當身體的骨骼肌出現問題時，異常高的血糖(葡萄糖)水平會導致 2 型糖尿病，骨骼肌在調節(jié)葡萄糖方面起著關鍵作用。
科學家們正在使用體外(在培養(yǎng)皿中)骨骼肌工程來更好地了解糖尿病背后的復雜遺傳和環(huán)境因素。這涉及將實驗室培養(yǎng)的健康骨骼肌組織置于類似于糖尿病的狀態(tài)——高葡萄糖和高胰島素——或從糖尿病患者的肌肉干細胞中生長骨骼肌。
在Biophysics Reviews中，佐治亞理工學院和埃默里大學醫(yī)學院的研究人員描述了骨骼肌工程在過去幾十年中的顯著進步。最近使用人類肌肉干細胞生長 3D 骨骼肌的發(fā)展使得探索人類糖尿病變得更加容易。
“我們可以使用實驗室內生長的骨骼肌來捕捉和研究糖尿病疾病的特征，”共同作者 Christina Sheng 說。“此外，這些所謂的體外模型使研究人員能夠發(fā)現治療糖尿病的新藥。許多科學家還試圖通過這些模型更好地了解運動對糖尿病患者的益處。”
體外骨骼肌模型也導致了個性化醫(yī)療，其中個體患者的肌肉可以生長、研究和測試，以確定新藥是否對他們有效。
通常，肌肉干細胞被收獲、擴大數量并一起接種。然后它們融合在一起形成多核肌纖維，形成實驗室培養(yǎng)的骨骼肌。
為了模擬糖尿病，研究人員用過量的糖、胰島素、脂肪或促進炎癥的細胞治療實驗室培養(yǎng)的骨骼肌，并研究這些因素如何影響骨骼肌健康。
“我們的生物混合系統(tǒng)實驗室生長和鍛煉骨骼肌，以研究肌肉在運動過程中分泌的健康蛋白質因子，”共同作者 Sung Jin Park 說。“這些蛋白質因子具有治療糖尿病的潛力，這在全球范圍內造成了越來越大的社會、經濟和醫(yī)療負擔。”
“用于運動和糖尿病研究的大多數骨骼肌體外模型都是二維的，”Park 說。“需要更多的努力來建立 3D 模型，以更好地模擬人類 3D 骨骼肌結構，從而進行更多可翻譯的研究。”
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