Скелетные мышцы часто начинают разрушаться на относительно ранних этапах старения. Со временем это может привести к потере силы, усилению рубцевания, накоплению жира в мышечной ткани и уменьшению количества быстрых мышечных волокон, которые обеспечивают быстрые и мощные движения.
Исследователи под руководством профессора Рюити Тацуми с сельскохозяйственного факультета Университета Кюсю выявили молекулу, которая может защищать и усиливать важный сигнал, участвующий в восстановлении мышц. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Исследование посвящено фактору роста гепатоцитов, или HGF, — белку, который способствует восстановлению скелетных мышц. В нормальных условиях HGF остается неактивным в структурной сети, окружающей мышечные волокна. При повреждении мышечной ткани или ее механической стимуляции HGF высвобождается. Затем он связывается с рецепторами c-met на сателлитных клетках — стволовых клетках, отвечающих за поддержание и восстановление скелетных мышц. Этот сигнал выводит клетки из неактивного состояния, позволяя им размножаться, созревать и участвовать в восстановлении поврежденных мышечных волокон.
С возрастом эта система восстановления может давать сбои. Предыдущие исследования этой группы ученых показали, что HGF может подвергаться химической модификации, известной как нитрование. В ходе этого процесса нитрогруппа присоединяется к двум участкам белка — Y198 и Y250. Эти участки расположены в той же области, с помощью которой HGF связывается с рецептором c-met.
После нитрования HGF уже не может эффективно связываться с рецептором. Исследователи сравнивают поврежденный белок с заржавевшим ключом, который больше не подходит к замку. Эта потеря функции может быть одной из основных причин атрофии мышц и снижения их регенерации у пожилых людей.
“HGF не обязательно исчезает с возрастом, он может подвергаться химическим изменениям после синтеза. Это натолкнуло нас на мысль о том, что соединение с сильными антиоксидантными свойствами может защитить HGF, предотвращая нитрование или компенсируя вызванную им функциональную потерю”.
Ученые исследовали два соединения с сильными антиоксидантными свойствами: трисульфид глутатиона (GSSSG) и трисульфид липоевой кислоты (LASSS). Оба являются трисульфидами, классом молекул, содержащих три последовательно соединенных атома серы. Эти соединения вызывают растущий интерес в фармацевтических исследованиях из-за их отличительного химического состава и способности участвовать в окислительно-восстановительных реакциях.
Ранние эксперименты показали, что как GSSSG, так и LASSS снижают нитрование в точках Y198 и Y250 в HGF. Однако ни одно из соединений полностью не восстанавливало способность белка связываться с его рецептором.
Затем исследователи увеличили молярное соотношение HGF и трисульфида с 1:4000 до 1:8000. Более высокая концентрация привела к неожиданному результату. Когда HGF был смешан с LASSS, его способность связываться с c-met возросла более чем в два раза по сравнению с необработанным HGF. Белок также стал более устойчивым к потере функции, вызванной нитрованием, особенно при Y198. Это улучшение было замечено только при использовании LASSS. GSSSG не произвела такого же эффекта.
“Это превзошло наши ожидания. Мы знали, что трисульфиды обладают разнообразными биологическими функциями, но мы никогда не ожидали, что простое смешивание HGF с LASSS даст такой поразительный эффект. Это говорит нам о том, что LASSS не просто нейтрализует активные молекулы. Он может напрямую взаимодействовать с HGF и вызывать незначительные структурные изменения, создавая улучшенную форму "Super HGF", которая сильнее связывает c-met и сопротивляется нитрованию”.
Полученные данные свидетельствуют о том, что LASSS могут непосредственно изменять структуру HGF в благоприятную сторону. Вместо того, чтобы действовать только как антиоксидант, это соединение может создавать более активную форму белка, которая более прочно связывается со своим рецептором, сопротивляясь химическому повреждению.
Чтобы определить, может ли защитный эффект проявляться и в живых тканях, команда испытала LASSS на мышах с мышечной атрофией, вызванной подвешиванием хвоста. У мышей, получавших LASSS перед процедурой, уровень нитрозамина в тканях был значительно ниже, чем у мышей, не получавших препарат. И снова GSSSG не обеспечил ощутимой защиты. Эти результаты показывают, что благотворное влияние LASSS не ограничивается лабораторными экспериментами с изолированными белками.
Однако для определения безопасности и эффективности LASSS in vivo потребуются дополнительные исследования на стареющих животных.
Это открытие может способствовать разработке новых подходов к восстановлению мышечной ткани в процессе старения, при длительном постельном режиме и других состояниях, связанных с длительным отсутствием физической активности. Исследователи полагают, что влияние LASSS на фактор роста гепатоцитов может быть одинаковым у разных видов, включая людей и домашних животных, таких как кошки и собаки. В будущем этот подход может помочь людям сохранять силу, независимость, качество жизни и дольше оставаться здоровыми с возрастом.
Университет Кюсю. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
