Czy drobnoustroje jelitowe mogą być kluczem do przezwyciężenia utraty mięśni w starszym wieku?
Nowe badania na myszach sugerują, że drobnoustroje jelitowe odgrywają rolę w regulacji masy i funkcji mięśni.
Odkrycia dostarczają świeżych wskazówek nie tylko na temat funkcjonowania, wzrostu i rozwoju mięśni, ale także sposobu, w jaki komunikują się z nerwami kontrolującymi ruch.
Rewelacje wskazują również na potencjalne nowe kierunki radzenia sobie z utratą masy mięśniowej i siły, która zwykle towarzyszy starzeniu się.
Naukowcy z Nanyang Technological University (NTU) w Singapurze kierowali międzynarodowymi badaniami, które przedstawiono w niedawnym artykule Science Translational Medicine papier.
Porównali siłę i ruch myszy podczas serii ćwiczeń w laboratorium.
Niektóre myszy były wolne od zarazków i nie miały mikrobów jelitowych ani mikrobioty, podczas gdy reszta to normalne, zdrowe myszy z mikrobami jelitowymi.
Naukowcy odkryli, że myszy bez mikrobów jelitowych miały słabsze mięśnie szkieletowe i wytwarzały mniej energii niż myszy z mikrobami jelitowymi.
Ponadto zespół odkrył, że przeszczepianie drobnoustrojów jelitowych od normalnych myszy do myszy wolnych od zarazków zwiększa masę mięśniową i siłę u tych ostatnich. Ta interwencja doprowadziła również do częściowego przywrócenia wzrostu i funkcji mięśni u myszy, które wcześniej były wolne od zarazków.
„Te wyniki”, mówi starszy autor badania Sven Pettersson, profesor w Lee Kong Chian School of Medicine na NTU, „dodatkowo wzmacniają rosnące dowody na to, że drobnoustroje jelitowe działają jako kluczowi strażnicy zdrowia ludzkiego i zapewniają nowy wgląd w utrzymanie masy mięśniowej w odniesieniu do starzenia się ”.
Mikroby jelitowe współpracują z komórkami ludzkimi
Ogromna liczba badań, które przeprowadzono w ostatnich latach, sugeruje, że biliony drobnoustrojów żyjących w ludzkich jelitach oddziałują z praktycznie wszystkimi ludzkimi komórkami.
We współpracy z ludzkimi komórkami drobnoustroje jelitowe odgrywają istotną rolę w metabolizmie, odporności i innych kluczowych funkcjach organizmu.
Wiele badań, na przykład, wykazało, że zmiany w drobnoustrojach jelitowych występują podczas otyłości, chorób wątroby i cukrzycy. Badania te sugerują również, że drobnoustroje jelitowe są zaangażowane w raka i stany neurologiczne, które niszczą tkankę mózgową.
W wyniku tych odkryć naukowcy są coraz bardziej zainteresowani modyfikowaniem drobnoustrojów jelitowych jako sposobem leczenia tych schorzeń.
Prof. Pettersson twierdzi, że ostatnie odkrycia otwierają drogę do badań mających na celu zbadanie, w jaki sposób mikroby jelitowe i wytwarzane przez nie substancje mogą służyć jako cele terapeutyczne w celu poprawy siły mięśni u osób starszych.
Wyniki takich badań powinny szczególnie zainteresować kraje, w których populacje starzeją się szczególnie szybko, takie jak Singapur.
Utrata masy mięśniowej typowa dla starzenia się
Utrata masy mięśniowej, cecha charakterystyczna sarkopenii, pojawia się naturalnie wraz z wiekiem. Dowody powiązały tę stratę z upadkami, złamaniami i kalectwem.
Jednym z mechanizmów, które badali prof. Pettersson i jego koledzy, był sposób interakcji drobnoustrojów jelitowych z komunikacją między mięśniami i nerwami.
Zespół zauważył, że myszy pozbawione drobnoustrojów jelitowych miały niższy poziom niektórych białek niezbędnych do poruszania się.
Białka te pomagają tworzyć i obsługiwać połączenia, które umożliwiają komórkom nerwowym kontrolującym ruch wysyłanie i odbieranie wiadomości z włókien mięśni szkieletowych. Niektóre z tych komunikatów nakazują skurczom mięśni.
Zespół odkrył, że przeszczepienie drobnoustrojów jelitowych od normalnych myszy do myszy wolnych od zarazków przywróciło te białka do poziomów, które były bliższe poziomom u zdrowych myszy.
Naukowcy zauważają, że potrzeba więcej badań, aby w pełni zrozumieć, co dzieje się w tych połączeniach nerwowo-mięśniowych, powodując zanik mięśni i dysfunkcje u myszy wolnych od zarazków.
Problemy z mitochondriami
Niektóre z ostatnich wyników rzuciły jednak trochę światła na inny aspekt zaniku mięśni lub atrofii.
W ramach eksperymentów naukowcy ocenili, jak dobrze myszy mogą generować energię, gdy przechodzą różne wyzwania. Zadania obejmowały utrzymywanie coraz większych ciężarów i bieganie z coraz większą prędkością.
Eksperymenty te ujawniły, że myszy bez drobnoustrojów jelitowych miały problemy z wytwarzaniem energii w mięśniach szkieletowych.
Wydawało się, że mięśnie szkieletowe myszy wolnych od zarazków są mniej zdolne do wytwarzania i wykorzystywania mitochondriów, maleńkich elektrowni wewnątrz komórek, które dostarczają im energii do różnych funkcji.
Zespół zaobserwował, jak przeszczepianie drobnoustrojów jelitowych od normalnych myszy do myszy wolnych od zarazków zwiększyło aktywność enzymów w mitochondriach myszy wolnych od zarazków.
Wzrost aktywności enzymów w mitochondriach pomógł wolnym od zarazków mięśniom szkieletowym myszy wytworzyć więcej energii.
Autorzy podsumowują:
„Nasze wyniki sugerują rolę mikroflory jelitowej w regulacji masy mięśni szkieletowych i ich funkcji u myszy”.
