Люди — не большие мыши: традиционные анатомические модели оказались неверны
Юлия Тислер, ERR
В науке результаты, полученные при изучении мелких животных, часто обобщаются и применяются к людям. В новом исследовании ученые впервые сравнили сократительные свойства мышц человека и мыши и обнаружили, что экстраполировать полученные во время экспериментов с мышами данные на людей нельзя. Результаты имеют важное значение для хирургии и реабилитации, а также компьютерного моделирования опорно-двигательного аппарата.
Первоначально открытие произошло, когда исследователи использовали уникальную хирургическую технику, в которой тонкая мышца пациента (крупная мышца в бедре) была пересажена в руку, чтобы восстановить сгибание локтя после травмы плечевого сплетения.
В процессе ученые смогли измерить свойства мышц и напрямую протестировать прогнозы архитектуры и масштабирования — редкая возможность, потому что такие процедуры довольно инвазивны и должны осуществляться во время обширной операции, которая проводится по другим причинам. Они обнаружили, что тонкая мышца на самом деле функционирует так, как если бы у нее были относительно короткие, а не длинные волокна, как считалось ранее на основе традиционных анатомических моделей животных. Затем ученые воспроизвели результаты в ходе исследования.
В частности, они установили, что удельное напряжение мышечных волокон человека на 24% меньше традиционно используемого золотого стандарта, определяемого у мелких млекопитающих. Кроме того, ученые выяснили, что средняя оптимальная длина волокна тонкой мышцы составляет примерно половину от того, что было принято на основании подробных анатомических исследований мышц трупов.
"Есть причина, по которой ученые изучают животных, — говорит старший автор исследования Ричард Л. Либер. — Прямых измерений сократительных свойств мышц человека не происходит, потому что они требуют вырезания мышц из тела. В результате ученые должны исследовать мышцы животных, а затем делать прогнозы по отношению к людям, масштабируя числа в соответствии с размером".
Новая работа впервые показывает, что такая экстраполяция неточна. Тонкая мышца служит хорошим тестовым примером из-за ее простых свойств. По мнению исследователей, если данные о ней были неверны, то, вероятно, измерения для всех мышечных систем тоже под вопросом.
"При экстраполяции с мышей на человека некоторые законы масштабирования прекрасно работают, например, при измерении сердечного выброса и артериального давления, — говорит доктор Либер. — Однако в ходе этого исследования мы продемонстрировали, что те же самые принципы неприменимы к мышцам и на самом деле очень нелинейны. В будущем не следует проводить исследование мышц мыши, а затем просто умножать на размер тела, чтобы предсказать свойства человеческих мышц".
Эти результаты имеют важное значение для различных дисциплин, включая хирургию, компьютерное моделирование опорно-двигательного аппарата, работу мышц и реабилитацию. Например, очень важно предсказать, как будет работать мышца после операции. Многие процедуры (например, удлинение и перенос сухожилия) изменяют длину и силу мышцы. Однако в настоящее время только скелетно-мышечные модели, которые основаны на косвенных методах измерения и экстраполируют данные животных на размеры человека, могут использоваться для прогнозирования результатов таких вмешательств.
"Обнаружение того, что наши анатомические прогнозы относительно человеческих мышц неверны, является большой новостью для науки о человеке, — говорит Либер. — Очень важно, чтобы мы, как ученые, постоянно проверяли наши предположения. Теперь эти знания направляют нас на путь лучшего понимания производительности, адаптации и реабилитационного потенциала мышц".
Исследование опубликовано в The Journal of Physiology.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru