Studie erklärt, warum Muskeln schwächen mit dem Alter und weist auf mögliche Therapie

Forscher an der Columbia University Medical Center haben den biologischen Mechanismus hinter altersbedingte Verlust der Muskelkraft entdeckt und identifiziert eine Droge, die zu einer Umkehrung dieses Prozesses kann . Die Ergebnisse wurden in der August- 2 online Ausgabe des Cell Metabolism veröffentlicht .

Wenn wir älter werden , neigen unsere Skelettmuskeln zu welken und zu schwächen, ein Phänomen, das als Sarkopenie bezeichnet. Sarkopenie , die bei etwa 40 Jahren erscheinen beginnt und beschleunigt nach 75 , ist eine der Hauptursachen für Behinderungen bei älteren Menschen. Übung kann helfen, gegen die Auswirkungen der altersbedingten Muskelschwund . Ansonsten gibt es keine etablierten Behandlungen.

Laut der neuen Studie an Mäusen durchgeführt , tritt bei Sarkopenie Kalzium Leckagen aus einer Gruppe von Proteinen in Muskelzellen genannt Ryanodin -Rezeptor -Kanal-Komplex . Diese Lecks dann lösen eine Kette von Ereignissen , die letztlich begrenzt die Fähigkeit der Muskelfasern zur Kontraktion , berichtet Studienleiter Andrew R. Marks, MD, Vorsitzender und Professor für Physiologie und zelluläre Biophysik, der Clyde und Helen Wu Professor für Medizin und Direktor des Wu -Centrum für Molekulare Kardiologie an der Columbia University Medical Center ( CUMC ) .

Ryanodinrezeptoren , die Calcium-Kanäle in den meisten Körpergeweben gefunden werden , haben seit 1989 im Mittelpunkt der Dr. Marks ' Forschungs Nach Klonierung der Ryanodinrezeptor Gen , wie er später entdeckt , in Studien an Mäusen , dass undichte Ryanodinrezeptoren werden in die beteiligten entwicklung von Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen . Im Jahr 2009 zeigte er, dass Lecks in diese Kanäle auch Duchenne beitragen Muskeldystrophie , Eine genetische Störung, die durch schnell fortschreitende Muskelschwäche und frühen Tod .

Seit Muskeldystrophie und Sarkopenie haben einige Gemeinsamkeiten , vermutet Dr. Marks dass Ryanodinrezeptor Leckage kann auch in altersbedingte Muskelschwund , welche die vorliegende Studie zeigt, ist der Fall beteiligt sein.

"Das ist ein völlig neues Konzept - , dass die Schäden, die bei der Alterung auftritt, ist sehr ähnlich, was in Muskeldystrophie passiert ", sagt Dr. Marks, " so wie wir altern wir entwickeln im wesentlichen eine erworbene Form der Muskeldystrophie . "

Sowohl der Alterungsprozess und der genetische Defekt Muskeldystrophie verantwortlich zu einer Erhöhung der Produktion von freien Sauerstoffradikalen , hochreaktive und schädliche Moleküle . "Unsere Daten deuten darauf hin , dass dies stellt einen Teufelskreis , in dem die freien Radikale verursachen Ryanodinrezeptoren Kalzium in die Zelle undicht Das Kalzium Gifte Mitochondrien - . Organellen, die Leistung der Zelle - . Was zur Freisetzung von noch mehr freie Radikale Dieser , wiederum bewirkt, dass mehr Kalzium Leckage. Mit weniger Kalzium für die Kontraktion zur Verfügung , die Muskeln schwächer werden ", sagt der erste Autor Daniel C. Andersson, MD, Ph.D., ein Postdoctoral Fellow in der Physiologie und zelluläre Biophysik an CUMC .

Die Studie weist auch auf eine mögliche Therapie für Sarkopenie : eine experimentelle Droge namens S107 von Dr. Marks und seine Kollegen entwickelt. Das Medikament wirkt durch Stabilisierung calstabin1 , ein Protein, das Ryanodinrezeptoren bindet und verhindert, dass Calcium- Leck .

In der Studie wurden 24 Monate alten Mäusen ( etwa das Äquivalent von 70 -jährigen Menschen) S107 vier Wochen gegeben . Die Mäuse zeigten signifikante Verbesserungen sowohl Muskelkraftund körperlichen Leistungsfähigkeit , verglichen mit unbehandelten Kontrollen. " Die Mäuse liefen weiter und schneller während freiwillige Bewegung ", sagt Dr. Andersson . "Als wir getestet ihre Muskeln waren sie rund 50 Prozent stärker." Das Medikament hatte keinen Einfluss auf jüngere Mäuse mit normalen Ryanodinrezeptoren .

Eine ähnliche Medikament ist jetzt in der Phase II der klinischen Studien für die Behandlung von Herzinsuffizienz.

" Die meisten Forscher auf dem Gebiet der Alterung haben gesagt, dass der Weg, um Muskelkraft zu verbessern, um Muskelmasse aufzubauen , mit solchen Therapien Testosteron , Wachstumshormon und Insulin -like growth factor -1 ", so Dr. Marks . " Aber eine Zunahme der Muskelmasse ist nicht unbedingt durch eine Zunahme der Muskelfunktion begleitet . Unsere Ergebnisse legen nahe , dass man die Muskelfunktion verbessern durch die Festsetzung undichte Kalziumkanäle. Und in der Tat , die Behandlung im Alter von Mäusen mit S107 verbesserte Muskelkraft ohne Erhöhung der Muskelmasse , zumindest während der vierwöchigen Behandlungszeitraum . "

Hinweise:

Dr. Marks ' Papier mit dem Titel " Ryanodinrezeptor Oxidation Verursacht intrazellulären Calcium -Leck und Muskelschwäche in Aging ". Neben Dr. Andersson, seine Koautoren sind Mathew J. Betzen , Steven Reiken , Albano C. Meli , Alisa Umanskaya , Wenjun Xie, Takayuki Shiomi , und Ran Zalk bei CUMC und Alain Lacampagne bei Universités Montpellier, Montpellier, Frankreich .

A. R. Mark ist ein Berater für ein Start-up Unternehmen , ARMGO Pharma, Inc. , die Ryanodinrezeptoren Targeting wird zur Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit bei Muskelerkrankungen .

Diese Forschung wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem National Heart , Lung , and Blood Institute und der schwedischen Research Council unterstützt.