Co w mięśniu piszczy?

Dzięki zastosowaniu endoskopu wyposażonego w głowicę wielkości igły, badaczom z Uniwersytetu Stanforda udało się zajrzeć do wnętrza pracującego mięśnia i zaobserwować jego pracę. Procedura jest nie tylko precyzyjna, lecz także charkateryzuje się niewielką inwazyjnością w porównaniu do stosowanych dotychczas metod.

Opracowane przez Amerykanów urządzenie pozwala na obserwację pojedynczych sarkomerów - kurczliwych jednostek wewnątrz komórek mięśnia, składających się z kilku rodzajów białka. Pojedyncza komórka mięśniowa może zawierać nawet kilkaset tysięcy tych stuktur, których długość wynosi kilka mikrometrów (milionowych części metra). Możliwość obserwacji pracy muskułów w tak doskonałym zbliżeniu wspomoże diagnostykę niektórych chorób układu mięśniowo-szkieletowego i pozwoli wielu pacjentom na uniknięcie bolesnej i wyjątkowo nieprzyjemnej biopsji, czyli pobrania fragmentów tkanki do badań.

Nowatorska maszyna powstała w ramach funkcjonującego na Uniwersytecie Stanforda programu Bio-X. Celem tej inicjatywy, powołanej do życia dziesięć lat temu, jest integracja wysiłków badaczy zajmujących się różnymi działami nauki w celu opracowania rozwiązań mających zastosowanie w biologii i medycynie. Jednym z dokonań zespołu pracującego w ramach Bio-X jest stworzenie mikroskopijnej sondy, wbijanej przez skórę i umieszczanej wewnątrz mięśnia. Dzięki zainstalowanemu laserowi wysyła ona światło, a następnie, dzięki analizie odbitej fali, tworzy pojedynczą "klatkę" obrazu. Wykonanie serii takich zdjęć pozwala na obserwację pracy sarkomeru in vivo. Co więcej, możliwe jest oglądanie tego obrazu w czasie rzeczywistym. Na tym nie koniec, gdyż odpowiednia regulacja głębi ostrości obrazu pozwala na uzyskanie obrazu trójwymiarowego.

Stworzone urządzenie może być używane na wiele sposobów. Pozwoli ono na analizę wielu procesów, których zrozumienie było znacznie utrudnione, gdy jedynym materiałem do badań była "martwa" próbka pobrana dzięki biopsji. Autor maszyny, Scott Delp, widzi zastosowanie swojego dzieła m.in. w diagnostyce uszkodzeń mięśni związanych z urazami rdzenia kręgowego i udarem mózgu, a także niektórych schorzeń związanych bezpośrednio z nieprawidłową pracą muskułów.

Wśród innych potencjalnych zastosowań nowatorskiego endoskopu wymienia się m.in. badania z zakresu biomechaniki i konstrukcji różnego rodzaju protez. Możliwe będzie także jego użycie podczas zabiegów transplantacji ścięgien, wymagających ogromnej precyzji niezbędnej dla prawidłowego funkcjonowania przyłączonych do nich mięśni. Jak tłumaczy Scott Delp, jeżeli zmierzysz podczas zabiegu długość sarkomerów, możesz ustawić je tak, by pracowały przy swojej optymalnej długości. Umożliwia to osiągnięcie pełnej siły mięśni.

O odkryciu donosi serwis internetowy czasopisma Nature.

mięsień sarkomer endoskop Bio-X