Science:只需抑制这种蛋白1个月,就能让衰老肌肉恢复年轻态

2020
12/14

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有没有一种方法可以让肌肉延缓衰老呢?

来源 | 中国生物技术网

随着年龄的增长,身体最容易出现的外科问题就是双腿。俗话说,人老腿先老。这是由于腿部力量会随着下肢肌肉的流失和萎缩,造成损伤和运动障碍。因此,一定要重视下肢的训练。

有没有一种方法可以让肌肉延缓衰老呢?

2020年12月10日,斯坦福大学的研究团队在 Science 杂志发表了题为: Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme 15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength  的研究论文。

该研究发现,抑制 前列腺素降解酶15-PGDH ,只需一个月时间,就能让衰老小鼠的肌肉恢复年轻活力,增强其力量和耐力


研究通讯作者、斯坦福大学医学院 Helen Blau 教授说:“我们观察到的变化是非常显著的。经过一个月的治疗,老年小鼠的肌肉力量增强了15%到20%,而且,它们的肌肉纤维看起来更像年轻小鼠的肌肉。考虑到人类在50岁左右每10年会失去大约10%的肌肉力量,如果能实现是相当了不起的。”

值得注意的是,这种被称为15-PGDH的蛋白质此前并未被证实与衰老有关。

研究人员发现,15-PGDH在老年肌肉中含量升高,并在其他衰老的组织中广泛表达。研究人员随后在人体组织中进行的实验为未来治疗随年龄增长而出现的肌肉无力带来了希望。

衰老过程中的肌肉损失

衰老过程中的肌肉损失被称为肌肉减少症。这是由于肌肉结构和功能的改变,即肌肉纤维收缩、线粒体的数量和功能减少。因此,随着步入晚年,人们跌倒的次数会增加,活动能力会减弱,并逐步丧失自理能力。

Helen Blau实验室一直对了解肌肉损伤后的肌肉功能以及杜氏肌萎缩症等疾病很感兴趣。此前,他们发现一种名为前列腺素E2 (PGE2) 的分子可以激活肌肉干细胞,使其迅速活跃起来修复受损的肌肉纤维。

Helen Blau说:“我们想知道,同样的通路在衰老过程中是否也很重要。然后我们惊讶地发现,前列腺素E2不仅增强了干细胞的再生功能,它还对成熟的肌肉纤维也起作用。它具有强大的双重作用。”

前列腺素E2 的表达水平由15-PGDH调节,15-PGDH分解前列腺素E2。


研究人员使用了一种高灵敏度的质谱分析来确定,与年轻小鼠相比,老年小鼠肌肉中的15-PGDH水平升高,而前列腺素E2水平降低。

他们发现15-PGDH在人体肌肉组织中的表达模式类似,70多岁和80多岁的人比20多岁的人表达水平更高。

Helen Blau说:“我们从之前的研究中知道,前列腺素E2有利于年轻肌肉的再生。但它的半衰期很短,很难转化为一种治疗方法;但当抑制15-PGDH时,观察到前列腺素E2水平的系统性提升导致老年小鼠全身肌肉的改善。”

抑制15-PGDH

在这项新研究中,研究人员每天给小鼠注射一种能抑制15-PGDH活性的小分子,持续一个月,以评估这种治疗对老年小鼠和年轻小鼠的影响。


研究团队发现,在年老的动物身上,即使只是部分抑制15-PGDH,也能将前列腺素E2恢复到年轻小鼠的生理水平。与治疗前相比,这些老年小鼠的肌肉纤维变得更大、更强壮。线粒体数量也更多,外观和功能与年轻肌肉中的线粒体相似。而且,接受治疗的动物比未接受治疗的动物在跑步机上能跑更久。


当研究人员做了相反的实验时,即在年轻小鼠中过度表达15-PGDH,相反的情况发生了:这些年轻的动物失去了肌肉张力和力量,它们的肌肉纤维萎缩,变得虚弱,就像那些老年动物一样。

最后,研究人员观察了前列腺素E2对人肌管的影响,肌管是在实验室培养皿中生长的未成熟肌肉纤维。他们发现,用前列腺素E2处理肌管会使其直径增大,肌管中的蛋白质合成增加。这表明前列腺素E2直接作用于肌肉细胞,而不是组织微环境中的其他细胞。

这些实验结果表明, 15-PGDH这一调节因子对肌肉功能有着深远的影响 这些发现有望 带来改善人类健康的新方法。 此外, 经过治疗后的小鼠在跑步 机上的表现更好,这不仅仅需要增加肌肉力量, 其他器官系统也参与其中,例如心脏和肺, 这表明动物的整体功能得到了全面改善。

目前,该团队正在进一步研究在正常衰老过程中是什么控制着15-PGDH的水平和活动,以及它如何影响身体其他组织的功能。

论文链接:
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/12/09/science.abc8059
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
前列腺素,蛋白,肌肉,衰老,肌管,纤维

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