肌肉纤维:地中海鱼类中发现的一种意想不到的组织

肌肉纤维:地中海鱼类中发现的一种意想不到的组织

纵切面显示了腹侧肌声波肌内的格子状结构。鸣谢:Marc Thiry/列日大学

(蜘蛛网eeook.com)据列日大学:列日大学的研究人员埃里克·帕门蒂尔和马克·蒂里刚刚意外地发现了一种新的肌肉纤维组织,这种鱼生活在地中海,像许多鱼一样,使用特殊的肌肉来发出声音。这是一个重要的发现,可能会改变我们对肌肉收缩的理解。

描述骨骼肌的历史起源于荷兰生物学家安东尼·范·列文虎克的观察,他是细胞生物学和微生物学的先驱,在1712年发表于《皇家学会哲学会刊》的一篇文章中,由于使用了便携式单镜头显微镜,他首次描述了鲸鱼的肌肉纤维。

1840年,解剖学家威廉·鲍曼对肌肉做了更精确的描述,指出“明暗交替线的存在和排列。”...]精致的美味和完成。”随后的研究导致了越来越清晰的描述,包括识别组成肌肉的不同分子并解释其工作原理,特别是生物物理学家安德鲁·赫胥黎在1957年提出的肌肉收缩模型。

在过去的300年里,大量的研究已经将肌纤维组织的表现扩展到不同的分类群。这表明横纹肌纤维的一般组织在迄今为止研究的所有脊椎动物组中保持完美的保守性。

然而,这些细胞成分中的每一种的比例可以从一种纤维到另一种纤维变化,赋予这些纤维特殊的收缩性能。例如,在收缩时产生力量的肌肉中发现了富含肌原纤维且肌浆网发育不良的纤维。相反,肌原纤维含量低、肌浆网丰富、线粒体众多的纤维出现在收缩速度加快的肌肉中。最快的肌肉存在于鱼类的声波肌肉中,其中某些物种使用以100至300 Hz之间的频率收缩的肌肉产生声音,即每秒100至300次收缩/放松循环。

最近,功能和进化形态学实验室与细胞和组织生物学实验室合作进行的一项研究揭示了鱼Parophidion vassali声波肌纤维内肌原纤维的一种新排列。这篇论文发表在《细胞和组织研究》杂志上。

肌肉纤维:地中海鱼类中发现的一种意想不到的组织

图一。“经典”骨骼肌与平行肌原纤维和声波肌与晶格肌原纤维组织的比较。贷方:E.Parmentier/M.Thiry/Université·德·列日

列日大学功能和进化形态学实验室主任埃里克·帕门蒂尔教授解释说,肌原纤维不是平行排列的,而是在肌肉纤维中形成一个巨大的网络。

每个肌原纤维在每个肌节处细分成两个分支,一个连接到上面的肌原纤维,另一个连接到下面的肌原纤维(见图1B)。这种新的肌肉纤维设计可以使肌肉快速收缩,同时保持力量。肌原纤维的缺乏和肌浆网所占的高体积有利于纤维快速收缩。

“肌原纤维的网络结构将允许更多的肌球蛋白头部与肌动蛋白肌丝形成交叉桥,这将增加这种快速肌肉的力量,”细胞和组织生物学实验室主任Marc Thiry教授解释说。此外,Z纹内异常排列的许多线粒体(这些纤维非常长:700纳米,而传统肌肉为70-150纳米)似乎提供产生持久声音所需的能量

这种新类型的横纹肌纤维组织以前从未在科学文献中描述过,因此有可能将肌肉力量和速度结合起来,需要进一步的研究来了解它是如何工作的,并确定这些肌肉中涉及的不同分子水平是否存在适应。

关于肌肉纤维

横纹肌纤维或细胞代表动物随意肌(能够进行运动如移动或保持姿势的肌肉)的基本单位。每种纤维的特征在于许多收缩元件,肌动蛋白和肌球蛋白肌丝,平行于肌纤维的长轴组织成束,称为肌原纤维。

在光学显微镜下的纵向切片中,这些纤维表现为位于每个肌原纤维相同水平的一系列亮带和暗带,使肌纤维呈现横纹的外观。一条较暗的线将中间的光带分开,称为Z条纹。两个Z纹之间的肌原纤维部分称为肌节,代表肌原纤维的收缩单位。因此,每个肌原纤维由许多首尾相连的肌节组成。

肌原纤维占据很大的细胞体积,并被光滑内质网(或肌浆网)的池所包围,该池储存肌肉收缩所必需的钙。此外,线粒体位于肌原纤维附近;它们是为肌肉收缩提供能量的ATP的主要来源。




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