Слабость мышц у пациентов с болезнью Беккера вызвана необычной электрической активностью в мышечных волокнах, называемой «потенциалами плато», которая делает их временно неактивными, говорится в исследовании, опубликованном сегодня в eLife .
Понимание этих механизмов и задействованных ионных каналов может помочь в поиске более эффективных методов лечения слабости при болезни Беккера и других мышечных заболеваниях , а также поможет понять, как регулируется электрическая активность в мышцах.
Врожденная рецессивная миотония, также известная как болезнь Беккера, является наследственным заболеванием скелетных мышц, вызываемым мутировавшими хлоридными каналами в мышцах, которые не работают должным образом. Люди с этим заболеванием испытывают явление, называемое миотонией, при котором мышцы становятся гипервозбудимыми, что означает, что они более чувствительны, чем обычно, к активации. Это приводит к ригидности мышц, которые изо всех сил пытаются расслабиться после использования.
После движения пациенты также могут страдать от изнурительных приступов слабости, которые могут длиться от секунд до минут. «Механизм, лежащий в основе этой слабости, оставался загадкой с момента его первоначального описания почти 50 лет назад», — объясняет первый автор Джессика Майерс, исследователь кафедры нейробиологии, клеточной биологии и физиологии Медицинской школы Буншофта государственного университета Райта. «Есть намеки на то, что слабость возникает из-за гиповозбудимости или пониженной чувствительности мышечных волокон, но этот вывод расходится с открытием, что мышцы при болезни Беккера гипервозбудимы».
Майерс и его коллеги стремились раскрыть механизмы, лежащие в основе мышечной слабости у пациентов, изучая модели болезни Беккера на мышах. Они имитировали болезнь, инактивировав хлоридные каналы, либо генетически модифицировав их, либо заблокировав их лекарством. Затем они измерили, сколько силы производят мышцы и электрическую активность в мышечных клетках, чтобы определить, является ли слабость результатом гипо- или гипервозбудимости.
Команда обнаружила, что слабость была вызвана временной деполяризацией мышечных клеток, которую они назвали «потенциалом плато». В состоянии покоя мышечные клетки несут отрицательный электрический заряд от -70 до -90 милливольт (мВ) относительно окружающей их среды. При деполяризации во время потенциала плато заряд уменьшается до менее отрицательного состояния от -30 до -45 мВ, которое может длиться до 100 секунд. Потенциалы плато оставляют мышечные волокна невосприимчивыми, делая их практически неактивными.
Эти результаты предполагают, что мышца, пораженная болезнью Беккера, быстро переключается между гипер- и гиповозбудимостью, когда отдельные волокна переключаются от миотонии (вызывающей жесткость) к генерации потенциалов плато (вызывающей слабость), соответственно. Состояние зависит от силы сигнала, воспринимаемого мышечными волокнами: легкая деполяризация вызывает миотонию, а более тяжелая деполяризация запускает генерацию потенциала плато.
Команда также продемонстрировала, что ионные каналы кальция и натрия участвуют в создании потенциала плато, обнаружив, что натриевые каналы запускают это состояние, в то время как кальциевые каналы отвечают за его поддержание. Более того, блокирование части натриевых каналов препаратом ранолазин предотвращает развитие потенциалов плато и устраняет временную мышечную слабость.
«Необходимы дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать все ионные каналы, участвующие в генерации потенциалов плато», — заключает старший автор Марк Рич, профессор кафедры нейробиологии, клеточной биологии и физиологии Медицинской школы Буншофта государственного университета Райта. «Это может привести к разработке новых методов лечения слабости при болезни Беккера, а также подобных заболеваний, включая периодический паралич».
