Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben een manier ontwikkeld om de kracht te karakteriseren die wordt gegenereerd door het samentrekken van myotubes, voorlopers van skeletspiervezels, door elektrostimulatie en analyse van rimpels in het siliconensubstraat waarop ze zijn gemonteerd, te combineren. Bestaande methoden zijn afhankelijk van spiermassa of de expressie van bepaalde eiwitten, beide niet zo sterk gecorreleerd met spierkracht. Nauwkeurige meting van de sterkte van de myotube belooft een effectievere screening van medicijndoelen voor de behandeling van spieratrofie.

Spieratrofie, de achteruitgang van spierweefsel, kan een verwoestend effect hebben op de kwaliteit van leven en het is bekend dat het de levensduur beïnvloedt. De effecten zijn vooral sterk voelbaar bij vergrijzende bevolkingsgroepen, waar ook aanzienlijke kosten verbonden zijn aan medische interventies en dagelijkse zorg. Dit maakt het behandelen en voorkomen van spieratrofie een belangrijk maatschappelijk probleem.

Maar de realiteit is dat behandelingen voor spieratrofie zeer beperkt blijven. Een van de uitdagingen die onderzoekers tegenhoudt, is het ontbreken van een effectief screeningsysteem voor nieuwe medicijndoelen, met name hoe verschillende verbindingen de spierkracht beïnvloeden. Myotubes, de cilindrische groepen cellen die spiervezels vormen, kunnen in het laboratorium worden geïsoleerd en in verschillende biochemische omgevingen worden bestudeerd, maar het blijft moeilijk om te meten hoe sterk ze samentrekken. Daarom kijken bestaande methoden naar indirecte maten, zoals spiermassa of de eiwitten die ze tot expressie brengen, maar deze zijn niet altijd sterk gecorreleerd met hoe sterk ze kunnen trekken. In het verleden heeft dit er zelfs toe geleid dat ogenschijnlijk veelbelovende medicijnen in klinische studies terechtkwamen, maar die niet leidden tot verbeterde spierkracht.

Nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van universitair hoofddocent Yasuko Manabe van de Tokyo Metropolitan University een eenvoudige manier bedacht om direct te meten hoe sterk myotubes werkelijk zijn. Ze keken naar myotubes die waren gemonteerd op een tweelaags elastisch siliconensubstraat, met een harde oppervlaktelaag bovenop een dikkere, zachte laag. Toen de myotubes werden gestimuleerd met een elektrische puls, zag het team dat de vezels samentrokken en het substraatoppervlak vervormden, waardoor een reeks rimpels ontstond die duidelijk zichtbaar waren onder een microscoop. Door zorgvuldige kalibratie-experimenten met behulp van een flexibele naald met bekende stijfheid, konden ze aantonen dat de totale lengte van de rimpels direct gecorreleerd was met de kracht van krachten die het substraat vervormen. In het geval van myotubes kwam de rimpellengte overeen met hoe sterk ze konden samentrekken wanneer ze werden gestimuleerd.

Met behulp van bekende atrofische (zwakkere) en hypertrofische (sterkere) myotubes, ontdekten ze dat hun nieuwe "krachtindex" veel gevoeliger was voor spierkracht dan bestaande maatregelen, zoals spiermassa en de expressie van het Myosin Heavy Chain (MHC) -eiwit. De methode is eenvoudig toe te passen met standaard microscopie- en beeldanalysetechnieken, met veel mogelijkheden voor praktische toepassing in het lab. Het team is van mening dat dit de ontdekking van geneesmiddelen in de strijd tegen spieratrofie aanzienlijk zal versnellen.

De studie is gepubliceerd in Scientific Reports . + Verder verkennen

Nieuw laboratoriummodel simuleert effecten van inspanning op spieren