O descoperire surprinzătoare ar putea ajuta mușchii îmbătrâniți să se repare singuri
Mușchii pot începe să-și piardă forța și capacitatea de recuperare surprinzător de devreme în procesul de îmbătrânire.
Pe parcursul timpului, țesutul muscular poate dezvolta țesut cicatricial, acumula grăsime și pierde unele dintre fibrele specializate responsabile pentru mișcările rapide și puternice. Aceste schimbări pot face ca activitățile cotidiene să devină mai dificile și pot reduce treptat mobilitatea și independența fizică.
Recent, o echipă de cercetători din Japonia a identificat o moleculă promițătoare care ar putea ajuta la protejarea sistemului natural de reparare a mușchilor al organismului și, în același timp, să-l facă mai eficient. În experimentele de laborator, compusul a întărit un semnal biologic esențial implicat în regenerarea mușchilor, crescând capacitatea acestuia de a se conecta cu un receptor celular cheie de peste două ori.
Descoperirea a fost realizată de o echipă condusă de Ryuichi Tatsumi de la Facultatea de Agricultură a Universității Kyushu. Rezultatele studiului, publicate în Scientific Reports, sugerează o nouă abordare posibilă pentru a aborda modificările celulare care fac ca mușchii îmbătrâniți să fie din ce în ce mai dificili de reparat.
Mușchii scheletici sunt cei atașați oaselor, care ne permit să mergem, să ridicăm obiecte, să ne menținem postura și să efectuăm alte mișcări voluntare. Deși acești mușchi suferă uzură pe parcursul vieții, ei au, de asemenea, o capacitate remarcabilă de a se repara singuri.
O mare parte din această reparare depinde de celule stem specializate cunoscute sub numele de celule satelit. Aceste celule rămân inactive de obicei, poziționate lângă fibrele musculare, până când primesc un semnal că repararea sau regenerarea este necesară. Odată activate, ele pot să se înmulțească și să se dezvolte în celule musculare care ajută la restabilirea țesutului deteriorat.
Un aspect esențial al acestui proces implică o proteină numită factor de creștere a hepatocitelor, sau HGF. Cu toate că denumirea sa sugerează roluri importante în ficat, HGF joacă un rol crucial și în activarea celulelor stem responsabile pentru regenerarea musculară.
În condiții normale, HGF este stocat în materialul de susținere din jurul fibrelor musculare. Atunci când mușchii suferă o leziune sau stimulare mecanică, precum mișcarea fizică sau întinderea, proteina poate fi eliberată.
HGF se atașează apoi de un receptor numit c-met, situat pe suprafața celulelor satelit. Receptorii sunt proteine specializate care primesc semnale moleculare și declanșează răspunsuri în interiorul celulelor. În acest caz, interacțiunea ajută la activarea celulelor satelit dormante, permițându-le să se înmulțească, să se maturizeze și să participe la repararea fibrelor musculare.
Însă acest sistem coordonat devine mai puțin fiabil odată cu înaintarea în vârstă.
Cercetările anterioare ale echipei au dezvăluit că HGF poate suferi o modificare chimică cunoscută sub numele de nitratare. Acest proces atașează un grup chimic numit grup nitro la anumite locații dintr-o proteină, ceea ce poate schimba structura acesteia și interferează cu activitatea sa normală.
În cazul HGF, cercetătorii au identificat două locații esențiale, Y198 și Y250. Ambele se află în regiunea implicată în atașarea la receptorul c-met.
Atunci când aceste site-uri suferă nitratare, HGF devine mai puțin capabil să se conecteze la receptorul său. Rezultatul este similar cu o cheie care a devenit deteriorată și nu mai poate deschide lacătul pentru care a fost destinată.
Această perturbare ar putea avea consecințe semnificative pentru mușchii îmbătrâniți. Chiar dacă organismul continuă să producă HGF, modificările chimice pot împiedica proteina să activeze corespunzător celulele stem necesare reparării țesutului. Cercetătorii consideră că acest mecanism ar putea contribui la pierderea musculară legată de vârstă și la capacitatea redusă de regenerare.
„HGF nu este neapărat absent pe măsură ce îmbătrânim”, explică Tatsumi. „Mai degrabă, poate fi modificat chimic după ce este produs. Acest lucru ne-a făcut să ne întrebăm dacă un compus cu o capacitate antioxidantă puternică ar putea proteja HGF, fie prin prevenirea nitratarei, fie prin compensarea pierderii funcționale pe care o cauzează.”
Cercetătorii au studiat doi compuși cu proprietăți antioxidante puternice: trisulfura de glutathion (GSSSG) și trisulfura de acid lipoic (LASSS).
Antioxidanții pot ajuta la limitarea anumitor tipuri de daune chimice cauzate de molecule reactive. Această deteriorare poate interfera cu proteinele și alte componente esențiale ale celulelor, în special atunci când sistemele normale de protecție ale organismului devin mai puțin eficiente.
Ceilalți doi compuși aparțin unei familii chimice numite trisulfide. Caracteristica lor definitorie este un lanț de trei atomi de sulf conectați între ei. Această aranjare le conferă proprietăți chimice neobișnuite, inclusiv capacitatea de a participa la reacții care implică transferul de electroni, cunoscute sub numele de reacții redox.
Din moment ce aceste reacții joacă roluri importante în chimia celulară, trisulfidele au atras un interes tot mai mare ca ingrediente potențiale în noi medicamente.
În prima serie de experimente, ambii compuși au redus nitratarea la cele două site-uri vulnerabile de pe HGF. Totuși, prevenirea acestei modificări chimice nu a restabilit complet capacitatea proteinei de a se atașa de c-met.
Prin urmare, oamenii de știință au crescut cantitatea de trisulfide utilizată în raport cu HGF. Aceștia au modificat raportul molar, care compară numărul de molecule ale fiecărei substanțe, de la 1:4000 la 1:8000.
Această ajustare a dus la un rezultat neașteptat.
La concentrația mai mare, LASSS a făcut mult mai mult decât să protejeze HGF de daunele chimice. De asemenea, a îmbunătățit dramatic capacitatea proteinei de a se lega de receptorul său.
Comparativ cu HGF netratat, proteina expusă la LASSS a arătat o afinitate de legare de peste două ori mai mare pentru c-met. Cu alte cuvinte, aceasta putea să se atașeze mult mai puternic de receptorul țintă, îmbunătățind potențial un pas critic în procesul de reparare a mușchilor.
Tratamentul a făcut, de asemenea, HGF mai rezistent la pierderea funcției cauzată de nitratare, în special la site-ul Y198.
Este demn de menționat că efectul a fost specific pentru LASSS. Deși GSSSG a redus, de asemenea, nitratarea în experimentele anterioare, nu a produs aceeași îmbunătățire în leg
