В Китай създадоха мускули, които се тренират сами. Какво правят те с организма

Представете си, че мускулите ви могат да се тренират без ваше участие. Китайски биоинженери разработиха импланти от живи клетки, които се свиват денонощно, отделяйки полезни вещества в кръвта, както след интензивна тренировка със стотици лицеви опори. Това откритие може да промени живота на лежащите пациенти и възрастните хора. Но как функционират тези автоматично трениращи се мускули и кога ще се появят в клиниките?

Днес биоинженерството решава проблеми, които до вчера изглеждаха като сюжет от научна фантастика. Вече сме свикнали с новините, че учените са създали нов вид бактеритери, които се хранят с пластмасови отпадъци, помагайки за почистването на планетата. Сега науката се зае с модернизирането на човешкото тяло.

Екип от изследователи от Института по зоология към Китайската академия на науките е намерил начин да заобиколи основното правило за здравословен живот – необходимостта да се движим много и активно. Учените са създали така наречените „миотрансплантати“. Това са малки участъци от жива тъкан, които са способни да се тренират вместо своя притежател.

Как работят автономните мускулни импланти

В основата на технологията стоят стволови клетки, от които може да се отгледа всякаква тъкан в организма. Учените изолираха мускулни клетки и се научиха да ги имплантират директно под кожата. Попадайки в организма, тези клетки самостоятелно се обединяват във влакна и прорастват през кръвоносните съдове, формирайки пълноценен участък от скелетната мускулатура.

Основната особеност на миотрансплантатите се състои в това, че след вкореняване те започват спонтанно да се свиват. Те не се нуждаят от сигнали от нервната система или съзнателни команди от мозъка. Те работят като автономен биологичен двигател, който непрекъснато пулсира, докато пациентът спи, чете или лежи в стаята си.

Наблюденията показват, че тези импланти остават стабилни и продължават да се свиват в продължение на много месеци, без да причиняват никаква вреда на околните тъкани.

В бъдеще хората ще могат да увеличават своята мускулна маса, без дори да ходят на фитнес Непрекъснатото свиване замества тренировката

За да разберем истинската стойност на това откритие, трябва да разглеждаме мускулите си не просто като механични въжета, които задвижват скелета. В съвременната медицина скелетната мускулатура е призната за най-големия ендокринен орган.

По време на физическа активност мускулната тъкан отделя в кръвния поток стотици полезни сигнални молекули, които задействат в организма каскада от процеси на възстановяване и обновяване. Благодарение на тях се подобрява метаболизмът, укрепват се костите и се понижава нивото на системното възпаление.

Проблемът е, че тази вътрешна „фабрика за възстановяване“ започва да работи само в отговор на тежко физическо натоварване. Тоест, ако човек не се движи, полезните сигнални протеини почти не се произвеждат и тялото започва бързо да старее.

Имплантираният под кожата миотрансплантат елегантно решава този проблем. Тъй като той денонощно непрекъснато се свива, той постоянно генерира и изпраща полезни вещества директно в кръвоносната система. Според оценките на китайските биоинженери дневният обем на полезните елементи, които произвежда миниатюрният имплант, значително надвишава този, който човек получава за един час тежка тренировка с щанга във фитнес залата.

В хода на неотдавнашни експерименти учените трансплантираха такива тъкани на застаряващи и страдащи от затлъстяване мишки. Резултатите, за които разказват авторите на изданието South China Morning Post, се оказаха впечатляващи и потвърдиха системния ефект:

При животните се наблюдава значително увеличение на мускулната маса по цялото тяло, а не само в мястото на инжектиране; Значително се е повишила плътността на костната тъкан, което предпазва от фрактури; Подобрили са се показателите за функционирането на черния дроб, издръжливостта и общият метаболизъм; Драстично са намалели възрастовите маркери за възпаление и когнитивното стареене на мозъка. Освен до увеличаване на мускулната маса, мускулните трансплантати при мишки са довели до подобряване на костната плътност, издръжливостта, чернодробната функция и когнитивното здраве Жива биофабрика в човешкото тяло

Изследователите отидоха още по-далеч и установиха, че миотрансплантатите могат да се използват не само за имитиране на бягане или фитнес. Те могат да се превърнат в програмируеми минифабрики за производство на конкретни лекарства директно в тялото на пациента.

Например, учените успяха да накарат тази автономна тъкан да отделя аналог на протеина GLP-1 (глюкагоноподобен пептид-1). Този протеин в момента се използва активно в медицината, на негова основа са създадени най-ефективните лекарства за лечение на диабет тип 2 и за борба с тежките форми на затлъстяване.

Обикновено пациентите трябва редовно да си правят болезнени инжекции със скъпи лекарства. С новата технология човек получава свой собствен вътрешен генератор на лекарства. Трансплантатът живее под кожата, захранва се от кръвоносната система и непрекъснато отделя лечебните компоненти в точно необходимата доза.

Потенциално това може да освободи пациентите с диабет или хората с тежки хормонални нарушения от необходимостта постоянно да контролират прилагането на инжекции – интелигентният имплант ще лекува човека самостоятелно.

В бъдеще подобни технологии ще помогнат на лежащите пациенти да избегнат опасната загуба на мускулна маса На кого наистина ще помогне новата технология

Въпреки че в интернет вече се шегуват, че имплантите ще се превърнат в мечтата на мързеливите хора, които искат да имат мускулесто тяло без усилие, истинската цел на изследователите е много по-сериозна. На първо място, разработката е предназначена да спаси онези, които физически са лишавани от възможността да станат и да излязат да тичат.

Продължителната липса на физическо натоварване предизвиква катастрофални разрушения в организма. Това е добре познато на пациентите в реанимацията, на хората след инсулти или тежки пътнотранспортни произшествия, както и на възрастните хора, страдащи от саркопения, прогресираща, свързана с възрастта загуба на мускулна сила и маса. Когато човек дълго време е прикован към леглото, костите му изтъняват, сърцето му страда и имунитетът му спада.

Автономните импланти ще могат да поддържат метаболитното здраве на такива пациенти, като поемат цялата вътрешна работа. Те ще освободят уязвимия организъм от опасното натоварване на ставите и сърдечно-съдовата система, което е неизбежно при физически упражнения, но ще осигурят всички биохимични ползи от спорта.

Важно е да се разбере, че на този етап впечатляващите резултати са получени единствено при експерименти с животни. Пътят от мишката до човека е дълъг. Следващата стъпка на китайския екип ще бъдат клиничните тестове върху доброволци, като се планира да се започне именно с пациенти от отделенията за интензивна терапия.

Ако безопасността и ефективността на „самотрениращите се“ мускули бъдат потвърдени при хората, това напълно ще преобърне нашите представи за рехабилитацията и удължаването на здравословния живот, като даде шанс за възстановяване на онези, които не могат да направят и една крачка.