Мышечная недостаточность - это широко распространенное возрастное заболевание, которое характеризуется постепенным снижением мышечной массы, силы и функции. Как правило, люди могут начать испытывать сопутствующие симптомы в возрасте около 40 лет, а прогрессирование болезни ускоряется после 75 лет (Roubenoff & Hughes, 2000). Мышечная недостаточность оказывает значительное влияние на пожилых людей, вызывая инвалидность, слабость и снижая качество жизни (Rong et al. 2020); Manrique - Espinoza et al., 2017). Потенциальные причины заболевания более сложны и включают в себя множество факторов. Нарушения сигнальных путей, особенно нарушение митохондриального гомеостаза, могут повредить энергетическую способность мышечных клеток, что связано с заболеваемостью мышечной недостаточностью (Boengler et al. 2017); Yin et al., 2021). Несмотря на то, что мышечная недостаточность оказывает значительное влияние на пожилых людей, в настоящее время нет одобренных лекарств, специально предназначенных для лечения этого заболевания. Это подчеркивает настоятельную необходимость поиска других способов предотвращения или замедления прогрессирования мышечной недостаточности.
В статье « Histone β - hydroxybutyrylation is critical in reversal of sarcopenia», опубликованной Институтом наук о жизни Университета Наньчан совместно с Институтом животных Куньмина Китайской академии наук, было обнаружено, что бета - гидроксимасляная кислота (β - HB) вызывает бета - гидроксибутилирование гистона (Kbhb), улучшая функцию митохондрий, тем самым улучшая мышечную и моторную функцию, обеспечивая новое направление для лечения мышечной недостаточности.
Предыстория исследования:
Мышечная недостаточность, связанная со старением, может привести к снижению мышечной массы и функции, и в настоящее время отсутствует эффективное лекарственное лечение. Такие вмешательства, как ограничение калорий (CR), кетогенная диета (KD) и физические упражнения, могут облегчить мышечную недостаточность и повысить уровень бета - HB, но роль бета - HB в этом не ясна.
Содержание и выводы исследования:
1. Взаимосвязь бета - HB с мышечной массой: анализ BXD - семейства мышей показал, что способность к бета - HB положительно коррелирует с мышечной массой, и с возрастом способность к бета - HB у мышей, приматов и людей снижается.
2, влияние бета - HB на изменения в мышечной недостаточности in vitro: В экспериментах in vitro бета - HB дозированно предотвращал снижение уровня белка MyHC C2C12 в мышечной трубке, индуцированной TNF - α, подавляя изменения в мышечной недостаточности in vitro.
Воздействие бета - HB на мышечную функцию и волокна у пожилых мышей: добавка бета - HB для 23 - месячных мышей повышает их моторную выносливость и координацию, увеличивает относительный вес и площадь поперечного сечения икроножной мышцы, улучшает мышечную функцию и структуру волокон.
Влияние бета - HB на двигательную функцию и целостность мышечных волокон у пожилых нематод: в экспериментах с пожилыми нематодами бета - HB зависит от дозы, чтобы улучшить их двигательную функцию, повысить уровень белка myo3 в мышечных волокнах и улучшить целостность мышечных нитей.
Последствия повышения эндогенной способности к бета - HB: HMGS - 1, ограничивающий скорость образования бета - HB в червях с гиперэкспрессией, улучшает двигательную функцию старых нематод, что указывает на то, что улучшение эндогенной способности к бета - HB помогает улучшить мышечную недостаточность.
6. Воздействие бета - HB на митохондриальную функцию: бета - HB улучшает транскрипцию генов, связанных с митохондриями, повышает скорость истощения кислорода в трубке C2C12, улучшает количество и форму митохондрий митохондрий в пожилом возрасте и улучшает митохондриальную функцию.
