М'язи з віком жертвують силою заради захисту клітин

З віком м'язи слабшають, і довго здавалося, що це просто поломка. Дослідники з Копенгагенського університету показали інше: частина вікових змін у м'язах - це захисна перебудова, якою клітини рятують себе ціною сили.

Роботу очолила команда Центру фундаментальних метаболічних досліджень NNF при Копенгагенському університеті разом з колегами з Університету Південної Данії та понад 20 інших установ. Результати опублікував журнал Nature Aging.

У центрі уваги опинилася кардіоліпін - особлива жирова молекула, що сидить у внутрішній мембрані мітохондрій. Саме вона тримає складчасту будову цієї мембрани, від якої залежить вироблення енергії у клітині.

Молекула, якої з віком стає менше

Вчені виявили, що рівень кардіоліпіну у мітохондріях м'язів падає з віком і при хворобах - і у мишей, і у людей. Разом з цим мітохондрії деформуються і гірше виконують свою роботу.

Щоб перевірити, чи є це падіння причиною, а не просто супутником старіння, команда штучно знизила кардіоліпін у молодих мишей. Результат повторив картину природного старіння майже один в один.

М'язові волокна тварин почали переходити зі швидкого типу на повільний. Швидкі волокна дають потужні різкі рухи, але швидко втомлюються, а повільні працюють довго і тримаються саме на мітохондріях.

Цей зсув давно помічали і у літніх людей, і при хворобах, що виснажують м'язи, але він виглядав загадкою. Навіщо тканині дедалі більше спиратися на систему вироблення енергії, яка сама з роками працює дедалі гірше?

Без кардіоліпіну мітохондрії не лише виробляють мало енергії. Вони гірше роблять хімічні сигнали і будівельні матеріали, без яких клітина не може нормально жити, тож втрата молекули б'є одразу по кількох процесах.

Найсильніший результат дало відновлення молекули. Коли кардіоліпін повернули лише приблизно до двох третин нормального рівня, виснаження м'язів почало відступати, а передчасна загибель хворих тварин припинилася повністю.

Сила як плата за безпеку

Подальші досліди пояснили, навіщо м'язам така перебудова. Коли кардіоліпіну бракує, пошкоджені мітохондрії викидають багато активних форм кисню - агресивних молекул, здатних руйнувати структури клітини.

Саме ці молекули, як з'ясувалося, і запускають перехід волокон до повільного типу. Коли клітинам з нестачею кардіоліпіну дали антиоксидант, перебудова слабшала, бо зникав сам сигнал тривоги.

Координує відповідь білок ERRγ, який наказує клітинам перебудувати мітохондрії і змінити характер волокон. Коли цей білок загальмували у клітинах в лабораторії, перехід між типами волокон зупинився повністю.

Перебудовані волокна захищаються хитро. Вони забирають з крові помітно більше глюкози, але витрачають її не на енергію, а на виробництво власних антиоксидантів, якими гасять шкоду від активних форм кисню.

Перший автор роботи, доцент Фабіан Фінгер, формулює це прямо: перемикання волокон - це не відмова м'яза, а обмін потужності на захист. Тому втручання може зашкодити: миші, яким дали антиоксиданти проти активних форм кисню, почувалися гірше, а не краще.

Куди це може привести лікування

Старший автор, доцент Захарі Герхарт-Хайнс, наголошує на обнадійливому моменті. Навіть часткове відновлення кардіоліпіну повернуло м'язи до життя, тож повного відновлення для ефекту, схоже, не потрібно.

Способи впливати на цю молекулу вже існують. Препарат еламіпретид, створений для стабілізації кардіоліпіну, нещодавно отримав прискорене схвалення у США для синдрому Барта - рідкісної спадкової хвороби, хоча його дія проти звичайної вікової слабкості ще невідома.

Другою мішенню може стати сам білок ERRγ. Він належить до родини ядерних рецепторів, на які вже націлено від десяти до п'ятнадцяти відсотків схвалених у США ліків малих молекул, а активатори цього білка вивчають у доклінічних роботах для інших задач.

Логіка майбутньої терапії при цьому неочевидна. Якщо перебудова волокон захищає клітини, то просто вимкнути її - значить залишити м'яз беззахисним, тому науковці говорять не про блокування захисту, а про усунення його причини або про підтримку здорової адаптації.

Автори тверезо окреслюють межі висновків. Захисний механізм і зворот виснаження показані на мишах, а людський матеріал лише підтвердив, що кардіоліпін з віком падає і у наших м'язах.

Проте картина старіння м'язів тепер інша. Слабкість, що приходить з роками, частково є ціною, яку тіло свідомо платить за виживання клітин, і саме у цій платі наука бачить точку, де майбутні ліки зможуть допомогти без шкоди.