Według badań przeprowadzonych przez naukowców ze Stanford University School of Medicine, blokowanie aktywności pojedynczego białka u starych myszy, tylko przez jeden miesiąc, przywraca masę i siłę zwiotczałym mięśniom zwierząt i zwiększa ich wytrzymałość podczas biegania na bieżni. I odwrotnie, zwiększenie ekspresji tego konkretnego białka u młodych myszy powoduje atrofię i osłabienie ich mięśni.
– Poprawa jest naprawdę niesamowita – powiedziała dr Helen Blau, profesor mikrobiologii i immunologii, współautorka badania, które ukazało się na łamach pisma „Science”. – Stare myszy są o około od 15 do 20 proc. silniejsze po miesiącu leczenia, a ich włókna mięśniowe wyglądają jak u młodych zwierząt. Biorąc pod uwagę, że ludzie tracą około 10 proc. siły mięśni na dekadę po 50 roku życia, jest to dość niezwykłe – dodała.
Chodzi o białko zwane 15-PGDH. Naukowcy wcześniej nie wiązali tego białka z procesami starzenia. Jego ilość jest podwyższona w starych mięśniach a także w innych starych tkankach. Eksperymenty, które naukowcy przeprowadzili na ludzkich tkankach, dają nadzieję na przyszłe leczenie osłabienia mięśni, które pojawia się wraz z wiekiem.
Utrata mięśni w procesie starzenia
Utrata masy mięśniowej i obniżanie funkcji mięśni w procesie starzenia znane jest jako sarkopenia. Osłabienie mięśni związane z wiekiem sprawia, że seniorzy stopniowo tracą samodzielność, stają się coraz mniej mobilni i częściej zdarzają się im upadki. Wynika to ze zmian w strukturze i funkcji mięśni.
Blau i jej koledzy od dawna badają mięśnie. Interesuje ich szczególnie to, jak zachowują się po urazach czy chorobach, takich jak dystrofia mięśniowa Duchenne'a. Wcześniej odkryli, że cząsteczka o nazwie prostaglandyna E2 może aktywować komórki macierzyste mięśni, które są zdolne naprawić uszkodzone włókna mięśniowe.
– Zastanawialiśmy się, czy ta sama ścieżka może być również ważna w procesie starzenia się – powiedziała Blau. – Byliśmy zaskoczeni faktem, że prostaglandyna E2 nie tylko wzmacnia funkcję komórek macierzystych w regeneracji mięśni, ale także działa na dojrzałe włókna mięśniowe – dodała.
Poziomy prostaglandyny E2 są regulowane przez białko 15-PGDH, które rozkłada prostaglandynę E2. Naukowcy wykorzystali do badań bardzo czułą technikę analityczną zwaną spektrometrią mas. Dzięki niej ustalili, że w mięśniach starszych myszy poziom 15-PGDH jest podwyższony, a poziom prostaglandyny E2 jest niższy, w porównaniu do młodych gryzoni. Co więcej, podobny wzorzec ekspresji 15-PGDH odkryli w ludzkich tkankach mięśniowych.
– Wiedzieliśmy z naszej wcześniejszej pracy, że prostaglandyna E2 jest korzystna w regeneracji młodych mięśni – powiedziała dr Adelaida Palla, współautorka badań. – Jednak jej krótki okres półtrwania utrudnia przełożenie na terapię. Kiedy hamowaliśmy ekspresję 15-PGDH, zaobserwowaliśmy ogólnoustrojowe podwyższenie poziomów prostaglandyny E2, co prowadziło do poprawy zdrowia mięśni w całym ciele u starszych myszy – dodała.
Eksperymenty
W badaniach uczeni zablokowali u myszy aktywność 15-PGDH na jeden miesiąc. – Odkryliśmy, że u starych myszy, nawet tylko częściowe hamowanie 15-PGDH przywróciło prostaglandynę E2 do fizjologicznego poziomu występującego u młodszych myszy. Włókna mięśniowe tych myszy urosły i były silniejsze niż przed leczeniem. Mitochondria były liczniejsze i wyglądały i funkcjonowały jak mitochondria w młodych mięśniach – powiedział Blau.
Zwierzęta, u których zahamowano aktywność białka 15-PGDH były też bardziej wytrzymałe. Mogły znacznie dłużej korzystać z bieżni, niż gryzonie nie poddane terapii.
Kiedy Palla i jej koledzy przeprowadzili eksperyment odwrotny, czyli spowodowali nadekspresję 15-PGDH u młodych myszy, zwierzęta straciły na sile, a ich włókna mięśniowe skurczyły się i stały się słabsze, jak u starych zwierząt.
Potencjalne nowe terapie
Naukowcy zaobserwowali też wpływ prostaglandyny E2 na ludzkie mioblasty – prekursory komórek mięśniowych – w naczyniu laboratoryjnym. Odkryli, że traktowanie mioblastów prostaglandyną E2 spowodowało zwiększenie ich średnicy i zwiększenie syntezy białek w mioblastach – dowód, że prostaglandyna E2 działa bezpośrednio na komórki mięśniowe, a nie na inne komórki.
– Jest jasne, że ten jeden regulator, 15-PGDH, ma głęboki wpływ na funkcję mięśni. Mamy nadzieję, że te odkrycia mogą zaowocować nowymi sposobami poprawy zdrowia ludzkiego i wpłynąć na jakość życia wielu ludzi. To jeden z moich głównych celów – powiedziała Blau.
Blau, Palla i ich zespół chcą skupić się obecnie na badaniach czynników, które kontrolują poziom i aktywność 15-PGDH podczas normalnego procesu starzenia się. Chcą też sprawdzić, jak białko to może wpływać na funkcjonowanie innych tkanek w organizmie. – Myszy radzą sobie lepiej na bieżni, ale to wymaga czegoś więcej niż tylko zwiększenia siły mięśni. W grę wchodzą inne narządy, na przykład serce i płuca. Sugeruje to ogólną poprawę funkcjonowania całego organizmu zwierzęcia – powiedziała Blau.
