Саркопения – возрастная потеря массы и функции скелетных мышц – приводит к ограничению подвижности и повышенному риску падений. И хотя ученые знают, как меняется с возрастом мышечная ткань, лежащие в основе саркопении молекулярные механизмы остаются малоизученными. Современные методы лечения саркопении в основном включают в себя рекомендации умеренной физической активности или правильного питания, и они показали скромную эффективность.
Некоторые фармацевтические препараты в настоящее время испытываются в клинических исследованиях, часть из лекарств-кандидатов действует на механизмы, в которых участвует белок под названием Klotho. Предварительные данные свидетельствуют о том, что с возрастом его количество постепенно снижается. Исследователи из Университета Питтсбурга проверили, может ли восстановление уровня Klotho задержать развитие саркопении.
Сначала группа под руководством Закари Клеменса охарактеризовала и сравнила изменения в структуре, функции и активности генов в скелетных мышцах на разных этапах жизни. Они разделили мышей на четыре возрастные категории: молодые, среднего возраста, пожилые и старые. В каждой возрастной группе ученые оценивали мышечную массу, тип мышечных волокон, накопление жировой ткани в мышцах и функцию скелетных мышц. Легкая саркопения была отмечена у пожилых мышей, которая к старческому возрасту набирала обороты и проявлялась всеми клиническими признаками.
Исследователи изучили изменение активности генов в миоцитах мышей всех четырех категорий и обнаружили прогрессирующие изменения в генах, связанные с признаками старения.
Используя интегративный подход и проанализировав уровни экспрессии генов и белок-белковые взаимодействия, группа создала комплексную схему, а затем изучила, как эта сеть взаимодействий меняется с течением времени.
С помощью этой схемы исследователи оценили появление отклонений в молекулярных взаимодействиях в миоцитах с течением времени. Они обнаружили наибольшую разницу между молодыми и старыми возрастными группами и небольшую разницу между пожилыми и старыми мышами. Кроме того, когда авторы оценили данные о работе генов мышц людей из разных возрастных групп, они нашли, что отклонение от нормы было минимальным на четвертом десятилетии жизни, после чего «энтропия» возросла. Это заинтересовало исследователей, поскольку часто саркопения начинает развиваться именно на четвертом десятилетии жизни.
Чтобы выяснить, оказывает ли белок Klotho регенеративное действие на мышцы, исследователи с помощью аденовирусного вектора ввели дополнительные копии его гена мышам после травм. Процессы замещения мышц соединительной тканью у этих животных замедлились, а количество структур, связанных с производством энергии в миоцитах, увеличилось. Травмированные мыши, которым вводили ген Klotho, также демонстрировали улучшение мышечных функций и повышение выносливости всего тела в два раза.
Наконец, группа исследовала, может ли Klotho обратить вспять саркопению у мышей и обнаружила, что увеличение его экспрессии привело к некоторым улучшениям в группе пожилых мышей: выработка энергии повысилась на 17%, а выносливость при удержании веса всего тела была на 60% больше по сравнению с мышами без лечения. Но это было замечено только у пожилых мышей, а не у самых старых животных.
Дальнейшие исследования показали, что Klotho влияет на гены, связанные с признаками старения, во всех возрастных группах, но у старых мышей наблюдается нарушенный ответ генов.
В будущих исследованиях авторы попытаются выяснить, может ли повышение уровня Klotho в более молодом возрасте предотвратить саркопению в пожилом и даже старческом возрасте.
Статья Z.Clemens et al. The biphasic and age-dependent impact of Klotho on hallmarks of aging and skeletal muscle function опубликована в журнале eLife.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам eLife Sciences:
Study reveals roadmap of muscle decline with age.
