肌肉纖維：地中海魚類中發(fā)現(xiàn)的一種意想不到的組織 _魚類

縱切面顯示了腹側(cè)肌聲波肌內(nèi)的格子狀結(jié)構(gòu) 。鳴謝:Marc Thiry/列日大學(xué)
據(jù)列日大學(xué)：列日大學(xué)的研究人員埃里克·帕門蒂爾和馬克·蒂里剛剛意外地發(fā)現(xiàn)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(lái)發(fā)出聲音。這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn) ，可能會(huì)改變我們對(duì)肌肉收縮的理解。
描述骨骼肌的歷史起源于荷蘭生物學(xué)家安東尼·范·列文虎克的觀察，他是細(xì)胞生物學(xué)和微生物學(xué)的先驅(qū)，在1712年發(fā)表于《皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)會(huì)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(xué)家威廉·鮑曼對(duì)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。”隨后的研究導(dǎo)致了越來(lái)越清晰的描述，包括識(shí)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(xué)家安德魯·赫胥黎在1957年提出的肌肉收縮模型。
在過(guò)去的300年里，大量的研究已經(jīng)將肌纖維組織的表現(xiàn)擴(kuò)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(dòng)物組中保持完美的保守性。
然而，這些細(xì)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(shí)產(chǎn)生力量的肌肉中發(fā)現(xiàn)了富含肌原纖維且肌漿網(wǎng)發(fā)育不良的纖維。相反，肌原纖維含量低、肌漿網(wǎng)豐富、線粒體眾多的纖維出現(xiàn)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(chǎn)生聲音，即每秒100至300次收縮/放松循環(huán) 。
最近，功能和進(jìn)化形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室與細(xì)胞和組織生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行的一項(xiàng)研究揭示了魚Parophidion vassali聲波肌纖維內(nèi)肌原纖維的一種新排列。這篇論文發(fā)表在《細(xì)胞和組織研究》雜志上。

圖一。“經(jīng)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(xué)功能和進(jìn)化形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任埃里克·帕門蒂爾教授解釋說(shuō)，肌原纖維不是平行排列的，而是在肌肉纖維中形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò) 。
每個(gè)肌原纖維在每個(gè)肌節(jié)處細(xì)分成兩個(gè)分支，一個(gè)連接到上面的肌原纖維，另一個(gè)連接到下面的肌原纖維(見(jiàn)圖1B) 。這種新的肌肉纖維設(shè)計(jì)可以使肌肉快速收縮，同時(shí)保持力量。肌原纖維的缺乏和肌漿網(wǎng)所占的高體積有利于纖維快速收縮。
“肌原纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將允許更多的肌球蛋白頭部與肌動(dòng)蛋白肌絲形成交叉橋，這將增加這種快速肌肉的力量，”細(xì)胞和組織生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任Marc Thiry教授解釋說(shuō) 。此外，Z紋內(nèi)異常排列的許多線粒體(這些纖維非常長(zhǎng):700納米，而傳統(tǒng)肌肉為70-150納米)似乎提供產(chǎn)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(xué)文獻(xiàn)中描述過(guò) ，因此有可能將肌肉力量和速度結(jié)合起來(lái)，需要進(jìn)一步的研究來(lái)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(yīng) 。
關(guān)于肌肉纖維
橫紋肌纖維或細(xì)胞代表動(dòng)物隨意肌(能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)如移動(dòng)或保持姿勢(shì)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(dòng)蛋白和肌球蛋白肌絲，平行于肌纖維的長(zhǎng)軸組織成束，稱為肌原纖維。
在光學(xué)顯微鏡下的縱向切片中，這些纖維表現(xiàn)為位于每個(gè)肌原纖維相同水平的一系列亮帶和暗帶，使肌纖維呈現(xiàn)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(gè)Z紋之間的肌原纖維部分稱為肌節(jié)，代表肌原纖維的收縮單位。因此，每個(gè)肌原纖維由許多首尾相連的肌節(jié)組成。
肌原纖維占據(jù)很大的細(xì)胞體積，并被光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(或肌漿網(wǎng))的池所包圍，該池儲(chǔ)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(lái)源。