Старым мышам вернули силу
Группа исследователей из Медицинской школы Стэнфордского университета определила белок, являющийся главным регулятором мышечной функции стареющих мышей, а также может играть роль в возрастном истощении мышц у людей. Блокирование этого белка в течение месяца приводит к восстановлению мышечной массы и силы у старых мышей на 15-20% и помогает им дольше бегать на беговой дорожке. И наоборот, увеличение экспрессии белка у молодых мышей вызывает атрофию и ослабление их мышц.
Потеря мышечной массы при старении
Потеря мышечной массы во время старения (саркопения) ежегодно приводит к потере миллиардов долларов на здравоохранение в США, поскольку люди утрачивают способность заботиться о себе, чаще падают и становятся менее мобильными. Это происходит из-за изменений в структуре и функции мышц: мышечные волокна сокращаются, а количество митохондрий в них уменьшается.
Митохондрии в мышечных волокнах молодых мышей (слева), старых мышей из контрольной группы (посередине) и старых мышей, которым подавили функцию белка 15-PGDH (справа).
Хелен Блау и ее коллеги давно интересовались пониманием функции мышц после травм и дистрофических заболеваний. Ранее они обнаружили, что простагландин E2 (PGE2) может активировать мышечные стволовые клетки, которые нужны для восстановления поврежденных мышечных волокон. Кроме того, PGE2 воздействует на зрелые мышечные волокна.
Уровень PGE2 регулируется ферментом 15-гидрокси-простагландин-дегидрогеназой (15-PGDH), который расщепляет его. Исследователи использовали высокочувствительную масс-спектрометрию для сравнения уровней 15-PGDH и PGE2 в мышцах молодых и старых мышей. Они обнаружили, что у старых животных было больше 15-PGDH и меньше PGE2, чем у молодых.
Они обнаружили аналогичный паттерн экспрессии 15-PGDH в человеческих мышечных клетках: у людей в возрасте 70-80 лет уровень 15-PGDH выше, чем у людей в возрасте 20-20 лет.
Предыдущее исследование Хелен Блау показало, что PGE2 полезен для регенерации мышц, но его короткий период полураспада затрудняет применение в терапии. Подавление фермента 15-PGDH привело к системному повышению уровня PGE2 и увеличению мышечной силы у старых мышей.
Ингибирование 15-PGDH
Исследователи вводили мышам соединение, которое блокирует активность 15-PGDH, ежедневно в течение одного месяца и оценивали эффект лечения на старых и молодых животных.
Они обнаружили, что у старых мышей даже частичное ингибирование 15-PGDH восстанавливает PGE2 до физиологического уровня, обнаруженного у молодых мышей. Мышечные волокна у пролеченных мышей стали больше и сильнее, чем до терапии, митохондрий стало намного больше, они выглядели и функционировали как митохондрии в молодых миоцитах.
Старые животные после лечения также могли бегать на беговой дорожке дольше, чем необработанные животные.
Когда исследователи провели обратный эксперимент и вызвали сверхэкспрессию 15-PGDH у молодых мышей, животные теряли мышечный тонус и силу, а их мышечные волокна уменьшались и становились слабее – изменения, характерные для старения.
Наконец, исследователи наблюдали влияние PGE2 на человеческие мышечные волокна in vitro. Они обнаружили, что введение PGE2 вызвало их увеличение в диаметре, а синтез белка в мышечных волокнах вырос – свидетельство того, что этот простагландин действует непосредственно на миоциты, а не на другие клетки микроокружения.
Авторы намерены продолжить изучение процесса старения мышц и найти механизмы, контролирующие уровень и активность 15-PGDH при нормальном старении.
Статья A.R.Palla et al. Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme 15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford Medicine: Small molecule restores muscle strength, boosts endurance in old mice, study finds.