Микроорганизмы, живущие в кишечнике, могут способствовать росту и функционированию мышц, открывая новые двери для вмешательств при возрастной потере скелетной мускулатуры, обнаружила международная исследовательская группа под руководством Технологического университета Наньян, Сингапур (NTU Singapore).
Посредством серии силовых и двигательных упражнений, проведенных на мышах, команда, состоящая из исследователей из Сингапура, Швеции, Швейцарии, Франции, Великобритании, США и Австралии, обнаружила, что у мышей с кишечными микробами более сильные скелетные мышцы, которые могут производить больше энергии по сравнению с мышами без кишечных микробов, известными как мыши без микробов.
Все виды, включая людей, имеют множество микробных видов, живущих внутри них. Те, что выстилают кишечник, играют важную роль в функциях организма, от обмена веществ до иммунной системы.
Доказательства связи между кишечными микробами и массой скелетных мышц были подтверждены, когда международная исследовательская группа пересадила кишечные микробы от стандартных лабораторных мышей стерильным мышам. Рост мышц и функция стерильных мышей были частично восстановлены после трансплантации.
Результаты указывают на новый потенциальный метод борьбы с возрастной потерей скелетных мышц путем изменения микробного состава кишечника.
Исследование, опубликованное в журнале Science Translational Medicine в июле, также может проложить путь для важных исследований, касающихся развития, роста и формирования функциональной нервно-мышечной связи.
Профессор Свен Петтерссон из Медицинской школы Ли Конг Чиана NTU, который руководил исследованием, сказал: «Эти результаты еще больше подтверждают растущее количество доказательств того, что кишечные микробы играют важную роль в охране здоровья человека, и дают новое представление о мышцах». массовое поддержание относительно старения. Учитывая, что здоровое старение является одной из основных целей здравоохранения для стареющего населения Сингапура, эти результаты обнадеживают. Они закладывают основу для будущих исследований, которые оценивают, как микробы и их метаболиты могут быть потенциальными объектами вмешательства для улучшения силы скелетных мышц у пожилых людей, особенно в таких странах, как Сингапур, с быстро стареющим населением».
Новое понимание нервно-мышечной связи
Исследование также пролило свет на возможную связь между кишечными микробами и связью между нервами и мышцами.
Исследователи обнаружили, что у стерильных мышей снижены уровни ключевых белков, необходимых для сборки и функционирования нервно-мышечного соединения - химической структуры, которая позволяет двигательной нервной клетке связываться со скелетными мышечными волокнами. Эти соединения позволяют передавать сигналы к мышечным волокнам, вызывая мышечное сокращение.
Пересадка кишечных микробов стерильным мышам частично восстановила экспрессию этих ключевых белков до уровня, наблюдаемого у мышей с кишечными бактериями.
Профессор Петтерссон сказал: «Несмотря на то, что необходимы дополнительные эксперименты, чтобы полностью понять механизмы, лежащие в основе мышечной атрофии и дисфункции нервно-мышечного соединения у стерильных мышей, представленные здесь результаты позволяют провести важные и интересные будущие исследования, имеющие отношение к развитие мышц, рост и формирование функциональной нервно-мышечной связи."
Понимание механизма скелетных мышц
Чтобы изучить влияние кишечных микробов на массу скелетных мышц и мышечную атрофию, то есть истощение или потерю мышечной ткани, профессор Петтерссон и его команда провели три набора тестов с физической нагрузкой на обеих мышах с кишечными микробами и микробами. свободные мыши без следов микробов в них.
В тесте с отягощениями каждую мышь заставляли брать гирю весом 26 г, чтобы проверить, сможет ли она удерживать ее в течение трех секунд. Те, кому это удалось, затем перешли к следующим пяти весам, от 33 до 100 г.
Исследователи также наблюдали за движениями мышей в течение часа на открытом воздухе, чтобы измерить общее расстояние, которое они преодолели, и количество времени, которое мыши провели, стоя на задних лапах.
Мыши также бегали по беговой дорожке с постепенно увеличивающейся скоростью от 0 до 15 метров в минуту, а затем поддерживали постоянную скорость.
При обследовании исследовательская группа обнаружила, что помимо снижения массы скелетных мышц и повышенной экспрессии генов, связанных с мышечной атрофией, скелетные мышцы стерильных мышей также демонстрировали проблемы с функцией и образованием новых митохондрий. чья роль заключается в расщеплении питательных веществ с образованием энергии для клеточной активности.
Но когда исследователи пересадили кишечные микробы от мышей стерильным мышам, они обнаружили, что у этих мышей частично восстановились рост и функция мышц, а признаки мышечной атрофии уменьшились.
Исследование основано на более ранних исследованиях профессора Петтерссона о том, как кишечные микробы влияют на развитие мозга, целостность гематоэнцефалического барьера и общее поведение, связанное с тревогой и страхом.
Профессор микробиологии Ван Юэ из Сингапурского агентства по науке, технологиям и исследованиям (ASTAR), который не участвовал в исследовании, сказал, что это открытие вдохновит ученых и клиницистов на изучение взаимосвязи между микробным составом микробиота и состояние скелетных мышц человека.
Это направление исследований приведет к новым способам поддержания или улучшения мышечной массы, силы и функции путем изменения микробного состава в кишечнике. Ожидается, что такие стратегии найдут широкое применение в решении проблем со здоровьем, связанных с мышцами. «Одной из областей с огромным потенциалом является отсрочка или обращение вспять возрастной саркопении (потеря массы и силы скелетных мышц в результате старения)», - добавил директор по исследованиям Института молекулярной и клеточной биологии ASTAR