Science重磅揭示：抑制這種分子，或可逆轉(zhuǎn)肌肉衰老

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2021-01-08 14:59:00【大中小】

來源：生物探索

骨骼肌占人體質(zhì)量的40％。隨著年齡的增長，骨骼肌會發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能變化，50歲之后人體每十年平均會損失15-30％的肌肉質(zhì)量，肌肉強度也會急劇下降。這種彌漫性肌肉萎縮和力量喪失的肌肉減少癥不僅降低了老年人的生活質(zhì)量，也產(chǎn)生了沉重的醫(yī)療負(fù)擔(dān)。然而目前仍尚無延緩或逆轉(zhuǎn)肌肉減少癥的治療靶點和批準(zhǔn)的有效療法。

近日，來自美國斯坦福大學(xué)的研究人員在《Science》上發(fā)表了題為Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength的研究成果，其發(fā)現(xiàn)，將一種15-PGDH蛋白質(zhì)的活性降低一個月，即可以恢復(fù)衰老肌肉的質(zhì)量和力量。相反的是，在年輕小鼠中增加這種蛋白質(zhì)的表達則會導(dǎo)致其肌肉萎縮。

衰老過程中，骨骼肌功能的喪失主要是由于細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用及與炎癥，蛋白質(zhì)更新和線粒體功能有關(guān)的細(xì)胞信號通路異常引起的。前期研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)有一種叫做前列腺素E2（PGE2）的分子可以激活肌肉干細(xì)胞（MuSCs），對受損肌肉纖維的修復(fù)和再生至關(guān)重要。其猜測，PGE2可能也會作用于成熟的肌肉肌纖維，起到維持肌肉組織動態(tài)平衡的作用。

研究人員首先檢測了老年骨骼肌的前列腺素組成，發(fā)現(xiàn)其PGE2的水平的確出現(xiàn)了下降。而由于PGE2會被前列腺素降解酶15-PGDH所降解，研究人員檢測了其在老年骨骼肌中的水平和活性，發(fā)現(xiàn)15-PGDH的比活性不僅在老年骨骼肌中升高，在老年心臟，皮膚，脾臟和結(jié)腸組織中也升高，此外，與年輕人相比，老年肌肉中15-PGDH的 mRNA和蛋白質(zhì)水平也顯著增加。這表明，15-PGDH是導(dǎo)致老年肌肉中前列腺素水平下降的潛在驅(qū)動因素。

像人類一樣，衰老的小鼠也會表現(xiàn)出肌肉減少癥。研究人員推測，或許可以通過抑制15-PGDH使PGE2水平升高，進而改善老年小鼠的肌肉萎縮。其使用15-PGDH的特異性抑制劑SW處理老年小鼠，發(fā)現(xiàn)治療一個月后，老年肌肉中15-PGDH的比活性顯著降低，PGE2水平隨之升高，與年輕肌肉相當(dāng)。此外，經(jīng)SW治療的老年小鼠的肌纖維橫截面積、肌肉質(zhì)量和肌肉力量以及耐力均顯著增加，這表明系統(tǒng)性降低15-PGDH活性足以抵消老年小鼠的骨骼肌萎縮并使其肌肉功能增強。

如果15-PGDH在衰老肌肉的功能喪失中確實起主要作用，那么其在幼鼠肌肉中的過表達將會對肌肉功能產(chǎn)生有害影響。研究人員對此進行了驗證，發(fā)現(xiàn)在年輕小鼠肌肉中過表達15-PGDH后，肌肉強度出現(xiàn)降低，而持續(xù)表達僅一個月就會使成年幼鼠的肌肉質(zhì)量的損失，單個肌纖維的平均橫截面積和肌肉力量均顯著下降，肌肉萎縮的標(biāo)志物也發(fā)生明顯上調(diào)。而使用SW處理則可使得15-PGDH過表達小鼠的肌肉質(zhì)量和力量得以恢復(fù)。