返老還童!?《Science》抑制15-PGDH可恢復老年小鼠肌耐力

2020/12/21
返老還童!?《Science》抑制15-PGDH可恢復老年小鼠肌耐力
美國時間10日,史丹福大學醫學院(Stanford University School of Medicine)的研究顯示,將一種蛋白質15-PGDH的活性降低一個月,可以恢復老年小鼠肌肉質量與肌力,
編譯/李林璦
 
美國時間10日,史丹福大學醫學院(Stanford University School of Medicine)的研究顯示,將一種蛋白質15-PGDH的活性降低一個月,可以恢復老年小鼠肌肉質量與肌力,並讓小鼠可在跑步機上跑更長的時間,而在年輕小鼠中增加15-PGDH的基因表現,會導致年輕小鼠的肌肉萎縮和消減。發表於《Science》上。
 
微生物及免疫學教授Helen Blau表示,經過一個月的治療,老年小鼠的肌力增強15-20%,且其肌肉纖維也像年輕的肌肉纖維一般,對比人類在50歲開始,每十年就會流失10%的肌力來看,這樣的治療非常了不起。
 
肌少症是由衰老導致肌肉結構和功能改變,肌肉纖維收縮、細胞粒線體數量減少,每年約佔美國的醫療支出數十億美元。

 15-PGDH這種蛋白質以前在衰老過程中並不會被討論到,研究人員指出,15-PGDH在老化的肌肉的含量升高,並廣泛在其他組織中表現。
 
研究人員長期以來專注於裘馨氏肌肉失養症(Duchenne Muscular Dystrophy, DMD)與肌肉損傷的研究,發現了前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)可以活化肌肉幹細胞,並透過幹細胞進一步修復受損的肌肉纖維。

因此研究人員便利用PGE2作用於衰老小鼠中,驚訝地發現PGE2不僅增強的幹細胞的再生能力,也同時作用於成熟的肌肉纖維細胞中。
 
而PGE2的濃度則受到15-PGDH的調節,與年輕小鼠相比,老年小鼠的肌肉中15-PGDH的濃度升高,PGE2的濃度降低。
 
研究人員表示,以往我們發現PGE2可以活化肌肉,但其半衰期短,很難轉化成一種療法,但當抑制15-PGDH時,就能讓PGE2濃度提高,改善老年小鼠的肌肉組織。
 
研究人員進一步給予年輕與老年小鼠15-PGDH小分子抑制劑,長達一個月,研究人員發現,在老年小鼠中,只要部分抑制15-PGDH就能讓PGE2的濃度恢復到與年輕小鼠一致,且治療後的老年小鼠肌肉纖維變得更大、更強壯,粒線體數量也增加,其粒線體的功能與狀態趨近於年輕小鼠肌肉中的粒線體。
 
在跑步機的試驗也顯示,經過治療的小鼠可以跑跑步機的時間也更長。
 
研究人員接著進行反向驗證時,也發現在幼鼠中過度表現15-PGDH,會讓幼鼠的肌肉失去力量,且肌肉纖維收縮、虛弱,如同老年小鼠的肌肉一般。
 
最後,研究人員在人類肌小管(myotubes)細胞實驗中發現,PGE2直接作用於肌小管,可增加肌小管的直徑,增加肌小管中的蛋白質合成,而不會作用於其他細胞。
 
Blau表示,調節15-PGDH的方法對肌肉功能有顯著的影響,希望這些研究發現可以改善大眾的健康並增加人們生活品質,我們也將進行更多有關正常衰老期間如何調控15-PGDH濃度與活性的試驗。
 
參考資料:https://medicalxpress.com/news/2020-12-blocking-protein-strength-mice.html
DOI: 10.1126/science.abc8059