Um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, identificou caminhos bioquímicos críticos ligados ao envelhecimento dos músculos humanos. Ao manipular estas vias, os pesquisadores foram capazes de voltar o relógio no músculo humano velho, restaurando sua capacidade de reparar e reconstruir-se.Os resultados serão relatados em 30 de setembro a edição da revista EMBO Molecular Medicine, Um par de revistas, publicação científica do European Molecular Biology Organization.
"Nosso estudo mostra que a capacidade do músculo humano velho para ser mantido e reparado por células-tronco musculares podem ser restauradas para o vigor juvenil, dada a combinação certa de sinais bioquímicos," disse o professor Irina Conboy, um membro do corpo docente do programa de pós-graduação de Bioengenharia que é executar conjuntamente pela UC Berkeley e UC San Francisco, e chefe da equipa de investigação que conduziu o estudo. "Isto fornece promissoras novas metas para prevenir a atrofia muscular debilitante que acompanha o envelhecimento, e talvez outros tecidos desordens degenerativas também."
Pesquisas anteriores em modelos animais, liderados por Conboy, que é também um investigador na Stem Cell Center Berkeley e no California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), revelou que a capacidade das células-tronco adultas para fazer seu trabalho de reparação e substituição de tecidos danificados rege-se pelos sinais moleculares que recebem de volta o tecido muscular, e que esses sinais de mudança com a idade de uma forma que impede o reparo do tecido produtivo.
Esses estudos também têm demonstrado que a função regenerativa com células-tronco de idade pode ser revivido dado sinais bioquímicos adequados. O que não estava claro até que este novo estudo era saber se as regras similares aplicadas em seres humanos. Ao contrário dos seres humanos, animais de laboratório são criados para ter genes idênticos e são criados em ambientes semelhantes, observou Conboy, que recebeu uma nova faculdade Award da California Institute of Regenerative Medicine (CIRM), que ajudou a financiar esta pesquisa. Além disso, o ciclo de vida humano típico dura de sete a oito décadas, quando os ratos de laboratório estão a chegar ao fim da sua vida por 2 anos.
Trabalhando em colaboração com o Dr. Michael Kjaer e seu grupo de pesquisa no Instituto de Medicina do Esporte e do Centro de Envelhecimento Saudável na Universidade de Copenhague, na Dinamarca, os pesquisadores da UC Berkeley compararam amostras de tecido muscular de cerca de 30 homens saudáveis que participaram de um exercício estudo da fisiologia. Os indivíduos jovens de idade variou de 21 a 24 e média de 22,6 anos de idade, enquanto os participantes do estudo idade média de 71,3 anos, com um vão de 68 a 74 anos de idade.
Em experimentos conduzidos pelo Dr. Charlotte Suetta, um pós-doutoramento no laboratório de Kjaer, biópsias musculares foram retirados do quadríceps de todos os indivíduos no início do estudo. Os homens, em seguida, teve a perna a partir do qual o tecido muscular foi tomada imobilizada em um molde de duas semanas para simular a atrofia muscular. Depois que o molde foi removido, os participantes do estudo exercido com pesos para recuperar a massa muscular nas pernas recém-libertados. Amostras adicionais de tecido muscular para cada assunto foram tomadas em três dias e outra vez em quatro semanas após a retirada do gesso, e em seguida enviados à UC Berkeley para análise.
Morgan Carlson e Michael Conboy, pesquisadores da UC Berkeley, descobriu que, antes de as pernas foram imobilizadas, as células-tronco adultas responsáveis pela reparação e regeneração muscular foram apenas meia tão numerosos no músculo velho como eles estavam em tecidos jovens. Essa diferença aumentou ainda mais durante a fase de exercício, com mais tecido que tem quatro vezes mais células de regeneração que ativa reparação de tecidos foram usados em comparação com o músculo de idade, em que as células-tronco musculares permanecem inativos. Os pesquisadores também observaram que o músculo de idade mostrou sinais de reação inflamatória e formação de cicatriz durante a imobilidade e, novamente, quatro semanas após o molde foi removido.
"Duas semanas de imobilização, apenas ligeiramente afetada músculo jovens, em termos de manutenção dos tecidos e funcionalidade, enquanto que o músculo de idade começou a atrofia e sinais manifestos de deterioração do tecido rápido", disse Carlson, primeiro autor do estudo e uma UC Berkeley pós-doutorada financiado em parte pela CIRM. "O músculo anos também não se recuperou bem com o exercício. Isso enfatiza a importância das populações mais velhas ficam ativas porque a evidência é que para os seus músculos, longos períodos de desuso podem piorar o ambiente de forma irrevogável células-tronco 'regenerativa."Ao mesmo tempo, os pesquisadores advertiram que, em idosos, também, um rigoroso programa de exercício após a imobilidade pode causar também a substituição do músculo funcional por cicatrizes e inflamações. "É como um Catch-22", disse Conboy.
Os pesquisadores examinaram ainda a resposta do músculo humano em sinais bioquímicos. Eles aprenderam a partir de estudos anteriores que as células-tronco adultas têm um músculo chamado receptor Notch, que provoca o crescimento quando ativado. Essas células-tronco também têm um receptor para o TGF-beta proteína que, quando excessivamente ativada, desencadeia uma reação em cadeia que em última análise, inibe a capacidade de uma célula a se dividir.
Os pesquisadores disseram que o envelhecimento em ratos está associada, em parte, com o declínio progressivo do entalhe e aumento dos níveis de TGF-beta, em última análise, bloqueando a capacidade das células-tronco 'para efetivamente reconstruir o corpo.
Este estudo revelou que os mesmos caminhos estão em jogo no músculo humano, mas também mostrou, pela primeira vez que a proteína ativada por mitógeno (MAP) quinase foi um importante regulador positivo da atividade Notch essencial para a reparação do músculo humano, e que estava inativo em tecido velho. MAP kinase (MAPK) é familiar aos biólogos do desenvolvimento, pois é uma enzima importante para a formação do órgão em diversas espécies, tais como os nematódeos, drosófilas e ratos.
Para o músculo humano de idade, os níveis de MAPK são baixos, então o caminho do entalhe não é ativado e as células-tronco já não executam o seu trabalho de regeneração muscular adequada, disseram os pesquisadores.
Quando os níveis de MAPK foram experimentalmente inibida, músculo humano jovem já não era capaz de se regenerar. O inverso ocorreu quando os cientistas cultivaram músculo humano de idade em uma solução onde a ativação da MAPK tinha sido forçada. Nesse caso, a capacidade de regeneração do músculo de idade foi significativamente reforçada.
"O fato de que este MAPK tem sido conservada ao longo da evolução, das minhocas até os seres humanos, mostra que é importante", disse Conboy. "Agora nós sabemos que ela desempenha um papel fundamental na regulação e envelhecimento da regeneração de tecidos humanos. Em termos práticos, agora sabemos que para melhorar a regeneração do músculo humano velho e restaurar a saúde dos tecidos, podemos dirigir-nos aos MAPK ou os caminhos Notch. A meta final, claro, é mover essa pesquisa para ensaios clínicos. "
Fonte: Universidade da Califórnia - Berkeley
Vocabulário:
Award : Arbítrio
Stem Cell Center : Centro de Árvore Genealógica das células
