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体育锻炼可以改善肌肉中有毒蛋白质的消除

巴西圣保罗大学(USP)的研究人员与美国和挪威的同事一起发表在科学报告上的一项研究表明,缺乏肌肉刺激会导致肌肉细胞中加工不足的蛋白质积聚。因此导致肌肉无力或消瘦。

这是典型的肌肉功能障碍状况,影响老年人或患有坐骨神经损伤的个体,这通常在卧床不起的患者或长时间坐着的工人中得到证实。

通过对诱导性坐骨神经损伤大鼠的测试 - 因此停止接受刺激 - 研究人员发现,这种累积是由自噬受损引起的,自噬是负责识别和去除受损蛋白质和毒素的细胞机器。对受伤前有氧运动训练的一组大鼠的分析使得科学家们证明,体育锻炼可以保持自噬系统的准备并在必要时促进其活动,就像肌肉功能障碍一样。缺乏刺激。

“每日运动使自噬系统敏感,促进肌肉中不起作用的蛋白质和细胞器的消除。去除这些功能失调的成分非常重要;当它们积聚时,它们会变得有毒并导致肌肉细胞受损和死亡,”该大学生物医学科学研究所(ICB-USP)教授,该研究的首席研究员Julio Cesar Batista Ferreira说。

费雷拉提供了一个类比来帮助解释肌细胞自噬。“想象一下,肌肉以类似于冰箱的方式工作,需要电力才能运行。如果这个信号停止,因为你拔下冰箱上的插头或堵塞支配肌肉的神经元,不久之后,你会发现食物中的食物。冰箱和肌肉中的蛋白质将根据其成分以不同的速度开始变质,“由圣保罗研究基金会 - FAPESP支持的研究人员说。

“在这一点上,一种早期预警机制,存在于细胞中但尚未存在于冰箱中,激活了自噬系统,它识别,分离和'焚烧'有缺陷的物质,防止损害的传播。但是,如果肌肉没有接收到正确的电信号长时间,预警机制停止正常工作,这有助于细胞崩溃。“

在破碎的冰箱中被损坏的食物对应于蛋白质,而不是通过有毒聚集体发挥其正常功能,这开始杀死细胞。自噬可以分离这些蛋白质并在溶酶体,细胞内细胞器中破坏它们,降解和回收废物。

“没有自噬,就会发生级联反应,导致细胞死亡,”Juliane Cruz Campos说。坎波斯在博士研究期间开发了科学报告中描述的部分研究。作为该文章的第一作者,她目前在费雷拉的监督下从FAPESP获得奖学金从事博士后研究。

实验 - 方法

在最新的研究中,大鼠接受了坐骨神经结扎手术,产生了与人类坐骨神经压迫相当的效果。它引起的疼痛阻止个体使用受影响的腿,并最终使有关的肌肉减弱和萎缩。

在手术前,将大鼠分成两组。一个人保持久坐不动,另一个人接受运动训练,包括以每周一天五天,每天一小时的最大有氧能力的60%运动。

经过四周的运动训练后,进行了手术,发现坐骨神经损伤引起的肌肉功能障碍在有氧运动组中的侵略性低于久坐组。此时还评估了受影响肌肉的功能和生化参数。

“运动训练增加了自噬通量,从而降低了动物肌肉中功能失调的蛋白质水平。同时,运动改善了肌肉组织的收缩性能,”FAPESP奖学金获得者说。

“运动是一种短暂的压力,在生物体中留下记忆,在这种情况下通过自噬系统,”费雷拉解释说。“当有机体遭受其他类型的压力时,它就能更好地做好应对和对抗效果的准备。”

概念证明

研究人员进行了另外两项实验,旨在更深入地研究运动与自噬之间的联系。一项实验使用小鼠,其中自噬相关基因ATG7在骨骼肌中沉默。

ATG7编码一种蛋白质,负责合成一种叫做自噬体的囊泡,这种囊泡在功能失调的细胞器周围形成,并将它们运送到溶酶体,在那里它们被分解和消化。

该实验验证了自噬在肌肉生物学中的重要性,因为未经过坐骨神经结扎的ATG7敲除小鼠仍显示出肌肉功能障碍。

在另一个实验中,来自坐骨神经损伤大鼠和对照大鼠(没有损伤)的肌肉用称为氯喹的药物治疗,该药物通过提高溶酶体pH(碱度)来抑制自噬,从而防止缺陷蛋白质的降解。

“用药物治疗的对照组动物的肌肉力量测试结果显示,与未治疗组相比,氯喹对大鼠坐骨神经损伤没有影响,证明自噬的抑制对缺乏引起的肌肉功能障碍至关重要。刺激计划,“费雷拉说。

研究人员强调,他们的研究并非旨在寻找治疗坐骨神经痛,这是最常见的疼痛类型之一。该想法是在进一步研究中使用实验模型来理解肌肉功能障碍中涉及的细胞过程。这将有助于开发能够最大限度地减少或扭转当代社会日益严重的问题的新药物和非药物干预措施,即由于缺乏运动导致的肌肉无力和萎缩,尤其是老年人。

“如果我们能够识别出一种选择性地保持自噬系统处于警觉状态的分子,就像在体育锻炼期间发生的情况一样,我们可以开发一种药物,可以给予因缺乏刺激而导致肌肉功能障碍的人费雷拉说,例如肢体不动的患者,长期卧床不起的人,甚至患有[退行性]肌肉疾病的患者。

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