7, бета - гидроксибутилирование гистона: бета - HB может вызвать увеличение модификации C2C12 миотропина Kbhb, результаты ChIP - seq показывают, что модификация H3K9bhb может значительно увеличить обогащение митохондриально связанных генетических участков, а ингибирование p300 (гистон Kbhb Transfera) устраняет повышение бета - HB экспрессии генов, связанных с митохондриями, что указывает на то, что бета - HB усиливает транскрипцию митохондриально - ассоциированных генов, вызывая эпигенетическую модификацию, от которой зависит Kbhb.
8. Роль гистона Kbhb в обратимой мышечной недостаточности: ингибирование или молчание p300 устраняет защитный эффект бета - HB на экспрессию MyHC в трубке C2C12, а ингибирование гистона Kbhb также устраняет бета - HB и гиперэкспрессию HMGS - 1 в экспериментах с нематодами в пожилом возрасте для улучшения двигательной функции и структуры мышечных волокон, что указывает на то, что гистон Kbhb имеет решающее значение для бета - HB обратной мышечной недостаточности.
9. Отношение CR к гистону Kbhb: диетическое вмешательство CR у мышей, которое показало, что оно снижает отношение массы тела к массе жира, увеличивает отношение массы к массе постного мяса и относительной массе скелетной мышцы, улучшает уровень β - HB, а также увеличивает уровень H3K9bb в скелетной мышце мыши и экспрессию генов ниже по течению, указывает на то, что положительное воздействие CR на мышечную и мышечную недостаточность может быть достигнуто частично за счет повышения уровня β - HB и белка скелетной мышцы Kbhb.
Использование оборудования в эксперименте:
Испытания беговой дорожки
Испытания на беговой дорожке для мышей проводились с использованием беговой дорожки KW - PT Little Animal (Nanjing Kalvin Biotechnology Co., Ltd.), которая оснащена заряженной металлической решеткой в задней части спортивной полосы беговой дорожки, и если мышь перестает бегать, решетка подвергает ее электрическому удару. Во время испытания мышь была помещена на беговую дорожку с начальным углом наклона 10°. Скорость беговой дорожки постепенно увеличивается, начиная с 8 м / мин, через 10 минут до 16 м / мин, через 20 минут до 24 м / мин и заканчивая тест через 30 минут. Запишите количество ударов электрическим током, полученных мышами во время 30 - минутного теста, и нарисуйте соотношение между расстоянием бега и временем истощения.
Испытание на вращение стержня
Экспериментальный измеритель усталости мышей с вращающимся стержнем KW - 6C (Nanjing Kalvin Biotechnology Co., Ltd.), оснащенный автоматическим таймером и датчиком падения. При испытании мышь помещалась на ротор с начальной скоростью 6 м / мин, затем скорость вращения постепенно увеличивалась в диапазоне 2 м / мин, пока мышь не устала падать. Записывайте время и расстояние, которое мышь держала на поворотном стержне перед падением, чтобы измерить ее способность координировать движение и выносливость.
измерение сцепления
Для оценки сцепления верхних конечностей мышей использовался датчик захвата мышей KW - ZL - 1 (Nanjing Kalvin Biotechnology Co., Ltd.). Во время теста, схватив мышь за хвост, чтобы поднять ее, направляя мышь за прочную сетку, соединяющую цифровой динамометр, а затем мягко тяните мышь за хвост назад до тех пор, пока она не отпустит захват, и показания тяги, показанные на цифровом динамометре, являются захватом. Каждая мышь была протестирована пять раз подряд, чтобы рассчитать среднее максимальное значение сцепления мышц тела (в единицах: г).
Ограничения исследований и перспективы:
Исследования имеют ограничения, такие как краткосрочные исследования, которые не могут оценить долгосрочные побочные эффекты бета - HB добавок, результаты экспериментов на животных должны быть проверены на людях и не в полной мере оценить влияние диетических, физических и индивидуальных метаболических различий. В будущем необходимы долгосрочные исследования и клинические эксперименты для дальнейшего изучения роли бета - HB.