С возрастом мышцы человека закономерно ослабевают, однако часть изменений, связанных со старением, по всей видимости, помогает защищать мышечные клетки от повреждений. Как сообщает ScienceDaily, новое исследование объясняет, почему стареющие мышцы переходят на другой тип волокон, и указывает на ключевую молекулу, которая может лечь в основу нового подхода к лечению мышечной потери.
Мышечная ткань состоит из пучков волокон, выполняющих разные задачи. Быстрые волокна обеспечивают мощные и резкие движения, но сравнительно быстро утомляются. Медленные волокна, напротив, поддерживают длительную активность и содержат больше митохондрий — клеточных структур, которые вырабатывают значительную часть необходимой мышцам энергии.
По мере старения сила мышц падает, а митохондрии работают менее эффективно. При этом в стареющих мышцах неожиданно растет доля медленных волокон, хотя именно они сильно зависят от тех самых митохондрий, чья работа ухудшается. Похожие изменения ученые наблюдали и при ряде заболеваний, вызывающих истощение мышц.
Чтобы разобраться в этом, исследователи изучили кардиолипин — особую жировую молекулу, которая находится почти исключительно во внутренней мембране митохондрий и поддерживает ее характерную складчатую структуру, необходимую для нормальной работы органелл. При нехватке кардиолипина митохондрии хуже вырабатывают энергию, а также теряют способность производить химические сигналы и важные вещества, нужные клеткам. Ученые выяснили, что уровень кардиолипина в митохондриях мышц снижается у мышей и людей по мере старения или при болезнях, и это сопровождается структурными нарушениями и потерей нормальных функций.
Чтобы проверить, вызывает ли снижение кардиолипина эти изменения напрямую, а не просто сопутствует им, исследователи искусственно понизили его уровень у молодых мышей. Результат оказался близок к естественному старению: волокна перестраивались с быстрого типа на медленный, как и у пожилых мышей и людей. Более того, восстановление кардиолипина примерно до двух третей нормальной концентрации начало обращать мышечное истощение и полностью предотвратило преждевременную гибель подопытных животных.
Дальнейшие опыты показали, что переход к медленным волокнам — не только признак сбоя, но и защитная реакция. При падении уровня кардиолипина поврежденные митохондрии начинают производить гораздо больше активных форм кислорода (ROS) — химически активных молекул, которые могут вредить клеточным структурам, но также служат сигналом о неполадках. Именно ROS запускают смену типа волокон, а координирует этот процесс белок ERRγ. Мышцы с недостатком кардиолипина поглощали из крови заметно больше глюкозы, но направляли ее не столько на выработку энергии, сколько на создание собственных антиоксидантов для защиты от избытка ROS. «Переключение волокон — это не отказ мышцы, а обмен силы на защиту. Поэтому и вмешательство в этот процесс может дать обратный эффект: когда мы давали мышам антиоксиданты для нейтрализации ROS, их мышцам становилось хуже, а не лучше», — приводит ScienceDaily слова Фабиана Фингера из Копенгагенского университета.
Хотя результаты указывают на возможные методы лечения возрастной мышечной слабости, опыты с защитным механизмом и обращением истощения проводились на мышах, а человеческие образцы использовались лишь для подтверждения того, что уровень кардиолипина снижается с возрастом и у людей. Тем не менее влиять на кардиолипин уже можно: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) недавно ускоренно одобрило препарат эламипретид, стабилизирующий кардиолипин, для лечения синдрома Барта — редкого наследственного заболевания. Другой возможной мишенью остается белок ERRγ, относящийся к семейству ядерных рецепторов, на которые уже нацелены примерно 10–15 процентов одобренных в США малых лекарственных молекул. «Больше всего меня воодушевляет то, что даже частичного восстановления кардиолипина хватило, чтобы вернуть мышцу в норму. Теперь вопрос в том, сможем ли мы повышать кардиолипин в стареющих мышцах или воздействовать на ERRγ, чтобы стимулировать здоровые адаптации. Именно здесь кроется терапевтический потенциал», — отметил старший автор работы Закари Герхарт-Хайнс из Копенгагенского университета.