當(dāng)身體的骨骼肌出現(xiàn)問題時，異常高的血糖(葡萄糖)水平會導(dǎo)致 2 型糖尿病，骨骼肌在調(diào)節(jié)葡萄糖方面起著關(guān)鍵作用。
科學(xué)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(fù)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(xì)胞中生長骨骼肌。
在Biophysics Reviews中，佐治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)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(jìn)步。最近使用人類肌肉干細(xì)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(nèi)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(xiàn)治療糖尿病的新藥。許多科學(xué)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(dǎo)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(xì)胞被收獲、擴(kuò)大數(shù)量并一起接種。然后它們?nèi)诤显谝黄鹦纬啥嗪思±w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(jìn)炎癥的細(xì)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(zhì)因子，”共同作者 Sung Jin Park 說。“這些蛋白質(zhì)因子具有治療糖尿病的潛力，這在全球范圍內(nèi)造成了越來越大的社會、經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。”
“用于運動和糖尿病研究的大多數(shù)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(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行更多可翻譯的研究。”
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