Медикамент помага за възстановяване на мускулната маса и сила в напреднала възраст

Учени от Станфорд откриват, че малка молекула, която възстановява нарушената връзка между нервите и мускулните влакна, подобрява силата при възрастни или претърпели нараняване лабораторни мишки.

Герозим – ензимът, отговорен за загубата на мускулна сила при възрастните хора

Молекулата блокира активността на ензима 15-PGDH (герозим), който се свързва със стареенето и се натрупва в мускулите с напредването на възрастта. Според изследването нивата на герозима в мускулите започват да се покачват след увреждане на нерв и обикновено са завишени в мускулните влакна на хора, които страдат от невромускулни заболявания.

Това е първото изследване, което разкрива, че увредените двигателни неврони – нервите, свързващи гръбначния стълб с мускулите, могат да се регенерират в отговор на медикаментозно лечение, а загубената сила и мускулна маса – да се възстановят поне частично. Екипът смята, че, ако клиничните изпитания върху хора постигнат сходни резултати като при мишките, използваният медикамент би могъл да се превърне в ефективно средство за предпазване от загуба на мускулна сила вследствие на стареене или заболяване*. Не е изключено лекарството да ускори възстановителния процес при пациенти с травма или нараняване.

Професорът по микробиология и имунология Хелън Блау споделя: „Имаме остра нужда от нови терапии, с които да помогнем на възрастните хора и на тези, които са претърпели травма, да възвърнат поне част от силата си. За първи път откриваме лекарство, което повлиява едновременно мускулните фибри и двигателните неврони, като ги стимулира да се съкращават, с цел по-бързо оздравяване и възстановяване на мускулната маса.“

Проф. Блау е старши автор на изследването, което е публикувано онлайн на 11.10.2023 г. в списание Science Translational Medicine.

Методи за възстановяване на силата

През 2021 г. екипът на Блау откри, че блокирането на ензима 15-PGDH в 24-месечни лабораторни мишки значително подобрява силата на задните им крака и издръжливостта им, докато бягат по въртележка за мишки. За справка, обикновено лабораторните мишки живеят 26-30 месеца. Тогава експертите обаче не успяват да проследят механизма, по който протича самият процес.

Ролята на невромускулните връзки

По време на най-новото си проучване учените установяват, че благоприятният ефект се дължи на възстановените синапси между нервите и мускулите. Благодарение на тези невромускулни връзки мозъкът изпраща сигнал до мускулите, че трябва да се свият, което ни помага например да вдигнем без усилия чаша вода, да изтичаме до пощенската кутия или да вдигнем бебето, за да го сложим в столчето за кола. С напредването на възрастта част от връзките обаче прекъсват, което води до по-слабо съкращаване на мускулите и евентуално до тяхната атрофия.

Има и други фактори, от които зависи нормалното функциониране на невромускулните връзки (синапсите) – липсата на физическа активност заради заболяване или нараняване, както и болести като спинална мускулна атрофия и амиотрофична латерална склероза.

>>> Протеинът neurturin предпазва мускулните влакна от дегенерация

Връзка между молекулата PGE2 и герозима 15-PGDH

Предходното проучване на учените от лабораторията на Блау сочи, че молекулата PGE2 играе ключова роля за правилното функциониране на стволовите клетки в мускулните влакна, от които зависи възстановяването на мускулите след микроразкъсване при тренировка например и повторното натрупване на загубена мускулна маса.

Заключенията на екипа гласят, че нивата на герозима 15-PGDH, който разрушава молекулата PGE2, се повишават в мускулите с напредването на годините и че загубата на сила при хората в напреднала възраст може да бъде предотвратена чрез блокиране работата на герозима.

Проф. Блау пояснява още, че PGE2 е неизменна част от естествения механизъм за възстановяване на тялото и нивата й в мускулите обикновено се увеличават след травма, именно за да се стимулира оздравителният процес. Целта на експеримента е да се разкрие връзката между възрастта, повишаването на нивата на ензима 15-PGDH и разрушаването на PGE2.

Концентрацията на вредния герозим се покачва при липсващ или увреден нерв

Известно е, че нервите в мускулите се увреждат в процеса на стареене при хората и животните. Въпросът, който изследователите си задават, е дали именно увреждането и загубата на нерви не е причина за повишаване нивата на ензима 15-PGDH.

Проф. Блау допълва: „Открихме, че когато срежем нерв, който стимулира мускулите на крака на мишката, концентрацията на 15-PGDH се покачва бързо и значително. Изненадани бяхме и от факта, че, когато лекуваме животните с медикамент, който спира работата на 15-PGDH, нервът се възстановява и осъществява по-бърз контакт с мускула, в сравнение с контакта при контролните животни. В резултат мишките възвръщат по-бързо предишната си сила.“

Допълнителни експерименти разкриват, че медикаментозното лечение възстановява синапсите, прекъснати заради стареене, и увеличава мускулната сила и функция при възрастни лабораторни мишки.

>>> Изкуствено създадени мускулни стволови клетки възстановяват увредена мускулна тъкан

Струпвания на герозима в мускулите на пациенти с невромускулни заболявания

Учените се натъкват и на трудно забележими струпвания на 15-PGDH в мускулните фибри на хора с невромускулни заболявания, което означава, че герозимът може би играе роля за тяхното развитие.

Станфордският екип възнамерява да проучи на молекулно ниво как точно блокирането на ензима 15-PGDH стимулира растежа на невроните. Компанията Epirium Bio, основана от проф. Блау, разработва подобни на използваните при мишките лекарства, които обаче са подходящи за приложение върху хора.

Експертът разкрива, че една от следващите стъпки на колегите й ще е да проучи дали блокирането на 15-PGDH при пациенти със спинална мускулна атрофия и амиотрофична латерална склероза би довело до възстановяване на загубена мускулна сила, ако се комбинира с генна терапия или друга форма на лечение. „Развълнувани сме, че имаме шанс да подобрим по някакъв начин функцията на мускулите им и да стимулираме растежа на двигателните неврони“, признава Блау. 

* Mohsen A. Bakooshli et al, Regeneration of neuromuscular synapses after acute and chronic denervation by inhibiting the gerozyme 15-prostaglandin dehydrogenase, Science Translational Medicine. 2023.