Hinweise auf molekulare Veränderungen, die dem mit dem Altern verbundenen Muskelverlust zugrunde liegen – ScienceDaily

Eine der vielen Auswirkungen des Alterns ist der Verlust von Muskelmasse, der bei älteren Menschen zur Behinderung beiträgt. Um diesem Verlust entgegenzuwirken, untersuchen Wissenschaftler des Salk-Instituts Möglichkeiten zur Beschleunigung der Regeneration von Muskelgewebe mithilfe einer Kombination molekularer Verbindungen, die üblicherweise in der Stammzellforschung verwendet werden.

In einer am 25. Mai 2021 veröffentlichten Studie in NaturkommunikationDie Forscher zeigten, dass die Verwendung dieser Verbindungen die Regeneration von Muskelzellen in Mäusen durch Aktivierung der Vorläufer von Muskelzellen, sogenannten myogenen Vorläufern, erhöhte. Obwohl mehr Arbeit erforderlich ist, bevor dieser Ansatz beim Menschen angewendet werden kann, liefert die Forschung einen Einblick in die zugrunde liegenden Mechanismen der Muskelregeneration und des Muskelwachstums und könnte eines Tages sowohl Sportlern als auch alternden Erwachsenen helfen, Gewebe effektiver zu regenerieren.

“Der Verlust dieser Vorläufer wurde mit altersbedingter Muskelentartung in Verbindung gebracht”, sagt Salk-Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte, der leitende Autor der Zeitung. “Unsere Studie deckt spezifische Faktoren auf, die die Muskelregeneration beschleunigen können, und enthüllt den Mechanismus, durch den dies geschah.”

Die in der Studie verwendeten Verbindungen werden nach dem japanischen Wissenschaftler, der sie entdeckt hat, oft als Yamanaka-Faktoren bezeichnet. Yamanaka-Faktoren sind eine Kombination von Proteinen (sogenannte Transkriptionsfaktoren), die steuern, wie DNA zur Translation in andere Proteine ​​kopiert wird. In der Laborforschung werden sie verwendet, um spezialisierte Zellen wie Hautzellen in pluripotentere stammzellähnliche Zellen umzuwandeln, was bedeutet, dass sie in der Lage sind, viele verschiedene Zelltypen zu werden.

“Unser Labor hat zuvor gezeigt, dass diese Faktoren Zellen verjüngen und die Geweberegeneration bei lebenden Tieren fördern können”, sagt der Erstautor Chao Wang, ein Postdoktorand im Izpisua Belmonte-Labor. “Aber wie das passiert, war bisher nicht bekannt.”

Die Muskelregeneration wird durch Muskelstammzellen, auch Satellitenzellen genannt, vermittelt. Satellitenzellen befinden sich in einer Nische zwischen einer Schicht aus Bindegewebe (Basallamina) und Muskelfasern (Myofasern). In dieser Studie verwendete das Team zwei verschiedene Mausmodelle, um die muskelstammzellspezifischen oder nischenspezifischen Veränderungen nach Zugabe von Yamanaka-Faktoren zu bestimmen. Sie konzentrierten sich auf jüngere Mäuse, um die Auswirkungen der altersunabhängigen Faktoren zu untersuchen.

In dem Myofaser-spezifischen Modell fanden sie heraus, dass das Hinzufügen der Yamanaka-Faktoren die Muskelregeneration bei Mäusen beschleunigte, indem die Spiegel eines Proteins namens Wnt4 in der Nische reduziert wurden, was wiederum die Satellitenzellen aktivierte. Im Gegensatz dazu aktivierten Yamanaka-Faktoren im satellitenzellspezifischen Modell keine Satellitenzellen und verbesserten die Muskelregeneration nicht, was darauf hindeutet, dass Wnt4 eine wichtige Rolle bei der Muskelregeneration spielt.

Laut Izpisua Belmonte, der den Roger Guillemin-Lehrstuhl innehat, könnten die Beobachtungen aus dieser Studie letztendlich zu neuen Behandlungen führen, indem sie auf Wnt4 abzielen.

“Unser Labor hat kürzlich neuartige Gen-Editing-Technologien entwickelt, mit denen die Muskelregeneration nach einer Verletzung beschleunigt und die Muskelfunktion verbessert werden kann”, sagt er. “Wir könnten diese Technologie möglicherweise verwenden, um entweder die Wnt4-Spiegel im Skelettmuskel direkt zu senken oder die Kommunikation zwischen Wnt4 und Muskelstammzellen zu blockieren.”

Die Forscher untersuchen auch andere Möglichkeiten zur Verjüngung von Zellen, einschließlich der Verwendung von mRNA und Gentechnik. Diese Techniken könnten schließlich zu neuen Ansätzen führen, um die Regeneration von Gewebe und Organen zu fördern.

Quelle der Geschichte:

Materialien zur Verfügung gestellt von Salk Institute. Hinweis: Der Inhalt kann nach Stil und Länge bearbeitet werden.

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