Onderzoek naar ruimtevluchten werpt licht op leeftijdsgebonden spierafname

Onderzoek naar ruimtevluchten werpt licht op leeftijdsgebonden spierafname

Sarcopenie, een progressieve en wijdverbreide afname van spiermassa en kracht, komt veel voor bij het ouder worden en treft naar schatting tot 50% van de mensen van 80 jaar en ouder. Het kan leiden tot invaliditeit en letsel door vallen en wordt in verband gebracht met een lagere levenskwaliteit en een hogere sterfte. Afgezien van veranderingen in levensstijl, bestaat er geen klinische behandeling voor sarcopenie.

Ruimtevluchten, met de daarmee gepaard gaande afwezigheid van zwaartekracht en beperkte belasting van spieren, resulteren binnen een korte tijd in spierzwakte, een prominent kenmerk van sarcopenie, en bieden een temporeel overzicht van leeftijdsgebonden atrofie-geassocieerde veranderingen in spieren. Dit relatief korte tijdsbestek in de ruimte biedt een microzwaartekrachtmodel voor spierveroudering en opent de mogelijkheid om sarcopenie te bestuderen, wat doorgaans tientallen jaren duurt om zich te ontwikkelen bij patiënten op aarde.

Om de veranderingen in spieren bij microzwaartekracht te begrijpen, ontwikkelden Siobhan Malany, Maddalena Parafati en hun team van de Universiteit van Florida, VS, microweefsels van skeletspieren uit donorbiopten en lanceerden deze naar het Internationale Ruimtestation (ISS) op Spacex CRS-25. Hun resultaten zijn vandaag gepubliceerd inStamcelrapporten. De microtissen werden verzameld van zowel jonge, actieve donoren als oudere, sedentaire donoren en gekweekt in een geautomatiseerd minilaboratorium dat, naast de regelmatige voeding en monitoring van de culturen, ook elektrische stimulatie mogelijk maakte om training te simuleren. Op aarde was de contractiele kracht van microtissussen van jonge, actieve individuen bijna tweemaal zo sterk als die van weefsels van oudere, sedentaire individuen. Na slechts twee weken in de ruimte had de spierkracht in de jonge weefsels de neiging af te nemen en was nu vergelijkbaar met de kracht van oude weefsels. Een vergelijkbare trend werd waargenomen voor het spiereiwitgehalte, dat hoger was in jonge microtissussen op aarde vergeleken met oude microtissussen, maar wat betreft microzwaartekracht was teruggebracht tot niveaus gemeten in oude weefsels. Bovendien veranderde de ruimtevlucht de genexpressie, vooral in de jongere microtissussen, en verstoorde cellulaire processen die verband houden met de normale spierfunctie. Interessant genoeg zou elektrische stimulatie deze veranderingen in genexpressie tot op zekere hoogte kunnen verzwakken.

Door elektrische pulsen te gebruiken om realtime spiersamentrekkingen in de ruimte te veroorzaken, kunnen we training simuleren en observeren hoe deze helpt beschermen tegen snelle spierverzwakking veroorzaakt door microzwaartekracht. Deze technologische vooruitgang biedt inzicht in hoe we de spiergezondheid kunnen behouden tijdens lange ruimtemissies en uiteindelijk leeftijdsgebonden spierverlies hier op aarde kunnen bestrijden. “

Siobhan Malany, een van de hoofdonderzoekers

Deze studie toont aan dat spierverspilling door sarcopenie binnen een relatief korte tijd in de ruimte kan worden gemodelleerd, wat de weg vrijmaakt voor vervolgstudies naar oorzaken en mogelijke behandelingen voor sarcopenie door veroudering of ruimtevaart.

Bronnen: