Восстановление мышечной ткани на клеточном уровне представляет собой удивительно сложный процесс. Человеческий организм по-разному реагирует на различные виды повреждений: острый разрыв мышцы, полученный во время спортивной травмы, существенно отличается от постепенной потери мышечной силы, характерной для таких состояний, как мышечная дистрофия.
Исследовательская группа из Цинциннати Чилдренс («Cincinnati Children’s») выявила общий и совершенно неожиданный механизм восстановления, который может помочь организму оправиться от нескольких типов мышечных повреждений. Эти важные результаты были опубликованы 21 ноября 2025 года в журнале Current Biology. Проектом руководили первый автор Гьянеш Трипати (Gyanesh Tripathi), доктор философии, и соответствующий автор Майкл Янковски (Michael Jankowski), доктор философии, который возглавляет Исследовательский отдел в Департаменте анестезиологии Цинциннати Чилдренс и является заместителем директора по фундаментальным научным исследованиям в Центре исследований педиатрической боли.
Вновь обнаруженный механизм включает макрофаги – тип иммунных клеток. Эти клетки традиционно известны как своего рода «чистильщики», удаляющие бактерии, мертвые клетки и другие нежелательные материалы из организма.
Доктор Янковски отметил, что «самым большим сюрпризом стало обнаружение того, что макрофаг обладает синапсоподобным свойством, которое доставляет ион к мышечному волокну, чтобы способствовать его восстановлению после травмы». Он добавил: «Это буквально похоже на то, как работает нейрон, и действует макрофаг чрезвычайно быстро, синапсоподобным образом, регулируя восстановление».
Учёным давно известно, что макрофаги реагируют на повреждение мышц, выделяя цитокины и хемокины, которые вызывают воспаление, влияют на боль и способствуют росту и регенерации мышечных волокон. Однако новый механизм демонстрирует гораздо более прямую и быструю форму взаимодействия.
Изначально исследовательская группа ставила перед собой цель найти способы облегчения боли во время послеоперационного восстановления, стремясь уменьшить потребность в обезболивающих препаратах, которые часто имеют значительные побочные эффекты. Хотя новый подход к облегчению боли не был найден, учёные совершили прорыв в понимании процессов регенерации.
Вместо этого они обнаружили процесс, который значительно ускоряет восстановление мышц. Это открытие может стать основой для разработки будущих методов лечения мышечной атрофии и острых травм. Результаты также указывают на то, что макрофаги в перспективе могут служить специализированными «транспортными средствами» для клеточных терапий, направленных на лечение более широкого круга заболеваний.
«Речь идёт об инфильтрирующих макрофагах, очень специфическом типе. Это не те, которые уже находятся в ткани. Они появляются после возникновения повреждения», – пояснил доктор Янковски.
В ходе экспериментов на мышиных моделях двух различных типов повреждений исследователи изучили взаимодействие макрофагов с миофибриллами, образующими мышечную ткань. Они даже смогли зафиксировать ключевые моменты этой активности в реальном времени.
Используя кратковременные импульсы специального химического вещества для активации макрофагов, команда наблюдала, как эти иммунные клетки образуют синапсоподобные контакты с миофибриллами. Затем макрофаги напрямую высвобождали ионы кальция в мышечные волокна, ускоряя ранние стадии заживления. В течение 10–30 секунд учёные фиксировали всплески электрической активности внутри повреждённой мышцы.
«Это происходит очень быстро. Вы можете активировать макрофаг и добиться едва заметного сокращения мышцы почти мгновенно», – указал доктор Янковски.
Тот же тип сигнализации, опосредованной макрофагами, оказался полезным и для мышей с моделью мышечного повреждения, характерного для заболеваний. После распознавания травмы иммунные клетки собирались в месте повреждения и вызывали волны активности в мышечных волокнах. Через 10 дней у мышей, получивших такое «лечение», было значительно больше новых мышечных волокон, чем у контрольной группы.
«Аналогичная синапсоподобная реакция сработала в обоих сценариях», – подытожил доктор Янковски.
Для полного понимания, ведут ли себя человеческие макрофаги аналогичным образом при травмах мышц, потребуется дальнейшая работа. Если это подтвердится, исследователям предстоит выяснить, как направлять или контролировать этот процесс таким образом, чтобы его можно было безопасно использовать в качестве терапии.
Команда также заинтересовалась неожиданным результатом: хотя инфильтрирующие макрофаги ускоряли заживление, они, по-видимому, не снижали остроту боли. Понимание причин этого явления может помочь объяснить, почему около 20% детей, перенесших операцию, продолжают испытывать затяжную боль.
В перспективе исследователи планируют изучить, могут ли макрофаги доставлять другие полезные сигналы или вещества к мышечным клеткам.
В число соавторов из Цинциннати Чилдренс вошли Адам Дурсон (Adam Dourson), доктор философии, Фабиан Монтесино-Моралес (Fabian Montecino-Morales), доктор философии, Дженнифер Уэйланд (Jennifer Wayland, MS), Сахана Ханна (Sahana Khanna), Меган Хофманн (Megan Hofmann), Хима Бинду Дурумутла (Hima Bindu Durumutla, MS), Тирупугал Говиндараджан (Thirupugal Govindarajan), доктор философии, Луис Кеме (Luis Queme), доктор медицины и философии, и Дуглас Миллэй (Douglas Millay), доктор философии. Также свой вклад внесла лаборатория биоанализа и визуализации («Bioanalysis and Imaging Facility») Цинциннати Чилдренс.
Финансирование этого исследования поступило от грантов, предоставленных Национальными институтами здравоохранения (R01NS105715, R01NS113965, R61/R33AR078060, R01AR068286, R01AG082697) и Исследовательским фондом Больницы Цинциннати Чилдренс.
