Könnten Darmmikroben der Schlüssel zur Überwindung des Muskelverlusts im Alter sein?
Neue Untersuchungen an Mäusen legen nahe, dass Darmmikroben eine Rolle bei der Regulierung von Muskelmasse und -funktion spielen.
Die Ergebnisse liefern nicht nur neue Hinweise darauf, wie Muskeln funktionieren, wachsen und sich entwickeln, sondern auch darauf, wie sie mit den Nerven kommunizieren, die die Bewegung steuern.
Die Enthüllungen weisen auch auf mögliche neue Wege hin, um den Verlust an Muskelmasse und Kraft zu bekämpfen, der typischerweise mit dem Altern einhergeht.
Wissenschaftler der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur leiteten die internationale Studie, die kürzlich in einer Studie vorgestellt wurde Wissenschaftliche translationale Medizin Papier.
Sie verglichen Kraft und Bewegung bei Mäusen, als sie im Labor eine Reihe von Übungen absolvierten.
Einige der Mäuse waren keimfrei und hatten keine Darmmikroben oder Mikrobiota, während der Rest normale, gesunde Mäuse waren, die Darmmikroben hatten.
Die Forscher fanden heraus, dass die Mäuse ohne Darmmikroben schwächere Skelettmuskeln hatten und weniger Energie produzierten als die Mäuse mit Darmmikroben.
Darüber hinaus stellte das Team fest, dass das Transplantieren von Darmmikroben von normalen Mäusen in keimfreie Mäuse die Muskelmasse und -stärke in letzteren erhöhte. Dieser Eingriff führte auch zu einer teilweisen Wiederherstellung des Muskelwachstums und der Muskelfunktion bei den zuvor keimfreien Mäusen.
"Diese Ergebnisse", sagt der leitende Studienautor Sven Pettersson, Professor an der Lee Kong Chian School of Medicine an der NTU, "verstärken den wachsenden Beweis, dass Darmmikroben als entscheidende Torhüter für die menschliche Gesundheit fungieren, und liefern neue Einblicke in die Aufrechterhaltung der Muskelmasse." in Bezug auf das Altern. "
Darmmikroben arbeiten mit menschlichen Zellen zusammen
Die enorme Menge an Forschung, die in den letzten Jahren durchgeführt wurde, legt nahe, dass die Billionen von Mikroben, die im menschlichen Darm leben, mit praktisch allen menschlichen Zellen interagieren.
In Partnerschaft mit menschlichen Zellen spielen Darmmikroben eine wesentliche Rolle für den Stoffwechsel, die Immunität und andere Schlüsselfunktionen des Körpers.
Viele Studien haben beispielsweise berichtet, dass Veränderungen der Darmmikroben bei Fettleibigkeit, Lebererkrankungen und Diabetes auftreten. Diese Studien legen auch nahe, dass Darmmikroben an Krebs und neurologischen Erkrankungen beteiligt sind, die das Gehirngewebe zerstören.
Infolge dieser Enthüllungen sind Forscher zunehmend daran interessiert, Darmmikroben zu verändern, um diese Zustände zu behandeln.
Laut Prof. Pettersson ebnen die jüngsten Ergebnisse den Weg für Studien, um zu untersuchen, wie Darmmikroben und die von ihnen produzierten Substanzen als Behandlungsziele für die Verbesserung der Muskelkraft bei älteren Menschen dienen können.
Die Ergebnisse solcher Studien sollten für Länder von besonderem Interesse sein, in denen die Bevölkerung besonders schnell altert, wie beispielsweise Singapur.
Verlust der für das Altern typischen Muskelmasse
Der Verlust von Muskelmasse, ein Kennzeichen von Sarkopenie, tritt mit zunehmendem Alter auf natürliche Weise auf. Beweise haben diesen Verlust mit Stürzen, Brüchen und Behinderungen in Verbindung gebracht.
Einer der Mechanismen, die Prof. Pettersson und seine Kollegen untersuchten, war die Wechselwirkung von Darmmikroben mit der Kommunikation zwischen Muskeln und Nerven.
Das Team stellte fest, dass die Mäuse, denen Darmmikroben fehlten, weniger bestimmte Proteine enthielten, die für die Bewegung wesentlich sind.
Diese Proteine helfen dabei, die Verbindungen herzustellen und zu betreiben, die es den Nervenzellen, die die Bewegung steuern, ermöglichen, Nachrichten von Skelettmuskelfasern zu senden und zu empfangen. Einige dieser Meldungen weisen die Muskeln an, sich zusammenzuziehen.
Das Team fand heraus, dass das Transplantieren von Darmmikroben von normalen Mäusen in keimfreie Mäuse diese Proteine auf Werte zurückbrachte, die denen der gesunden Mäuse näher kamen.
Die Forscher stellen fest, dass weitere Studien erforderlich sind, um vollständig zu verstehen, was in diesen Nerven-Muskel-Verbindungen passiert, um bei keimfreien Mäusen Muskelschwund und Funktionsstörungen zu verursachen.
Probleme mit Mitochondrien
Einige der jüngsten Ergebnisse haben jedoch einen anderen Aspekt des Muskelschwunds oder der Atrophie beleuchtet.
In den Experimenten bewerteten die Forscher, wie gut die Mäuse Energie erzeugen konnten, wenn sie unterschiedlichen Herausforderungen ausgesetzt waren. Zu den Aufgaben gehörten das Halten zunehmend schwererer Gewichte und das Laufen mit zunehmender Geschwindigkeit.
Diese Experimente zeigten, dass die Mäuse ohne Darmmikroben Probleme hatten, Energie in ihren Skelettmuskeln zu erzeugen.
Die Skelettmuskeln der keimfreien Mäuse schienen weniger in der Lage zu sein, Mitochondrien herzustellen und zu nutzen, die winzigen Kraftwerke in den Zellen, die sie mit Energie für ihre verschiedenen Funktionen versorgen.
Das Team sah, wie die Transplantation von Darmmikroben von normalen Mäusen in keimfreie Mäuse die Aktivität von Enzymen in den Mitochondrien der keimfreien Mäuse erhöhte.
Die Zunahme der Enzymaktivität in den Mitochondrien half den Skelettmuskeln der keimfreien Mäuse, mehr Energie zu produzieren.
Die Autoren schließen daraus:
"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Darmmikrobiota eine Rolle bei der Regulierung der Skelettmuskelmasse und -funktion bei Mäusen spielt."
