Wissenschaftler bestimmen Stoffwechselversagen als Ursache für Muskelverlust im Altern

Neue Forschungsarbeiten bestimmen fehlerhafte Aminosäure (BCAA) der verzweigten Kette (BCAA) als treibende Kraft hinter Sarcopenie, wodurch ein potenzieller Weg zur langsamen Muskelverschlechterung und die Verbesserung der Alterung der Alterung hervorgehoben wird.

Eine aktuelle Naturaltern Die Studie verwendet Multi-OMICS, um die molekularen und metabolischen Signaturen des Skelettmuskels bei Patienten mit Sarkopenie zu identifizieren.

Wie wirkt sich das Altern auf die Muskeln aus?

Der Skelettmuskel macht ungefähr 40% der Gesamtkörpermasse aus. In der Regel den Höhepunkt der Muskelmasse und der Stärke im jungen Erwachsenenalter und sinken pro Jahrzehnt nach 50 Jahren um 15 bis 30%.

Sarkopenie ist eine Erkrankung, die durch eine fortschreitende Verschlechterung der Muskelmasse und -funktion gekennzeichnet ist, was zu funktionellen Verlust, Gebrechlichkeit und erhöhte Mortalität bei älteren Erwachsenen führt. Frühere Studien haben gezeigt, dass Sarkopenie durch Entzündung, beeinträchtigte Proteinsynthese, physikalische Inaktivität, endokrine Veränderungen, Insulinresistenz und mitochondriale Dysfunktion verursacht wird.

Sarkopenie ist mit pathologischen Veränderungen der metabolischen Dysregulation in Skelettmuskeln verbunden. Diese Dysregulation beeinflusst die Protein- und Glykogensynthese und -abbau. Sarkopenie wirkt sich auch auf die Energieverbrauch aus, was zu einer strukturellen und funktionellen Funktionsstörung des Skelettmuskels führt.

Trotz dieser Beobachtungen und der hohen Prävalenz der Sarkopenie bei älteren Erwachsenen wird derzeit keine Behandlung zur Behandlung dieser Erkrankung zugelassen.

Was ist BCAA?

Aminosäuren (BCAAs) verzweigt. sind hauptsächlich im Skelettmuskel metabolisiert, sind eine wichtige Energiequelle während körperlicher Aktivitäten. Vorherige In vivo Studien an Mäusen haben gezeigt, dass die BCAA -Supplementierung die mitochondriale Biogenese der Muskel verbessern kann, was zu einer größeren Muskelkraft und Masse führt. Einige Studien haben jedoch widersprüchliche Ergebnisse berichtet.

Über die Studie

Die aktuelle Studie integrierte transkriptomische, metabolomische und proteomische Daten, um die molekularen und metabolischen Signaturen des Skelettmuskels bei Patienten mit Sarkopenie zu bestimmen.

Vastus lateralis Muskelproben wurden zwischen dem 1. Juli 2021 und dem 31. Oktober 2023 vom West China Hospital der Universität Sichuan gesammelt. Personen über 65 Personen, die wegen Knie -Arthroplastik empfohlen wurden, ohne die Vorgeschichte von Frakturen, Trauma oder neuromuskuläre Krankheiten, wurden eingeladen, an der Studie teilzunehmen.

Alle Teilnehmer konnten unabhängig gehen. Die Analyse schloss Personen mit einer Vorgeschichte muskuloskelettaler Erkrankungen, kardiovaskulären Erkrankungen und Stoffwechselerkrankungen aus.

Um die Ergebnisse der Multi-AMICS-Analyse zu validieren, wurde eine Replikationskohorte aus 40 altersangepassten und sexuellen Personen verwendet.

Studienergebnisse

Von 250 Personen, die auf Kniechirurgie untersucht wurden, wurden 60 alters- und geschlechtsübergreifende Personen zur Multi-AMICS-Analyse ausgewählt. Unter diesen Teilnehmern wurde bei 20 Sarkopenie (en), 20 mit möglichen Sarkopenie (PS) und 20 HA-Kontrollpersonen für gesunde Alter (HA) diagnostiziert.

