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Sarcopenia: lo studio rivela la tabella di marcia del declino muscolare con l’età

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Sarcopenia. Doctor holds a business card in his hand. Text is on the sign. Close up.

Una tabella di marcia completa del declino muscolare con l’età nei topi rivela possibili nuovi bersagli per i trattamenti, inclusa la molecola Klotho

Gli scienziati hanno prodotto una tabella di marcia completa dell’invecchiamento muscolare nei topi che potrebbe essere utilizzata per trovare trattamenti che prevengono il declino della mobilità e della funzione muscolare, secondo un rapporto pubblicato oggi su eLife .

Lo studio rivela quali molecole nel muscolo sono più significativamente alterate nelle diverse fasi della vita e mostra che una molecola chiamata Klotho, quando somministrata a topi in età avanzata, ma non molto vecchia, è stata in grado di migliorare la forza muscolare.

La perdita di massa e funzione muscolare scheletrica legata all’età, chiamata sarcopenia, è associata a perdita di mobilità e aumento del rischio di cadute. Tuttavia, sebbene gli scienziati sappiano come la sarcopenia influenzi l’aspetto e il comportamento dei tessuti muscolari, i meccanismi molecolari alla base della sarcopenia rimangono poco conosciuti. Gli attuali trattamenti per la sarcopenia comportano in gran parte la prescrizione di attività fisica o modifiche dietetiche, e questi hanno mostrato un moderato successo.

“Sebbene non ci siano ancora trattamenti comprovati per la sarcopenia, ci sono alcuni trattamenti farmaceutici che entrano in studi clinici. È interessante notare che molti di questi agiscono su meccanismi che coinvolgono anche una proteina chiamata Klotho”, afferma il co-primo autore Zachary Clemens, dottorando presso il Dipartimento of Environmental and Occupational Health, University of Pittsburgh, Pennsylvania, USA. “Le prove suggeriscono che i livelli di Klotho diminuiscono gradualmente con l’età, quindi volevamo verificare se l’integrazione con Klotho potesse attenuare lo sviluppo della sarcopenia”.

Il team ha innanzitutto caratterizzato e confrontato i cambiamenti nella struttura, nella funzione e nell’attività genica nel muscolo scheletrico nel corso della vita dei topi. Hanno raggruppato i topi in quattro categorie di età – giovani, di mezza età, anziani e anziani – e hanno esaminato il peso muscolare, il tipo di fibre muscolari, se i muscoli avevano accumulato grasso e la funzione dei muscoli scheletrici. Sebbene i topi anziani presentassero una lieve sarcopenia, le caratteristiche cliniche comuni della sarcopenia erano presenti solo nei topi più vecchi.

Successivamente, hanno esaminato i cambiamenti nell’attività dei geni muscolari e hanno scoperto una progressiva interruzione dei geni noti per essere associati ai segni dell’invecchiamento dai topi giovani a quelli più vecchi.

“Ad oggi, la maggior parte degli studi sul muscolo scheletrico si è concentrata sull’identificazione di percorsi specifici associati alla sarcopenia per identificare un meccanismo molecolare legato alla condizione”, spiega il co-primo autore Sruthi Sivakumar, dottorando presso il Dipartimento di Bioingegneria, Università di Pittsburgh. “Abbiamo impiegato un approccio integrativo, in cui abbiamo creato una rete convertendo i livelli di espressione genica in interazioni proteina-proteina, e poi abbiamo studiato come questa rete di interazione è cambiata nel tempo”.

Da questa rete, il team ha determinato l ‘”entropia di rete” delle cellule muscolari come mezzo per stimare la perdita di ordine molecolare all’interno del sistema nel tempo. Hanno trovato la maggiore differenza nell’ordine tra i gruppi di giovani e anziani (a quel punto ha raggiunto la massima entropia), con poca differenza tra i topi vecchi e quelli più vecchi. Inoltre, quando hanno esaminato i dati sui geni del muscolo umano di diversi gruppi di età, hanno visto che l’entropia ha raggiunto il livello più basso nella quarta decade di vita, dopodiché l’entropia è aumentata. Questo è stato di interesse per il team poiché la quarta decade di vita è il momento in cui la sarcopenia spesso inizia a svilupparsi.

Successivamente, hanno esaminato se la somministrazione di Klotho ai topi avrebbe effetti benefici sulla guarigione muscolare dopo l’infortunio. Hanno scoperto che l’applicazione di Klotho dopo un infortunio muscolare ha ridotto le cicatrici e aumentato le strutture associate alla produzione di forza negli animali. I topi feriti che hanno ricevuto Klotho avevano anche una migliore funzione muscolare – come contrazioni muscolari e produzione di forza – e la loro resistenza su tutto il corpo è migliorata di due volte.

Infine, il team ha esaminato se somministrare ai topi Klotho potesse invertire il calo correlato all’età nella qualità e nella funzione muscolare. Hanno scoperto che la somministrazione di Klotho ha portato ad alcuni miglioramenti nei vecchi topi: la produzione di forza è stata migliorata del 17% e la resistenza quando si sostiene tutto il peso corporeo è stata del 60% maggiore rispetto ai topi senza trattamento. Ma questo è stato visto solo nei vecchi topi e non negli animali più vecchi. Ulteriori indagini hanno dimostrato che Klotho ha influenzato i geni associati ai segni dell’invecchiamento in tutti i gruppi di età, ma che i topi più vecchi hanno mostrato una risposta genica disregolata.

“I nostri dati suggeriscono che il trattamento con Klotho può essere più efficace nel rallentare la progressione della sarcopenia in un momento precedente, piuttosto che nel salvare la malattia avanzata legata all’età, nel qual momento le risposte geniche sembrano essere più casuali”, conclude l’autore senior Fabrisia Ambrosio, Professore Associato presso il Dipartimento di Medicina Fisica e Riabilitazione, Università di Pittsburgh. “Sarà interessante negli studi futuri determinare se l’aumento dei livelli di Klotho in giovane età potrebbe prevenire il declino muscolare in età avanzata, e persino più vecchia”.

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Questo studio sarà pubblicato come parte di “Aging, Geroscience and Longevity: A Special Issue” di eLife . Per visualizzare il numero speciale, vedere https: / elifesciences. org / collections / 6d673315 / aging-geroscience-and-longevity-a-special-issue .

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