Новый подход улучшает восстановление мышц у пожилых мышей
Ученые разработали новый многообещающий метод борьбы с возрастными потерями мышечной массы, которые часто сопровождают неподвижность после травмы или болезни. Их метод, продемонстрированный на мышах, останавливает процесс, при котором мышцы начинают разрушаться при начале физических упражнений после периода бездействия.
О своих результатах они сообщают в журнале Journal of Physiology.
По словам Марни Боппарт, профессора кинезиологии и общественного здравоохранения Университета Иллинойса Урбана-Шампейн, возглавлявшей исследование, физические упражнения, особенно занятия с отягощениями, помогают сохранить мышечную массу, что особенно важно с возрастом. Травмы или болезни могут привести к периодам неподвижности и снижению качества мышц.
"Когда мы не можем сократить мышцу, она атрофируется", - сказал Боппарт. "Если неподвижность продолжается очень долго, то мышечная масса и сила будут значительно снижены"
Мышцы детей и молодых взрослых, как правило, быстро восстанавливаются после возобновления тренировок, сказал Бопарт. "Но, к сожалению, у пожилых людей не хватает способности восстанавливать мышечную массу после периода бездействия".
По ее словам, физическая терапия часто назначается, чтобы способствовать заживлению после травм и неподвижности. Но исследования показывают, что мышцы продолжают разрушаться после начала физических упражнений. Реактивные формы кислорода, сигнал о воспалении и клеточной дисфункции, накапливаются в мышцах и препятствуют процессу заживления.
Исследования Бопарт сосредоточены на факторах, которые способствуют увеличению или уменьшению мышечной массы при старении. В предыдущем исследовании она и ее коллеги обнаружили, что инъекции поддерживающих клеток, известных как перициты, способствовали восстановлению мышц у молодых мышей после периода неподвижности. Однако пожилые мыши не так хорошо реагировали на инъекции, и восстановление было ограниченным.
В новом исследовании группа специалистов собрала перициты из мышц молодых здоровых мышей и вырастила их в культуре клеток. Они подвергли клетки воздействию перекиси водорода - мощного окислителя, который способствует выработке внеклеточных везикул, содержащих факторы, которые борются со стрессом и способствуют заживлению, и собрали EVs для использования в терапевтических целях.
Внеклеточные везикулы необходимы для межклеточной коммуникации и могут быть использованы в качестве биологических маркеров здоровья и болезни, говорит Боппарт. Предыдущие исследования показали, что они также являются мощными биологическими медиаторами стресса и выздоровления.
"Например, вы можете взять кровь молодых мышей, собрать EVs из крови и ввести их старым мышам, и теперь у них будет более молодой набор признаков, известный как фенотип", - сказала она. "Вы можете взять здоровые EV из крови мыши, ввести их диабетической мыши, и это обратит диабет вспять"
Однако, по словам Бопарт, ни одно исследование не изучало использование EVs для восстановления мышц. Исследователи ввели полученные из перицитов EVs в мышцы молодых и пожилых мышей, которые пережили период длительной мышечной неподвижности в одной из лап и начали снова использовать эти мышцы.
Подход сработал: Мыши, которых лечили стимулированными EVs, восстановили размер скелетных мышечных волокон как у молодых, так и у пожилых мышей. Исследование также впервые показало, что EVs, полученные из мышечных перицитов, производят различные факторы, которые могут бороться с воспалением и окислительным стрессом.
Использование EVs имеет много преимуществ по сравнению с терапией целыми клетками, говорит Боппарт. Клетки нельзя собрать, заморозить и хранить до тех пор, пока они не понадобятся для трансплантации, а EVs - можно. Первые исследования показывают, что у животных не возникает иммунного ответа на введение EVs, но для проверки этих выводов необходимы дополнительные исследования.
Однако исследователи обнаружили разницу в том, как молодые и пожилые взрослые мыши реагировали на стимулированные EVs. У молодых взрослых мышей наблюдалось заметное снижение реактивных форм кислорода, которое не было обнаружено у пожилых мышей. Несмотря на эту разницу, и у молодых, и у пожилых мышей произошло ремоделирование внеклеточного матрикса, который поддерживает структуру и рост мышц, и восстановился размер мышечных волокон по сравнению с теми, кто не получал лечения.
"До этого исследования мы понятия не имели, как работают перициты", - сказал Боппарт. "Мы только знали, что они выделяют полезные факторы, которые, вероятно, помогают процессу восстановления. Теперь мы гораздо лучше понимаем механизм, с помощью которого они это делают. И мы знаем, как стимулировать их, чтобы они делали это лучше"