S und PS wurden basierend auf dem Skelettmuskelindex (SMI) identifiziert, gemessen aus Computertomographie (CT), bioelektrische Impedanzanalyse (BIA), Griffstärke und Ganggeschwindigkeit. Personen mit PS zeigten eine niedrige Muskelfunktion mit normaler Muskelmasse, während diejenigen, bei denen S diagnostiziert wurde, eine schlechte Muskelkraft und -masse zeigten.

Im Vergleich zu HA zeigten Personen auf der S -Bühne eine signifikante Verringerung der Plasmaalbuminspiegel. Body Mass Index (BMI), SMI des dritten Lendenwirbels, der Oberarmumfang und der Wadenumfang waren bei S -Individuen auch signifikant niedriger als bei den HA- und PS -Studienteilnehmern.

Griffstärke und Ganggeschwindigkeit reduzierten sich allmählich mit einer Erhöhung des Gebrechlichkeitsindex über die drei Stufen. Das Fortschreiten der Sarkopenie war umgekehrt mit SMI, Muskelmasse und Muskelkraft verbunden.

Unter Verwendung von Ribonukleinsäure (RNA) -Sequenzierung (RNA-Seq) von Vastus lateralis-Muskelproben wurden 453 bei den Teilnehmern HA-, PS- und S-Teilnehmer differentiell exprimierte Gene (DEGs) identifiziert. Weitere Untersuchungen ergaben, dass sich die Teilnehmer sowohl von den HA- als auch von den PS -Gruppen transkriptionell unterschieden. Die meisten DEGs zeigten eine lineare Korrelation mit der Krankheitstrajektorie.

Obwohl die Hauptkomponentenanalyse (PCA) und euklidische Distanzanalysen ähnliche Transkriptionsprofile der HA- und PS -Gruppen zeigten, zeigten die S -Proben unterschiedliche metabolische Genexpressionsmuster.

Die Kyoto -Enzyklopädie von Genen und Genomen (KEGG) zeigte einen signifikanten Unterschied in den metabolischen Wegen zwischen HA- und S -Proben, einschließlich oxidativer Phosphorylierung, Glykolyse, Fettsäure -Metabolismus, BCAA -Katabolismus, Tricarboxylus -Säure (TCA), Pyruvat -Metabolismus.

Die meisten Gene, die an diesen Stoffwechselwegen beteiligt waren, wurden während der Sarkopenie -Progression herunterreguliert. Zum Beispiel die Expression von Aminosäure-Transaminase 2 verzweigter Kette (Bcat2) Und Bckdhb Gene, die für die Synthese von Enzymen verantwortlich sind, die am BCAA -Katabolismus beteiligt sind, waren im Skelettmuskel von Patienten mit Sarkopenie signifikant verringert. Diese genetische Hemmung führte zu einer signifikanten Akkumulation von BCAAs und BCKAs.

Ein muskelspezifisches Skelett-Mausmodell PPM1K Knockout (KO) wurde verwendet, um die Auswirkungen des gestörten BCAA-Katabolismus auf Sarkopenie zu untersuchen. Das Modell ergab, dass beeinträchtigte BCAA -Katabolismus die Muskel- und Fettpathologie bei Mäusen beeinflusst. Darüber hinaus führte ein beeinträchtigter BCAA -Katabolismus zu einer BCAA -Akkumulation und einem anhaltenden mechanistischen Ziel der Rapamycin -Aktivierung (MTOR), was zu einer dysregulierten mTOR -Signalübertragung führte, die eine Atrophie der Skelettmuskulatur verursacht.

Schlussfolgerungen

Die aktuelle Studie identifizierte BCAA-katabolische Dysfunktion und Akkumulation als wichtige Stoffwechseldefekte bei Sarkopenie im Frühstadium. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein zunehmender BCAA -Katabolismus das Fortschreiten der Sarkopenie mildern könnte.

Quellen: