Ученые Стэнфордской медицинской школы обнаружили, что с возрастом мышцы накапливают все большее количество белка под названием 15-PGDH, который расщепляет естественную воспалительную молекулу простагландин E2 (PGE2), критически важную для восстановления мышц после травмы. Данные ученых показывают, что уменьшение количества 15-PGDH или использование препарата для блокирования его активности у старых мышей улучшает их общее состояние здоровья.
Обработанные препаратом старые мыши способны преодолевать большие расстояния на беговой дорожке, их мышцы больше, и они сильнее. Блокирующий 15-PGDH также стимулирует мышечные стволовые клетки, омолаживая способность мышц к заживлению после травмы. И наоборот, повышение уровня 15-PGDH у молодых мышей уменьшает и ослабляет их мышцы, имитируя эффект многолетнего старения за 1 месяц. Эти данные устанавливают 15-PGDH как герозим или главный регулятор старения скелетных мышц. Цель ученых сейчас состоит в том, чтобы понять, как изменение количества 15-PGDH вызывает эти эффекты, и подвергаются ли другие ткани аналогичному воздействию. PGE2 помогает регулировать рост клеток и выработку энергии, омолаживая митохондрии, источник энергии клетки.
Посмотрим, в каких областях медицины может применяться сделанное открытие.
Регуляция мышечных стволовых клеток при регенерации
Старение характеризуется снижением функции тканей и регенеративной способности. Саркопения, также известная как возрастная потеря массы и силы скелетных мышц, является серьезной проблемой для здоровья, которая затрагивает 15% пожилых людей, что приводит к потере подвижности и снижению качества жизни. Возрастная потеря мышц сопровождается потерей функции мышечных стволовых клеток (MuSC), ключевых игроков в гомеостазе мышц и регенерации. Тем не менее, механизмы, ответственные за возрастную дисфункцию MuSC, остаются неуловимыми.
Двумя основными препятствиями на пути получения механистического понимания старения MuSC являются неоднородность возрастной популяции MuSC, которая делает стандартный массовый анализ неэффективным, и отсутствие инструментов для устранения этой неоднородности, что подчеркивает необходимость исследований с одной клеткой.
Ранее было выявлено, что пожилые MuSC представляют собой гетерогенную популяцию, состоящую из функциональных и дисфункциональных подмножеств. Это ключевое наблюдение предполагает терапевтическую стратегию регенерации мышц, повышающую активность упругих функциональных MuSC. Ученые изучают эту возможность, используя конкретный маркер клеточной поверхности и ряд инновационных одноклеточных технологий.
Иннервация мышечных волокон
Иннервация — это «связь» органа или ткани с нервной системой, которая позволяет передавать сигналы туда и обратно.
Скелетные мышцы могут потерять иннервацию при старении, травме или нервно-мышечном заболевании, что приведет к слабости и параличу. Мобильность и сила зависят от периферических двигательных нейронов, которые передают сигналы от центральной нервной системы скелетным мышцам. Двигательные нейроны исходят из спинного мозга и распространяются на скелетные мышцы, где они разветвляются, чтобы иннервировать несколько миофибер. Ученые исследуют, как можно управляя 15-PGDH герозима, способствовать реиннервации нервно-мышечных синапсов и восстановлению силы после острой или хронической денервации из-за травмы или старения.
Лечение спинальной мышечной атрофии
Генная терапия показала замечательные перспективы для успешного лечения первопричины мышечной атрофии позвоночника (SMA). Тем не менее, комбинированные терапевтические подходы, которые лечат все аспекты SMA, включая регенерирующую мышцу, все еще необходимы. Ученые считают, что их достижения в области истощения мышц, связанных со старением, и мышечной дистрофией могут быть переведены в SMA. Они проверяют, будет ли новая терапия укрепления мышц с помощью ингибирование 15-PGDH, эффективно работать в комплексе с доступной терапией, которая восстанавливает экспрессию SMN (основную причину SMA), чтобы увеличить нервно-мышечные соединения и улучшить функцию мышц. Ученые предполагают, что увеличение мышечной силы после частичного восстановления SMN обеспечит значительные долгосрочные преимущества, которые улучшат качество жизни пациентов с SMA.
Ученые получили лишь часть ответов на вопросы и продолжают лабораторные испытание, несмотря на это можно говорить о значительном прогрессе и новых перспективах в области лечения ряда заболеваний, а также и о профилактическом омоложении мышц человека.
Статья написана на основе материалов Стэнфордской медицинской школы med.stanford.edu.
Стэнфордская медицинская школа (Stanford Medicine) является частью Стэнфордского университета, известна своими инновационными исследованиями, образовательными программами и клиническими методами лечения. Входит в число ведущих медицинских школ США, имеет низкий процент поступления (около 1 %) и является лидером в области биомедицинских исследований.