斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，降低一種蛋白質(zhì)的活性一個(gè)月，可以恢復(fù)虛弱肌肉的質(zhì)量和力量，并幫助它們?cè)谂懿綑C(jī)上跑得更久。相反，增加年輕小鼠的蛋白質(zhì)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致它們的肌肉萎縮和變?nèi)酢?
微生物學(xué)和免疫學(xué)教授海倫布勞博士說(shuō)：“這種改善真的很顯著。”“經(jīng)過(guò)一個(gè)月的治療，老老鼠的力量增加了大約15%到20%，它們的肌肉纖維看起來(lái)像年輕的肌肉。考慮到人類在50歲以后每十年就會(huì)失去10%左右的肌肉力量，這是非常了不起的?！?
這種蛋白質(zhì)以前沒(méi)有參與衰老。研究人員表明，這種被稱為15-PGDH的蛋白質(zhì)含量在舊肌肉中增加，并在其他舊組織中廣泛表達(dá)。他們?cè)谌梭w組織中的實(shí)驗(yàn)為未來(lái)治療人們變老的肌肉無(wú)力帶來(lái)了希望。
布勞是唐納德e .和迪莉婭b .巴克斯特基金會(huì)的教授，巴克斯特干細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任，該研究的資深作者，該研究將于12月10日在《科學(xué)》雜志上在線發(fā)表。主要作者是阿黛爾帕拉博士。
衰老中的肌肉損失
衰老過(guò)程中的肌肉缺失稱為肌營(yíng)養(yǎng)不良。因?yàn)槿藗兪チ俗晕艺疹櫟哪芰?，?jīng)歷了更多的跌倒，變得越來(lái)越不活躍，它每年占美國(guó)醫(yī)療保健支出的數(shù)十億美元。這是由于肌肉結(jié)構(gòu)和功能的改變：肌纖維的收縮和細(xì)胞線粒體的數(shù)量和功能的改變稱為線粒體萎縮。
布勞和她的同事們一直對(duì)了解肌肉損傷后的肌肉功能以及杜興肌營(yíng)養(yǎng)不良癥等疾病感興趣。此前，他們發(fā)現(xiàn)一種叫做前列腺素E2的分子可以激活肌肉干細(xì)胞，從而修復(fù)受損的肌肉纖維。
Brau說(shuō)：“我們想知道同樣的途徑在衰老中是否也很重要。”“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，PGE2不僅增強(qiáng)了干細(xì)胞的再生功能，還作用于成熟的肌纖維。它具有有效的雙重功能?！?
前列腺素E2的水平由破壞前列腺素E2的15-PGDH調(diào)節(jié)。研究人員使用了一種高度靈敏的質(zhì)譜技術(shù)，一種區(qū)分密切相關(guān)分子的方法，來(lái)確定與年輕小鼠相比，老年動(dòng)物肌肉中15-PGDH的水平更高，而前列腺素E2的水平更低。
他們發(fā)現(xiàn)15-PGDH在人體肌肉組織中的表達(dá)相似，因?yàn)?0年代和80年代初的人的表達(dá)水平高于20年代中期。
"從以前的工作中我們知道前列腺素E2有利于年輕肌肉的再生."帕拉說(shuō)?！暗陌胨テ诤芏蹋茈y將其轉(zhuǎn)化為一種療法。當(dāng)我們抑制15-PGDH時(shí)，我們觀察到前列腺素E2的水平在全身增加，這導(dǎo)致衰老小鼠肌肉的改善。”
15-PGDH的抑制作用
研究人員每天給小鼠注射一種小分子，這種小分子可以阻斷15-PGDH的活性一個(gè)月，并評(píng)估了這種治療對(duì)成年和幼年動(dòng)物的影響。
Brau說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，即使在老年小鼠中部分抑制15-PGDH，也能使前列腺素E2恢復(fù)到年輕小鼠的生理水平?！迸c治療前相比，這些小鼠的肌肉纖維更大更強(qiáng)。線粒體較多，外觀和功能與年輕肌肉相似。"
與未經(jīng)治療的動(dòng)物相比，經(jīng)過(guò)治療的動(dòng)物在跑步機(jī)上行走的時(shí)間更長(zhǎng)。
當(dāng)Palla和她的同事進(jìn)行相反的實(shí)驗(yàn)(在年輕小鼠中過(guò)度表達(dá)15-PGDH)時(shí)，情況正好相反。這些動(dòng)物失去肌肉張力和力量，肌肉纖維收縮變?nèi)酰拖窭蟿?dòng)物一樣。
最后，研究人員觀察了前列腺素E2對(duì)在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的人肌管(未成熟肌纖維)的影響。他們發(fā)現(xiàn)用前列腺素E2治療肌管導(dǎo)致肌管直徑增加和蛋白質(zhì)合成增加——證明前列腺素E2直接作用于肌肉細(xì)胞，但不作用于組織微環(huán)境中的其他細(xì)胞。
Brau說(shuō)：“顯然，這種調(diào)節(jié)劑15-PGDH對(duì)肌肉功能有深遠(yuǎn)的影響?！薄拔覀兿Ｍ@些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)帶來(lái)改善人類健康的新方法，并影響許多人的生活質(zhì)量。這是我的主要目標(biāo)之一?！?
Blau和Palla正在更多地研究如何在正常衰老過(guò)程中控制15-PGDH的水平和活性，以及它如何影響身體其他組織的功能。
布勞說(shuō)：“老鼠在跑步機(jī)上更好，但這不僅需要增加肌肉力量?！薄捌渌鞴傧到y(tǒng)也參與其中，如心臟和肺。這說(shuō)明整個(gè)動(dòng)物的機(jī)能全面提高了?！?
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