Инфильтрация миелоидными клетками в скелетных мышцах после комбинированной разгрузки задних конечностей и радиационного воздействия на мышах

npj Микрогравитация, том 9, Артикульный номер: 40 (2023) Цитировать эту статью

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Космическая среда сильно влияет на скелетные мышцы и иммунную систему. Перекрестные помехи между этими органами хотя и установлены, но до конца не изучены. В данном исследовании определена природа изменений иммунных клеток в скелетных мышцах мышей после разгрузки (задних конечностей) в сочетании с острым сеансом облучения (HLUR). Наши результаты показывают, что 14 дней приема HLUR вызывают значительное увеличение инфильтрации миелоидных иммунных клеток в скелетных мышцах.

Космический полет представляет собой множество проблем для организма, который должен попытаться адаптироваться к стрессовым факторам окружающей среды, прежде всего к микрогравитации и ионизирующей радиации1. Радиация во время полетов на низкую околоземную орбиту (например, на Международной космической станции) влияет на здоровье космонавтов2, и эти последствия станут еще сильнее и опаснее во время полетов в глубокий космос из-за характера и дозы радиации3,4. Двумя наиболее пострадавшими органами во время космических путешествий являются скелетные мышцы и иммунная система5,6. Например, скелетные мышцы мышей, подвергшихся воздействию микрогравитации и радиации посредством разгрузки задних конечностей (HLU; проверенный аналог животных, летающих в космос7), демонстрируют быструю потерю мышечной массы и демонстрируют нарушение регуляции критических молекулярных регуляторов мышечного роста и метаболизма8. Интересно, что появляется все больше свидетельств сильной связи между ростом, метаболизмом и воспалением в скелетных мышцах9,10. Отсюда следует, что изменения в иммунной системе, вызванные космическими стрессорами, могут, в свою очередь, изменить молекулярные основы внутри мышц, потенциально усугубляя пагубное воздействие микрогравитации и радиации на этот орган. Однако механизмы, объясняющие перекрестные помехи между скелетными мышцами и иммунной системой в условиях космического пространства, еще далеки от понимания. Во время регенеративных мышечных процессов в условиях нормальной гравитации и ионизирующего излучения такие перекрестные помехи, по-видимому, опосредуются инфильтрацией миелоидных и лимфоидных иммунных клеток в мышцу11,12,13. Однако неизвестно, вызывает ли космическая среда какой-либо ответ в популяциях миелоидных и/или лимфоидных иммунных клеток, присутствующих в скелетных мышцах.

Ввиду отсутствия информации о последствиях космического полета на перекрестные помехи и целостность иммунной системы и скелетных мышц мы разработали исследование для изучения потенциальных изменений иммунных клеток, происходящих в скелетных мышцах после периода разгрузки и радиационного воздействия (HLUR). у мышей. Мы сосредоточили наши усилия на определении природы изменений иммунных клеток в скелетных мышцах с точки зрения экспрессии генов, чтобы затем подтвердить наши выводы с помощью иммуногистохимического подхода. На основании вышеизложенного мы предположили, что HLUR будет вызывать инфильтрацию миелоидных и лимфоидных клеток в скелетных мышцах.

После 14 дней разгрузки задних конечностей и острого сеанса облучения (день 7) было обнаружено значительное снижение общей массы влажной M.soleus, но не M.gastrocnemius. (рис. 1а, б). Снижение веса M.soleus сопровождалось увеличением экспрессии гена миостатина, известного ингибитора мышечной массы9, который не был обнаружен у M. gastrocnemius (рис. 1в, г). Миостатин вызывает мышечную атрофию путем активации генов, связанных с атрофией, и ингибирования сигнального пути Akt/mTOR9. Недавно было обнаружено, что сигнальный путь Akt/mTOR нарушается после разгрузки и облучения8. Кроме того, было высказано предположение, что тот же путь подавляется из-за повышенных уровней ингибирующих цитокинов, таких как TNF-α9, что указывает на потенциальные перекрестные помехи между иммунными и скелетными мышцами в условиях, стимулирующих атрофию.

а, б вес и уровни MSTN M.soleus. в, г вес и уровни MSTN M. gastrocnemius. Группа разгрузки и облучения задних конечностей HLUR, контрольная группа CTRL. *Значительно отличается от группы CTRL (непарные t-критерии; p <0,05). Столбики ошибок представляют собой стандартное отклонение.