Исследование показывает план снижения мышечной массы с возрастом


Ученые составили исчерпывающую дорожную карту старения мышц у мышей, которую можно использовать для поиска методов лечения, предотвращающих снижение подвижности и функции мышц, согласно отчету, опубликованному сегодня в электронная жизнь.

Исследование показывает, какие молекулы в мышцах наиболее существенно изменяются на разных этапах жизни, и показывает, что молекула под названием Klotho при введении мышам в старом, но не очень старом возрасте, способна улучшить мышечную силу.

Возрастная потеря массы и функции скелетных мышц – так называемая саркопения – связана с потерей подвижности и повышенным риском падений. Тем не менее, хотя ученые знают, как саркопения влияет на внешний вид и поведение мышечных тканей, лежащие в основе молекулярные механизмы саркопении остаются малоизученными. Современные методы лечения саркопении в значительной степени включают в себя назначение физической активности или диетических модификаций, и они показали умеренный успех.

«Хотя пока нет проверенных методов лечения саркопении, некоторые фармацевтические препараты проходят клинические испытания. Интересно, что многие из них действуют на механизмы, которые также включают под названием Klotho», – говорит соавтор исследования Закари Клеменс, докторант кафедры. окружающей среды и гигиены труда, Университет Питтсбурга, Пенсильвания, США. «Данные свидетельствуют о том, что уровни Klotho постепенно снижаются с возрастом, и поэтому мы хотели проверить, может ли добавка Klotho ослабить развитие саркопении».


Команда сначала охарактеризовала и сравнила изменения в структуре, функции и активности генов в скелетных мышцах на протяжении жизни у мышей. Они сгруппировали мышей по четырем возрастным категориям – молодые, средние, старые и самые старые – и посмотрели на мышечный вес, тип мышечных волокон, накопление жира в мышцах и функцию скелетных мышц. Хотя старые мыши демонстрировали легкую саркопению, общие клинические признаки саркопении присутствовали только у самых старых мышей.

Затем они изучили изменения в активности мышечных генов и обнаружили прогрессирующее нарушение работы генов, которые, как известно, связаны с признаками старения от молодых до самых старых-старых мышей.

«На сегодняшний день большинство исследований скелетных мышц сосредоточено на выявлении конкретных путей, которые связаны с саркопенией, для определения молекулярного механизма, связанного с этим заболеванием», – объясняет соавтор исследования Срути Сивакумар, докторант кафедры биоинженерии Университета. Питтсбурга. «Мы использовали интегративный подход, при котором мы создали сеть, преобразовав уровни экспрессии генов в -белковые взаимодействия, а затем изучили, как эта сеть взаимодействий меняется с течением времени».

Из этой сети команда определила «сетевую энтропию» мышечных клеток как средство оценки потери молекулярного порядка в системе с течением времени. Они обнаружили наибольшую разницу в порядке между молодыми и старыми возрастными группами (в этот момент она достигла максимальной энтропии), с небольшой разницей между старыми и старыми-старыми мышами. Вдобавок, когда они посмотрели на данные о генах мышц человека из разных возрастных групп, они увидели, что энтропия достигла самого низкого уровня в четвертом десятилетии жизни, после чего энтропия возросла. Это заинтересовало команду, поскольку четвертое десятилетие жизни – это момент, когда саркопения часто начинает развиваться.

Затем они изучили, окажет ли введение клото мышам положительный эффект на заживление мышц после травм. Они обнаружили, что применение клото после мышечной травмы уменьшало рубцевание и увеличивало количество структур, связанных с производством силы у животных. У травмированных мышей, которым вводили Klotho, также улучшилась мышечная функция, такая как подергивание мышц и выработка силы, а их выносливость в целом улучшилась в два раза.