Раскрыт главный парадокс стареющих мышц
Наши мышцы состоят из пучков волокон двух типов. Одни — быстрые, рассчитанные на короткие мощные усилия, но быстро утомляющиеся. Другие — медленные, созданные для выносливости и изобилующие митохондриями. С возрастом мышцы слабеют, а митохондрии в них — «энергетические станции клетки» — работают хуже. При этом сильнее зависящих от них медленных волокон становится больше. Похожий парадокс наблюдается и при многих заболеваниях, ведущих к мышечной атрофии.
Молекулярные биологи раскрыли эту загадку в экспериментах на мышах, результатами которых поделились на страницах Nature Aging. Они обнаружили, что с возрастом и при болезнях в митохондриях мышц мышей и человека снижается уровень кардиолипина.
Кардиолипин встречается почти исключительно во внутренней мембране митохондрий и важен для их уникальной складчатой структуры. Потеря этого фосфолипида деформирует митохондрии и нарушает их работу.
Искусственное снижение уровня кардиолипина у молодых мышей воссоздало картину, наблюдаемую при старении — быстрые волокна стали заменяться медленными. Частичное восстановление — примерно до двух третей от нормы — приостановило мышечную атрофию и предотвратило раннюю гибель животных. Ученые пришли к однозначному выводу: потеря кардиолипина — причина, а не следствие старения мышц.
Дальнейшее углубление в механизмы этого процесса раскрыло, почему так происходит. Лишаясь кардиолипина, митохондрии производят гораздо больше повреждающих клетки активных форм кислорода (АФК). Медленные волокна лучше от них защищены за счет сахара — что удалось проследить по меченым молекулам глюкозы. АФК — это еще и биохимический сигнал. Они активируют белок ERRγ (рецептор, связанный с эстрогеном, гамма), который запускает перестройку волокон.
«Переключение волокон — это не отказ мышцы, а обмен мощности на защиту. Именно поэтому вмешательство в этот процесс может дать обратный эффект — когда мы давали мышам антиоксиданты, чтобы убрать АФК, их мышцы чувствовали себя хуже, а не лучше», — говорит ведущий автор Фабиан Фингер из Копенгагенского университета.
Результаты опытов на мышах отчасти подтвердили на образцах мышечной ткани человека — в них тоже с возрастом снижается содержание кардиолипина. Препарат для его стабилизации уже одобрен, он разрабатывался для лечения редкого генетического заболевания — синдрома Барта.
Перспективной мишенью может быть и ERRγ. Он принадлежит к классу молекул под названием ядерные рецепторы, на которые нацелено примерно 10–15% всех одобренных FDA низкомолекулярных лекарств, а активаторы ERRγ уже проходят доклинические испытания по другим показаниям.
«Лично меня радует, что даже частичного восстановления кардиолипина хватило, чтобы вернуть мышцы в норму», — доволен молекулярный биолог Зак Герхарт-Хайнс, руководивший исследованием.
Дальнейшие изыскания покажут, как эффективнее и безопаснее замедлять старение мышц — воздействием на кардиолипин или на ERRγ, добавил он.
