主题:肌肉

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eLife:干细胞或是维持“老当益壮”的关键要素

近日,一项发表在国际杂志eLife上的研究报告中,来自罗彻斯特大学医学中心的研究人员通过研究发现,肌肉干细胞的缺失或是诱发老年小鼠肌肉功能衰退的主要原因,本文研究结果挑战了当前较为流行的理论,即运动神...即将发布

日期:2017年6月8日 - 来自[技术要闻]栏目
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火烈鸟睡觉单腿站

图片来源:digitalhalway/iStockphoto在动物园待了一整天后,酸疼的脚和僵硬的腿可能会让你想你知道,火烈鸟是如何在单腿站立中睡着的。为了找出它们是如何做到这些的,科学家让少年火烈鸟...即将发布

日期:2017年5月24日 - 来自[技术要闻]栏目

逆转肌肉衰老,干细胞研究发现关键第一步

衰老带来的一个重要身体变化是肌肉体积变小,肌肉收缩、代谢和再生能力都随着年龄的增长而下降。与此同时,肌肉中的肌肉干细胞(musclestemcells,MuSCs)的再生能力也不断流失。肌肉功能下降对...即将发布

日期:2017年5月10日 - 来自[技术要闻]栏目
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抱歉,不存在肌肉记忆

虽然我们很多人都赌咒发誓说有肌肉记忆这回事,但研究人员们却发现肌肉记忆这种你的肌肉记住常规动作(即便你很久都没活动了)的能力却有可能根本不存在。

对于那些认为我们小时候学过玩滑板并能很快捡起来令朋友们大吃一惊的人而言,这是个坏消息;但好消息是在之后的生活中我们能够学会某些技能,即便先前我们并没有接受过任何训练。

瑞典卡罗琳斯卡医学院的Malene Lindholm是研究的主要作者,他表示:“这能够鼓励小时候没有接受过训练的人,因为照这样来看其实你不会有任何不利。你和先前接受过训练的人一样,能够快速适应。”

为了研究在特定动作中肌肉的遗传适应时长,Lindholm的团队征集了23名久坐不动的参与者,并让他们在一分钟内踢某条腿六十次,一共踢四十五分钟,在连续三个月的时间内参与者们每周需要做四次这种锻炼。

接着,九个月后参与者们需要回来做同样的锻炼,不过这次他们需要用上两条腿。

在锻炼完成之后,该团队拿到了参与者们每条腿的活体组织,这使得他们能够看到先前训练过的腿和刚刚开始训练的腿在遗传表达上有何不同。

最后,他们发现参与者们的两条腿活体组织没什么不同,这使得他们总结认为虽然参与者们先前接受过训练,但从遗传的层面上肌肉并不能记住动作。

换句话说,所谓“用进废退”的俗话在肌肉训练这方面非常准确。

Lindholm说道:“只有你停止训练,尤其是在你不慎摔断腿完全停止运动的时候,你的肌肉质量会变小,肌肉耐力也会快速下降。”

但就像Lindholm解释的那样,肌肉中的神经和大脑的记忆结合起来能够帮助我们记住特定动作,也因此我们大部分人都不会忘记如何骑自行车,即便我们有一年多都没骑过了。

这意味着职业运动员也许会在很长时间内保持他们的运动技能,但他们的肌肉却无法记住该如何产生大脑让身体施加的力。

就像你小时候打网球,如果你在二十多岁的时候重新打网球,你的大脑也许会知道该如何正确地给出命令,但你的肌肉却记不住成功打网球的施力正确方式。

Lindholm表示:“为了实施特定的动作,你的神经会学着激活肌肉。如果你不训练,那么你的肌肉就不会产生实施某个动作所需的力,即便你的神经知道该如何激活肌肉也一样。”

该团队表示我们的肌肉会遗忘并随着废弃不用而变虚弱,很大程度上与进化有关。毕竟,为什么身体要在自己不需要的时候维持着需要燃烧很多卡路里的肌肉呢?

