Влияние моделируемой гравитационной разгрузки и нервно-мышечной хронической низкочастотной электромиостимуляции на объемную плотность и функции митохондрий камбаловидной мышцы крыс Wistar

Снижение выносливости и ухудшение состояния опорно-двигательного аппарата является одной из важных проблем при выполнении космических миссий. Известно, что скелетные мышцы, в частности, позная камбаловидная мышца (m. soleus), подвергаются значительным изменениям в условиях микрогравитации. Митохондрии скелетных мышц играют ключевую роль в поддержании их функционирования, однако их адаптация к гравитационной разгрузке мало изучена. Метод электромиостимуляции является средством профилактики для предотвращения атрофии скелетных мышц космонавтов и потенциально способен предупреждать дисфункцию митохондрий. Цель работы – исследовать влияние моделируемой гравитационной разгрузки и нервно-мышечной хронической низкочастотной электромиостимуляции на объемную плотность и функции митохондрий m. soleus.

Моделирование гравитационной разгрузки (14 суток) провели на самцах крыс Wistar (180–210 гр) с использованием антиортостатического вывешивания. Хроническую низкочастотную электромиостимуляцию (10 Гц, 0.2–0.4 А, 8 ч/сутки, 14 суток) m. soleus осуществили через n. ischiaticus с помощью имплантированных электродов. Контрольные (виварный контроль и вывешенная) группы животных подвергли ложной операции. Оценку объемной плотности митохондрий провели путем анализа ультратонких срезов (микроскопия) m. soleus. Исследование дыхательной активности митохондрий выполнили методом полярографии. Экспрессию генов Pgc-1α, Mots-c, Cox1 оценили методом ПЦР-RT.

Объемная плотность митохондрий вывешенных животных увеличилась, а электромиостимуляция вернула данный параметр к уровню виварного контроля. Вероятно, интенсивность атрофии медленных мышц могла превысить интенсивность снижения митохондриального объема, что согласуется с данными литературы. Гравитационная разгрузка не повлияла на параметры дыхания митохондрий. Стимуляция также увеличила дыхание утечки относительно виварного контроля и АДФ-стимулированное дыхание относительно обеих групп контроля. Наконец, стимуляция изменила экспрессию генов Pgc-1α, Mots-c, Cox1. Возможно, стимуляция влияет на содержание ионов кальция и энергетическую потребность, что позволяет митохондриям справиться с нагрузкой.

Суммируя, гравитационная разгрузка привела к изменениям в митохондриальном аппарате m. soleus. Электромиостимуляция частично поддержала функционирование митохондрий на уровне виварного контроля.