Nasze mięśnie wykształciły sprytny sposób utrzymywania ciepła, nawet gdy nic nie robią: ScienceAlert

Kiedy Rtęć krople, ssaki takie jak my mają przewagę nad tzw. stworzeniami zimnokrwistymi; Nasze mięśnie mogą działać jak piece, wytwarzając ciepło potrzebne do utrzymania stabilnej temperatury ciała, przekształcając paliwo w ruch.

Ale nawet gdy jesteś zrelaksowany, nasze mięśnie nadal mogą wytwarzać ciepło – sztuczka zwana termogenezą mięśniową.

Czytając ten artykuł w ciszy, zdaj sobie sprawę, że rozwój termogenezy opartej na mięśniach był kluczowym krokiem w twojej ewolucji, umożliwiając twoim przodkom rozprzestrzenienie się w mniej tropikalnych środowiskach na całym świecie.

Teraz australijscy naukowcy zidentyfikowali specyficzny sposób, w jaki tkanka mięśniowa ssaków rozwija się od zwierząt zimnokrwistych lub „egzotermicznych”.

„Zwierzęta zmiennocieplne, takie jak żaby i ropuchy, oraz stałocieplne ssaki, takie jak ludzie, używają tych samych podstawowych struktur mięśniowych do generowania siły potrzebnej do utrzymania postawy i ruchu” – powiedział jeden z autorówBradley Launikonis, naukowiec biomedyczny z University of Queensland.

Ale ssaki osiągnęły swoją wolność geograficzną, zmieniając sposób, w jaki stężenie jonów wapnia jest regulowane w ich mięśniach w stanie spoczynku, ustawiając je na innej ścieżce niż nasi egzotermiczni krewni. Ta adaptacja pozwala komórkom mięśniowym ssaków tolerować wyższe stężenia wapnia w otaczającym płynie, co wymaga od mięśni wydatkowania energii w celu wydalenia wapnia.

Pompy jonów wapnia w mięśniach szkieletowych stabilizują poziom jonów wapnia. poprzednie wyszukiwanie Wykazano również, że aktywność pompy wpływa na ilość ciepła wydzielanego przez mięśnie szkieletowe w stanie spoczynku.

Nawet niewielkie ilości generowanego ciepła gromadzą się w każdym włóknie mięśniowym, gdy masz wystarczająco dużo mięśni szkieletowych pokrywających twoje ciało, co pozwala utrzymać stałą temperaturę wewnętrzną w zimnym otoczeniu. Dodaj trochę izolacji, a energia cieplna może przejść długą drogę.

Naukowcy zbadali włókna mięśniowe ssaków i zwierząt przebywających na wolnym powietrzu i porównali ich funkcjonowanie w tych samych warunkach, stwierdzając, że każde z nich przeciwdziałało skutkom zwiększonego stężenia jonów wapnia na różne sposoby.

Przeanalizowali rozpuszczony wapń we włóknach mięśniowych żab, myszy i ludzi ze złośliwą hipertermią, stanem często powodowanym przez mutację w receptorach rianodyny, która zwiększa prawdopodobieństwo otwarcia kanałów wapniowych pod wpływem bodźca.

receptory rianodyny (RyR) to wewnątrzkomórkowe kanały wapniowe w tkankach zwierzęcych, takich jak komórki mięśniowe i nerwowe, przez które przepływają jony wapnia. Pompy jonów wapnia działają w przeciwnym kierunku, pompując wapń w drugą stronę, przywracając homeostazę wewnątrzkomórkową.

Typ zwany RyR1 ulega ekspresji w mięśniach szkieletowych ssaków, podczas gdy zwierzęta egzogenne wyrażają dwa rodzaje receptorów w mięśniach szkieletowych, a mianowicie αRyR i βRyR.

Wyniki tego badania pokazują, że u ssaków nagły wzrost poziomu wapnia w płynie otaczającym rozluźnione włókna mięśniowe powoduje raczej gromadzenie się jonów w owiniętym błoną przedziale wewnątrzkomórkowym zwanym retikulum sarkoplazmatycznym niż szybkie uwalnianie.

Zwykle napływ jonów wapnia do komórek mięśniowych stymuluje kanały RyR do uwalniania większej ilości wapnia do cytoplazmy komórki, co uruchamia kaskadę prowadzącą do skurczu mięśni. Wydaje się jednak, że ssaki rozwinęły pewną odporność na podwyższony poziom wapnia w komórkach mięśniowych.

Jest to ważne, ponieważ pozwala na stały wyciek jonów wapnia z retikulum sarkoplazmatycznego, co zmusza pompę jonów wapnia do cięższej pracy, wytwarzając więcej ciepła.

Wydaje się, że utrata jednej formy RyR pomogła mięśniom ssaków stać się mniej wrażliwymi na bodźce jonów wapnia, które oprócz metabolizmu je wspierają. endotermiczny.

Badania dodają szczegółów do naszego zrozumienia nie tylko ewolucji ssaków, ale także naszego własnego zdrowia, kładąc ważny fundament dla zrozumienia, w jaki sposób nasze mięśnie spalają energię nawet podczas relaksu.Przeczytaj kolejny niesamowity artykuł w ScienceAlert.

Badanie to zostało opublikowane w czasopiśmie Obrady Narodowej Akademii Nauk.