最后,如果你想要拥有运动员那样的技能,你只能不断训练以维持自己的技能和体能水平。否则,你就算知道该怎么做具体的动作,你的肌肉也没办法完成你的想法。

日期:2016年10月8日 - 来自[技术要闻]栏目

肌少症患者连续30天摄入天然虾青素可明显改善肌肉强度

    AstaReal公司目前开展的一项临床研究中期结果显示,在不改变原有的生活方式和附加锻炼情况下,肌少症患者连续30天摄入天然虾青素可明显改善肌肉强度。
    该项研究主要是为了分析含虾青素成分的产品是否会对肌肉损伤的成年肌少症患者产生影响。在整个研究的过渡时期,初步结果显示摄入含虾青素产品患者的肌肉强度明显改善且呈两位数增长,包括腿部肌肉的最大自愿收缩(MVC)。相关研究指出虾青素可以降低氧化应激反应,通过改善受试者肌肉代谢的方式去产生强大的骨骼肌力量。此外,天然虾青素可以解决肌少症患者的长期健康需求以及由其引起的肌肉功能和性能受损等相关疾病。
    据了解,中期研究的第一阶段由华盛顿大学开展,研究对象为50多名65-85岁之间患有骨骼肌线粒体功能障碍的男性和女性,为期4个月。研究的二三阶段为期3个月,这些受试者将摄入含虾青素的产品,配合适当的运动。这些中期研究结果表明,含虾青素产品可以作为肌少症患者的一项新的临床策略。
    公司负责人表示未来将对含虾青素产品进行多项临床研究和功效测试,该项研究的最终结果有望在2016第四季度或2017年第一季度对外公布。

日期:2016年9月23日 - 来自[待分类信息]栏目
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病毒促进雄性肌肉增长


合胞素促进男性肌肉增长。图片来源:H. Armstrong Roberts

 

病毒通常因致病而声名狼藉,但它们也能以并不明显的方式塑造人体。

合胞素,一种病毒蛋白,也能有助于增加雄性小鼠的肌肉质量。这或许能部分解释困扰人们已久的生物学秘密:为何一些哺乳类动物雄性的肌肉多于雌性。

之前,来自法国国家科学研究中心和巴黎第十一大学的研究人员已发现遗传自古老的逆转录病毒的基因在哺乳动物的胎盘形成中起着至关重要的作用。如今,这些研究人员又揭示出这些病毒起源的基因可能也导致雄性哺乳动物具有更发达的肌纤维。

“3000万年前,一种病毒就开始指导细胞融合,这令人难以置信。”丹麦哥本哈根大学病理学家Lars-Inge Larsson说。

逆转录病毒依靠携带的蛋白质调节包膜与靶细胞的细胞膜融合。在罕见情形下,被感染的靶细胞参与繁殖,这些病毒基因可能传递给后代。因此,将近8%的哺乳动物基因组是由逆转录病毒的残留部分组成的。它们当中的大多数是没有活性的,但是也有一些基因仍然能够表达蛋白,比如合胞素。

在新研究中,病毒学家Thierry Heidmann及同事,调查了如果删除老鼠基因中的合胞素会发生何种情况。虽然移除两个副本是致命的,但只删掉合胞素B但留下合胞素A,会导致老鼠的雄性后代更小且多病。它们的体重比同窝出生的其他正常雄鼠少18%。

在刊登于《公共科学图书馆—遗传学》上的报告中,研究人员表示,这些老鼠的肌纤维类似于在雌性小鼠中观察到的情形,而且它们的总肌肉质量也类似。针对遭受损伤后肌肉再生而言,研究人员发现,合胞素缺失的雄性鼠比正常雄性鼠肌肉再生能力更差,但是与雌性鼠的再生能力相当。

不过,Heidmann也强调,对肌肉塑造而言,合胞素并非唯一重要的蛋白质。研究人员也不清楚,为何这些蛋白质只促进雄性肌肉增长。人们看到的,或许只是冰山一角。(张章)

 

日期:2016年9月19日 - 来自[细胞分子与蛋白质组]栏目

人造肌肉技术获重大突破,华裔女科学家居功至伟

据Science网站4月18日报道,斯坦福大学华裔女科学家鲍哲楠率领研究团队在弹性纤维研究上取得突破,开发出的人造肌肉不但伸缩性十足,还拥有极强的自我修复能力。

人造肌肉由高分子聚合物链条缠绕而成。链条中含有硅、氧、氮、碳等多种原子,还有铁盐。铁原子通过化学键和氧、氮原子相互连接,确保链条能够拉伸,却不容易被拉断。

人造肌肉的形状发生改变时,链条内部联系也会随着拉伸、变形,甚至破坏、重组。但是,人造肌肉拉伸完毕,恢复原状的时候,链条内部联系就跟着恢复本来模样,重获最初的强度和弹性。

说完了拉伸效果,就谈谈神奇的自我修复功能。如果有人在人造肌肉上戳一个洞,破洞两侧的铁原子就会和氮、氧原子相互吸引,重新建立化学键,在72小时之内自动把破洞补上。

即便人造肌肉被切成两半,只要把断口对准,放在一起,它甚至能自动重新连接起来——这同样要归功于化学键。即便是在摄氏零下20度的低温中,用这个方法重新接上的“人造肌肉”仍然能恢复其90%的伸缩性。

人造肌肉和真正的肌肉之间存在一定差距。在通电情况下,它的长度能迅速伸长2%;相对而言,自然肌肉通了电,长度可以拉伸45倍或者缩短40%,而且之后还能恢复原样。

鲍哲楠表示,本项研究的主要目的是探索研发规则,为开发可伸缩、可自愈材料提供指导;而人造肌肉只是其潜在应用中的一种。学者把这种弹性纤维命名为“Fe-Hpdca-PDMS”。有关研究成果已经在《自然化学》上发表。

