Science重磅揭示:抑制這種分子,或可逆轉肌肉衰老

2020-12-20 騰訊網

骨骼肌佔人體質量的40％。隨著年齡的增長，骨骼肌會發生結構和功能變化，50歲之後人體每十年平均會損失15-30％的肌肉質量，肌肉強度也會急劇下降。這種瀰漫性肌肉萎縮和力量喪失的肌肉減少症不僅降低了老年人的生活質量，也產生了沉重的醫療負擔。然而目前仍尚無延緩或逆轉肌肉減少症的治療靶點和批准的有效療法。

近日，來自美國史丹福大學的研究人員在《Science》上發表了題為Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength的研究成果，其發現，將一種15-PGDH蛋白質的活性降低一個月，即可以恢復衰老肌肉的質量和力量。相反的是，在年輕小鼠中增加這種蛋白質的表達則會導致其肌肉萎縮。

DOI:10.1126/science.abc8059

衰老過程中，骨骼肌功能的喪失主要是由於細胞與細胞間的相互作用及與炎症，蛋白質更新和線粒體功能有關的細胞信號通路異常引起的。前期研究中，研究人員發現有一種叫做前列腺素E2（PGE2）的分子可以激活肌肉乾細胞（MuSCs），對受損肌肉纖維的修復和再生至關重要。其猜測，PGE2可能也會作用於成熟的肌肉肌纖維，起到維持肌肉組織動態平衡的作用。

研究人員首先檢測了老年骨骼肌的前列腺素組成，發現其PGE2的水平的確出現了下降。而由於PGE2會被前列腺素降解酶15-PGDH所降解，研究人員檢測了其在老年骨骼肌中的水平和活性，發現15-PGDH的比活性不僅在老年骨骼肌中升高，在老年心臟，皮膚，脾臟和結腸組織中也升高，此外，與年輕人相比，老年肌肉中15-PGDH的 mRNA和蛋白質水平也顯著增加。這表明，15-PGDH是導致老年肌肉中前列腺素水平下降的潛在驅動因素。

PGE2降解酶15-PGDH的活性升高與衰老相關

像人類一樣，衰老的小鼠也會表現出肌肉減少症。研究人員推測，或許可以通過抑制15-PGDH使PGE2水平升高，進而改善老年小鼠的肌肉萎縮。其使用15-PGDH的特異性抑制劑SW處理老年小鼠，發現治療一個月後，老年肌肉中15-PGDH的比活性顯著降低，PGE2水平隨之升高，與年輕肌肉相當。此外，經SW治療的老年小鼠的肌纖維橫截面積、肌肉質量和肌肉力量以及耐力均顯著增加，這表明系統性降低15-PGDH活性足以抵消老年小鼠的骨骼肌萎縮並使其肌肉功能增強。

抑制15-PGDH可以誘導老年肌肉中肌肉質量和力量增加

如果15-PGDH在衰老肌肉的功能喪失中確實起主要作用，那麼其在幼鼠肌肉中的過表達將會對肌肉功能產生有害影響。研究人員對此進行了驗證，發現在年輕小鼠肌肉中過表達15-PGDH後，肌肉強度出現降低，而持續表達僅一個月就會使成年幼鼠的肌肉質量的損失，單個肌纖維的平均橫截面積和肌肉力量均顯著下降，肌肉萎縮的標誌物也發生明顯上調。而使用SW處理則可使得15-PGDH過表達小鼠的肌肉質量和力量得以恢復。

End

參考資料：

[1] Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme 15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength.

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