплением коллагена и нарушением адаптации нервно-мышечных соединений.

Влияние диабета на мышечные волокна и передачу сигналов инсулина

При сахарном диабете состав мышечных волокон меняется в сторону волокон II типа, которые более подвержены повреждениям и ухудшают регенерацию. Резистентность к инсулину нарушает пути роста мышечных клеток, в то время как гиперинсулинемия и липотоксичность подавляют важнейшие процессы восстановления, такие как аутофагия и белковый обмен. Эти изменения предполагают, что нацеливание на переходы по типу волокон и улучшение передачи сигналов инсулина могут усилить регенерацию мышц при диабете.

Проблемы диабета в передаче сигналов о регенерации мышц

Диабет вызывает повышенный уровень провоспалительных цитокинов и окислительный стресс, нарушая восстановление мышц за счет ингибирования путей роста и способствуя расщеплению белка. Одновременно повышенные уровни миостатина и изменения сигналов NOTCH и WNT ухудшают пролиферацию и дифференцировку мышечных клеток. Более того, нарушенный сигнальный путь аденозинмонофосфат-активируемой протеинкиназы (AMPK) еще больше затрудняет функцию и регенерацию MuSC, подчеркивая сложные проблемы в восстановлении мышц при диабете.

Выявление влияния диабета и сопутствующей патологии на регенерацию мышц

Диабет значительно ухудшает регенерацию мышц, но точно определить, является ли причиной сам диабет или сопутствующие заболевания, такие как ожирение и саркопения, остается сложной задачей. На здоровье мышц влияет ряд факторов, включая генетику, диету и физическую активность, что затрудняет выявление прямых последствий диабета. В исследованиях часто возникают трудности с созданием контрольных групп, которые адекватно учитывали бы эти переменные, что приводит к неоднозначности в отношении конкретных последствий диабета по сравнению с другими состояниями. Например, в исследованиях с использованием мышей с ожирением и диабетом по сравнению с худощавой контрольной группой трудно отличить, вызваны ли наблюдаемые эффекты ожирением или самим диабетом.

Проблемы, связанные с исследовательскими моделями и терапевтическими подходами

Не существует окончательной модели на животных для изучения влияния диабета на регенерацию мышц, что затрудняет передачу результатов на людей. Методы восстановления мышц при диабете разнообразны, начиная от физических упражнений и пищевых добавок и заканчивая передовой клеточной терапией, однако их эффективность часто недостаточна для борьбы с мышечным фиброзом. Несмотря на обещания определенных методов лечения улучшить здоровье мышц при диабете, необходимы тщательные клинические испытания для оценки их истинной эффективности в восстановлении мышц, особенно среди пациентов с сахарным диабетом.

Будущие направления исследований в области регенерации мышц

Устранение этих пробелов требует многогранного подхода. Исследования должны усовершенствовать свои модели и контрольные группы, чтобы отделить последствия диабета от сопутствующих заболеваний и факторов образа жизни. Передовые генетические технологии и omics открывают новые возможности для раскрытия сложных механизмов регенерации мышц при диабете. Кроме того, интеграция таких методов лечения, как физические упражнения, диетические вмешательства и, возможно, клеточная терапия, может стать ключом к улучшению восстановления мышц у пациентов с сахарным диабетом. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы разобраться в сложностях восстановления мышц при диабете и разработать эффективные методы лечения.