鲍哲楠生长于中国南京,毕业于南京大学,后移民美国。2015年,鲍哲楠还被《自然》评为全球十大科学人物之一。

人造肌肉的概念几十年前就已出现。研究人员尝试了纳米管、陶瓷、金属合金等多种材料,未有重大突破。2000年,科学家发现,弹性纤维通电之后能够伸长3倍,却不具备自我修复功能。此后,科学家虽然在自我修复上花了不少功夫,却在强度和弹性上遭遇短板,无法制造高质量的人造肌肉。在此背景之下,鲍哲楠的研究可谓意义非凡。

克莱姆森大学的高分子聚合物专家马雷克•乌尔班评论说,鲍哲楠团队有关聚合材料的研究非常有趣,难度极大,并且拥有相当广阔的实用前景。这种弹性纤维拥有伸缩性、弹性,可以拿来制造人造肌肉,显著改善假肢功能。它通电可以伸缩,能用来制造压力感应装置。它遭遇破坏能够自我修复,将来还能在太空探索中一展拳脚,因为在太空中修复探测器的难度相当大。

(本文系转载,如有侵权,请联系删除。)

日期:2016年4月22日 - 来自[待分类信息]栏目
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科学家解释乳酸为何在肌肉内堆积并导致酸痛

 

本报讯 当人体剧烈运动时,由于要向肌肉输送更多氧气,就要增加呼吸速率。人体更倾向于通过有氧方式生成绝大多数能量,这意味着需要大量氧气。然而,在一些时候,如在历史上逃避剑齿虎的追击或是在举重时,所需要的能量生成速度比身体充分传递氧气生成能量的速度更快。在这些情况下,运动中的肌肉会通过厌氧方式生成能量。

这些能量来自于糖酵解过程中产生的葡萄糖,葡萄糖会通过一系列步骤被降解或代谢成一种叫作丙酮酸酯的物质。“当人体有充足氧气时,丙酮酸酯会被运输到有氧路径,从而进一步被降解为更多能量。但是当氧气有限时,人体会暂时把丙酮酸酯转化成一种叫作乳酸盐的物质,该物质会促使葡萄糖分解,从而产生能量持续运动。”美国马里兰州运动学系教授Stephen M. Roth说,“运动中的肌细胞能够在1~3分钟内以非常高的速率维持厌氧能量生成方式,在此过程中乳酸盐会积累到很高水平。”

高水平乳酸盐带来的负面效应是肌细胞酸性增加以及其他代谢分子被扰乱。在这种酸性环境中,让葡萄糖降解生成能量的代谢通道运行能力变差。表面来看,运动中的肌肉会生成一些减缓其运动能力的物质,这似乎非常矛盾。但实际上,这对肌体来说是一种自然防御机制,它能够通过减缓维持肌肉收缩的关键系统的运行速率,防止在极端运动过程中产生永久性损伤。一旦身体运动放缓,可以获得氧气并在乳酸盐转换为丙酮酸酯之后,就能够继续进行有氧代谢,让肌体从紧张状态恢复过来。

“和很多人认为的不同,乳酸盐结构并不是在剧烈运动之后导致接下来几天感觉肌肉肿胀的因素。”Roth说,“与此相对,在极端运动过程中产生的乳酸盐和其他代谢物质会导致活跃的肌肉产生烧灼感。”但目前是哪些代谢物导致这一感觉仍不清楚。这种酸痛的感觉经常会让身体停止过度工作,从而形成恢复期,让肌体能够清除掉乳酸盐和其他代谢物质。

研究人员在运动后对乳酸盐水平进行检测后发现,其水平与接下来几天的肌肉酸胀感觉之间几乎没什么关联性。这种被运动生理学家称为延迟肌肉酸胀(DOMS)的感觉,通常会在高强度运动24~72小时后达到最高点。

尽管导致DOMS的确切原因尚不清楚,但大多数研究认为,这与肌细胞损伤以及肌细胞周围各种代谢物释放量的增加有关。“这些极端运动产生的反应又会形成炎症修复反应,从而在剧烈运动后一天或数天使酸胀感达到最高程度。”Roth表示,“实际上,这种肌肉收缩在形成DOMS时扮演着重要角色。”

考虑到剧烈运动之后的延迟肌肉酸胀感如此普遍,运动生理学家正在寻找预防及治疗类似肌肉酸胀的药物和其他膳食补充剂,但当前仍然没有结论性的建议。“尽管消炎药能够减少肌肉酸胀感,但它们也会减缓肌肉修复损伤的能力,从而在剧烈运动后数周内对肌肉功能造成负面影响。”Roth说。(红枫)

《中国科学报》 (2016-04-20 第2版 国际)

日期:2016年4月20日 - 来自[待分类信息]栏目
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