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肌肉纖維：地中海魚類中發現的一種意想不到的組織

魚類


肌肉纖維：地中海魚類中發現的一種意想不到的組織


縱切面顯示了腹側肌聲波肌內的格子狀結構 。鳴謝:Marc Thiry/列日大學
據列日大學：列日大學的研究人員埃里克·帕門蒂爾和馬克·蒂里剛剛意外地發現了一種新的肌肉纖維組織 ， 這種魚生活在地中海 ， 像許多魚一樣，使用特殊的肌肉來發出聲音 。這是一個重要的發現 ， 可能會改變我們對肌肉收縮的理解 。
描述骨骼肌的歷史起源于荷蘭生物學家安東尼·范·列文虎克的觀察，他是細胞生物學和微生物學的先驅，在1712年發表于《皇家學會哲學會刊》的一篇文章中，由于使用了便攜式單鏡頭顯微鏡，他首次描述了鯨魚的肌肉纖維 。
1840年，解剖學家威廉·鮑曼對肌肉做了更精確的描述 ， 指出“明暗交替線的存在和排列 ?！?..]精致的美味和完成 ?！彪S后的研究導致了越來越清晰的描述，包括識別組成肌肉的不同分子并解釋其工作原理 ， 特別是生物物理學家安德魯·赫胥黎在1957年提出的肌肉收縮模型 。
在過去的300年里，大量的研究已經將肌纖維組織的表現擴展到不同的分類群 。這表明橫紋肌纖維的一般組織在迄今為止研究的所有脊椎動物組中保持完美的保守性 。
然而，這些細胞成分中的每一種的比例可以從一種纖維到另一種纖維變化，賦予這些纖維特殊的收縮性能 。例如，在收縮時產生力量的肌肉中發現了富含肌原纖維且肌漿網發育不良的纖維 。相反，肌原纖維含量低、肌漿網豐富、線粒體眾多的纖維出現在收縮速度加快的肌肉中 。最快的肌肉存在于魚類的聲波肌肉中，其中某些物種使用以100至300 Hz之間的頻率收縮的肌肉產生聲音 ， 即每秒100至300次收縮/放松循環 。
最近，功能和進化形態學實驗室與細胞和組織生物學實驗室合作進行的一項研究揭示了魚Parophidion vassali聲波肌纖維內肌原纖維的一種新排列 。這篇論文發表在《細胞和組織研究》雜志上 。

肌肉纖維：地中海魚類中發現的一種意想不到的組織


圖一 。“經典”骨骼肌與平行肌原纖維和聲波肌與晶格肌原纖維組織的比較 。貸方:E.Parmentier/M.Thiry/Université·德·列日
列日大學功能和進化形態學實驗室主任埃里克·帕門蒂爾教授解釋說，肌原纖維不是平行排列的，而是在肌肉纖維中形成一個巨大的網絡 。
每個肌原纖維在每個肌節處細分成兩個分支，一個連接到上面的肌原纖維，另一個連接到下面的肌原纖維(見圖1B) 。這種新的肌肉纖維設計可以使肌肉快速收縮，同時保持力量 。肌原纖維的缺乏和肌漿網所占的高體積有利于纖維快速收縮 。
“肌原纖維的網絡結構將允許更多的肌球蛋白頭部與肌動蛋白肌絲形成交叉橋，這將增加這種快速肌肉的力量，”細胞和組織生物學實驗室主任Marc Thiry教授解釋說 。此外，Z紋內異常排列的許多線粒體(這些纖維非常長:700納米 ， 而傳統肌肉為70-150納米)似乎提供產生持久聲音所需的能量
這種新類型的橫紋肌纖維組織以前從未在科學文獻中描述過 ， 因此有可能將肌肉力量和速度結合起來，需要進一步的研究來了解它是如何工作的，并確定這些肌肉中涉及的不同分子水平是否存在適應 。
關于肌肉纖維
橫紋肌纖維或細胞代表動物隨意肌(能夠進行運動如移動或保持姿勢的肌肉)的基本單位 。每種纖維的特征在于許多收縮元件，肌動蛋白和肌球蛋白肌絲 ， 平行于肌纖維的長軸組織成束，稱為肌原纖維 。
在光學顯微鏡下的縱向切片中，這些纖維表現為位于每個肌原纖維相同水平的一系列亮帶和暗帶，使肌纖維呈現橫紋的外觀 。一條較暗的線將中間的光帶分開，稱為Z條紋 。兩個Z紋之間的肌原纖維部分稱為肌節，代表肌原纖維的收縮單位 。因此，每個肌原纖維由許多首尾相連的肌節組成 。
肌原纖維占據很大的細胞體積，并被光滑內質網(或肌漿網)的池所包圍，該池儲存肌肉收縮所必需的鈣 。此外，線粒體位于肌原纖維附近；它們是為肌肉收縮提供能量的ATP的主要來源 。