Симпатическая модуляция сократимости мышц задних конечностей изменена у старых крыс.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7504 (2023) Цитировать эту статью

246 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Недавно было показано, что рефлекторное возбуждение симпатических нервов мышц, вызванное сокращением мышц, способствует поддержанию тетанической силы (ТФ) в мышцах задних конечностей крыс. Мы предположили, что этот механизм обратной связи между сокращением мышц задних конечностей и поясничными симпатическими нервами ослабевает с возрастом. В этом исследовании мы изучили вклад симпатических нервов в сократимость скелетных мышц у молодых взрослых (4–9 месяцев, n = 11) и пожилых (32–36 месяцев, n = 11) крыс-самцов и самок. Большеберцовый нерв подвергали электрической стимуляции для измерения ТФ трехглавой мышцы голени, возникающей в результате активации двигательного нерва до и после перерезания или стимуляции (на частоте 5–20 Гц) поясничного симпатического ствола (LST). Амплитуда ТФ уменьшалась за счет сокращения ЛСТ в молодой и возрастной группах; однако величина снижения ТФ после перерезки ЛСТ у старых крыс (6,2%) была значительно (Р = 0,02) меньшей по сравнению с таковой у молодых крыс (12,9%). Амплитуда TF увеличивалась при стимуляции LST с частотой ≥ 5 Гц в молодых и ≥ 10 Гц в возрастных группах. Общий ответ TF на стимуляцию LST существенно не отличался между двумя группами; однако повышение мышечного тонуса в результате стимуляции LST, независимо от стимуляции двигательного нерва, было значительно (P = 0,03) выше у пожилых крыс по сравнению с молодыми крысами. Симпатический вклад в поддержание мышечного сокращения, вызванного двигательным нервом, снизился, тогда как симпатически-опосредованный мышечный тонус, независимый от активности двигательного нерва, увеличился у старых крыс. Эти изменения в симпатической модуляции сократимости мышц задних конечностей могут лежать в основе снижения силы скелетных мышц во время произвольного сокращения и ригидности движений во время старения.

Старение сопровождается прогрессирующей саркопенией, которая представляет собой заметное снижение мышечной массы, силы и двигательной функции конечностей1,2,3. Саркопения не только мешает повседневной жизни, но и удваивает риск смерти4,5, что делает ее важной проблемой, требующей решения. Мышечная сила зависит от мышечной массы; однако при саркопении степень снижения мышечной силы больше, чем уменьшение мышечной массы. Причина этого несоответствия между мышечной массой и силой неясна, но она может заключаться в увеличении мышечной жесткости6,7,8 или снижении нервной регуляции9,10,11,12,13,14. Помимо двигательных нервов, скелетные мышцы иннервируются вегетативными нервами. Для установления причины возрастной саркопении важно выяснить, как вегетативная нервная система, помимо самих мышц и двигательной нервной системы, влияет на функцию скелетных мышц на протяжении всей жизни.

Нервы мышц задних конечностей содержат, например, безмиелинизированные симпатические постганглионарные волокна, которые составляют 40% всех нервных волокон в объединенном нерве латеральной икроножной и камбаловидной мышцы кошки15. Эти симпатические нервные волокна, по-видимому, распределены не только в гладких мышцах сосудов, но также в волокнах скелетных мышц16 и нервно-мышечных соединениях17,18,19. Мы определили механизм обратной связи между скелетными мышцами и симпатическими нервами, при котором рефлекторное возбуждение поясничных симпатических нервов, вызванное сокращениями мышц задних конечностей, модулирует их сократимость20. Амплитуда тетанической силы (TF), вызванной стимуляцией двигательного нерва, уменьшалась примерно на 10% от исходной силы через 20 минут после перерезки поясничного симпатического ствола (LST), спинного мозга или дорсальных корешков. Этот механизм обратной связи способствует функционированию двигательных нервов, поэтому снижение активности этого симпатического механизма может привести к снижению мышечной силы у пожилых людей.

Имеются данные о наличии адренергических рецепторов как на самих волокнах скелетных мышц, так и на окончаниях холинергических двигательных нервов17, и каждая мишень потенциально способна изменять сократимость мышечного волокна при активации. Опосредованное β-рецепторами увеличение частоты миниатюрного потенциала концевой пластинки рассеченной мышцы задних конечностей в результате симпатической стимуляции было снижено у старых мышей (31 месяц) по сравнению с молодыми мышами (3–4 месяца), что указывает на снижение активности симпатической нервной системы. регуляция холинергических нервных окончаний во время старения21. Напротив, стимуляция α-рецепторов повышала мышечный тонус в рассеченных мышцах задних конечностей очень старых крыс (36 месяцев), но не у молодых взрослых (5–7 месяцев) или старых крыс (24 месяца)22. Этот ответ зависел от внеклеточного Ca2+, но на него не влиял кураре; таким образом, он, по-видимому, не зависит от нервно-мышечного соединения. Следовательно, старение может усиливать функцию α-рецепторов в самих волокнах скелетных мышц. Тем не менее, нам не удалось найти исследование, в котором изучалось бы, меняется ли вклад физиологической активности симпатических нервов in vivo в сократимость мышц с возрастом.