Как упражнения борются с ослаблением мышц, которое приходит с возрастом

Новое исследование на мышах дает ученым новую информацию о том, почему наши мышцы теряют силу с возрастом и почему физические упражнения остаются одним из самых надежных способов борьбы с этим.

Исследователи из Медицинской школы Duke-NUS (Duke-NUS) говорят, что генный регулятор DEAF1, по-видимому, с возрастом приводит к перегрузке ключевой системы поддержания мышц.

Когда мы молоды, эта система, известная как mTORC1, помогает наращивать и восстанавливать мышцы. Но позже в жизни он может застрять на высокой скорости и вместо этого начать повреждать мышечные клетки.

«Путь mTORC1 важен для роста мышц, но с возрастом становится хронически сверхактивным — парадокс, из-за которого сложно точно определить, что движет этой дисрегуляцией», — говорит старший автор исследования Хун-Вэнь Тан, доцент программы рака и стволовых клеток в Duke-NUS и Сингапурской больнице общего профиля.

До сих пор ученые не знали, что вызвало этот сдвиг. Новое исследование в Труды Национальной академии наук указывает на DEAF1 как на ключевой фактор.

«Идентификация DEAF1 заполняет важный пробел в понимании того, как сигналы стресса, связанные с возрастом, закрепляются в стойком анаболическом состоянии, которое в конечном итоге повреждает мышечные клетки», — говорит Тан.

Исследование предполагает, что DEAF1, по сути, нажимает на газ в системе, которая уже работает слишком быстро. Подталкивая mTORC1 к перегрузке, DEAF1 заставляет мышцы вырабатывать слишком много белков, не справляется с очисткой поврежденных белков и постепенно ослабевает.

Один из самых неожиданных выводов: физические упражнения обращают этот процесс вспять, снижая уровень DEAF1. Это означает, что помимо наращивания мышечной массы физическая активность помогает восстановить основные клеточные пути, которые поддерживают здоровье мышц.

«Это было поразительное открытие», — говорит Тан. “Это показывает, что упражнения не просто устраняют повреждения. Они в первую очередь воздействуют на переключатель, который вызывает старение мышц”.

Ученые не просто изучали, сохраняют ли физические упражнения мышцы сильными, они хотели знать, как они это делают.

Они подвергли стареющих мышей тренировкам на выносливость, включая изнурительную пробежку на беговой дорожке. Для сравнения, другая группа пожилых мышей вела сидячий образ жизни.

После тренировок у тренирующихся мышей наблюдалось значительное снижение уровня mTORC1, сверхактивного пути, связанного с потерей мышечной массы и функционированием, известного как саркопения.

Исследователи обнаружили, что физические упражнения снижают уровень DEAF1 благодаря известному набору генов долголетия под названием FOXO. При активации во время тренировки FOXO подавляет DEAF1 (снятие ноги с педали газа) и помогает MTORC1 вернуться в нормальное состояние.

Над исследованием Тан работал вместе с соавторами Сзе Мун Чой, Ка Ён Го и Вэнь Син Ли.

Их работа выдвигает на первый план новый биологический путь — ось FOXO-DEAF1-mTORC1 — который помогает объяснить, почему мышцы ослабевают с возрастом и почему физические упражнения остаются таким мощным противоядием от возрастного упадка.

«Это дает нам более четкий способ изучить, почему mTORC1 сбивается с пути», — говорит Тан.

Это также указывает на многообещающую новую терапию. Если ученые смогут разработать лекарства, которые ослабляют DEAF1 или повышают FOXO, они смогут имитировать некоторые преимущества физических упражнений.

Финансирование исследования поступило от Министерства образования Сингапура; Премия Дианы Ко за инновационные исследования рака; Национальная медицинская академия и Национальный совет медицинских исследований.

Источник: Университет Дьюка