Muskelreduktion ist eine weit verbreitete altersbedingte Erkrankung, die durch einen allmählichen Rückgang der Muskelmasse, Kraft und Funktion gekennzeichnet ist. In der Regel beginnen die Symptome im Alter von etwa 40 Jahren, und nach 75 Jahren beschleunigt sich das Fortschreiten der Erkrankung (Roubenoff & Hughes, 2000). Muskelreduktion wirkt sich stark auf die ältere Bevölkerung aus und kann zu Behinderungen, Schwächen und einer Beeinträchtigung der Lebensqualität führen (Rong et al., 2020; Manrique-Espinoza et al., 2017). Die möglichen Ursachen der Erkrankung sind komplexer und umfassen eine Vielzahl von Faktoren. Signalwegsstörungen, insbesondere die Zerstörung des mitochondrialen Stabilitätsstatus, beeinträchtigen die Energieproduktionsfähigkeit der Muskelzellen, die mit der Entstehung von Muskeldystrophie verbunden sind (Boengler et al., 2017; Yin et al., 2021). Obwohl Muskelreduktion eine erhebliche Auswirkung auf die ältere Bevölkerung hat, gibt es derzeit keine genehmigten medikamentösen Interventionen, die sich speziell auf die Erkrankung richten. Dies unterstreicht die dringende Notwendigkeit, andere Wege zu finden, um das Fortschreiten der Muskelverminderung zu verhindern oder zu verlangsamen.
Der Artikel "Histone β-Hydroxybutyrylation ist kritisch in der Umkehr der Sarkopenie", veröffentlicht von Kunming Institute of Chinese Academy of Life Sciences der Nanchang University, ergab durch die Studie von Linworms und Mäusenmodellen, dass β-Hydroxybutyrylsäure (β-HB) Histoprotein β-Hydroxybutyrylation (Kbhb) induzieren kann, die Mitochondrialfunktion verbessert, die Muskel- und Motorfunktion verbessert und eine neue Richtung für die Behandlung von Muskelreduktion bietet.
Forschungshintergrund:
Muskelreduktion ist mit dem Altern verbunden und führt zu einer Abnahme der Muskelmasse und -funktion, die derzeit keine wirksame medikamentöse Behandlung hat. Interventionen wie Kalorienbegrenzung (CR), ketogene Ernährung (KD) und Bewegung können Muskelreduktion lindern und den Beta-HB-Spiegel erhöhen, aber die Rolle von Beta-HB ist unklar.
Forschung und Schlussfolgerungen:
Beziehung von β-HB zu Muskelmasse: Die Analyse der BXD-Mausstreife ergab, dass die Produktionskapazität von β-HB positiv mit der Muskelmasse korreliert und dass die Produktionskapazität von β-HB bei Mäusen, Primaten und Menschen mit dem Alter abnimmt.
2, Auswirkungen von β-HB auf in vitro-Muskelverminderungsveränderungen: In In vitro-Experimenten verhindert β-HB dosisabhängig den durch TNF-α induzierten Abfall des C2C12-Vascularen MyHC-Proteins und hemmt in vitro-Muskelverminderungsveränderungen.
Auswirkungen von β-HB auf Muskelfunktion und Fasern bei älteren Mäusen: Die Ergänzung von β-HB bei Mäusen im Alter von 23 Monaten verbesserte ihre motorische Ausdauer und Koordination, erhöhte das relative Gewicht und die Querschnittsfläche des Phillipus und verbesserte die Muskelfunktion und die Faserstruktur.
4, Auswirkungen von β-HB auf die motorische Funktion und die Muskelfaserintegrität von Aging Thrush: In Aging Thrush-Experimenten kann β-HB dosisabhängig seine motorische Funktion verbessern, den Myo3-Proteinspiegel in den Muskelfasern erhöhen und die Muskelfaserintegrität verbessern.
5, die Auswirkungen der Verbesserung der endogenen Beta-HB-Produktionskapazität: Überexpression des Geschwindigkeitsbegrenzungsenzyms HMGS-1, das von beta-HB in den Linosomen erzeugt wird, kann die motorische Funktion der älteren Linosomen verbessern, was darauf hindeutet, dass die Verbesserung der endogenen Beta-HB-Produktionskapazität zur Verbesserung der Muskelverminderung beiträgt.
Auswirkungen von β-HB auf die Mitochondrialfunktion: β-HB kann die Transkription von mitochondrialen Genen verbessern, den Oxogenverbrauch von C2C12-Muskeln erhöhen, die Anzahl und die Morphologie der Mitochondrien von älteren Threatworms verbessern und die Mitochondrialfunktion verbessern.
7, die Rolle der Histoprotein beta-Hydroxybutynylierung: β-HB kann eine Erhöhung der Histoprotein Kbhb-Modifikation in C2C12-Vaskularen induzieren, und die Ergebnisse von ChIP-seq zeigen, dass die H3K9bhb-Modifikation die Anreicherung der mitochondrial-bezogenen Genstellen erheblich erhöhen kann, und die Inhibition von p300 (Histoprotein Kbhb-Transferase) eliminiert die aufsteigende Wirkung von β-HB auf die mitochondrial-bezogene Genexpression, was darauf hindeutet, dass β-HB die mitochondrial-bezogene Transkription durch die Induktion von Kbhb-abhängigen epigenetischen Modifikationen verbessert.
8, Histoprotein Kbhb Rolle bei reverser Muskelreduktion: Die Hemmung oder Schweigen von p300 eliminiert die schützende Wirkung von β-HB auf die Expression von C2C12-MyHC in den Vaskularen, und in den Experimenten mit Aging Thrush eliminiert die Hemmung von Histoprotein Kbhb auch die verbesserte Wirkung von β-HB und überexpressiven HMGS-1 auf die motorische Funktion und die Muskelfaserstruktur, was darauf hindeutet, dass Histoprotein Kbhb bei β-HB reverser Muskelreduktion entscheidend ist.
CR-Beziehung zu Histoprotein Kbhb: Die CR-Ernährungsinterventionen an Mäusen ergaben, dass sie das Körpergewichts- und Fettmassenverhältnis senken, das magere Fleischmassenverhältnis und die relative Skelettmuskelmasse erhöhen, die Beta-HB-Spiegel erhöhen und gleichzeitig die H3K9bhb-Spiegel und die nachgelagerte Genexpression in den Skelettmuskeln von Mäusen erhöhen, was darauf hindeutet, dass die vorteilhaften Wirkungen von CR auf Skelettmuskeln und Muskelverminderungen teilweise durch die Erhöhung der Beta-HB- und Skelettmuskulin-Kbhb-Spiegel erreicht
Geräte, die im Experiment verwendet werden:
Laufbahn Test
Mäuse Laufband Test mit KW-PT Kleintier Laufband (Nanjing Calvin Biotechnology Co., Ltd.), Laufband Bewegungsgurt hinten mit geladenem Metallgitter, wenn Mäuse aufhören zu laufen, wird das Gitter einen elektrischen Schock auf sie ausüben. Beim Test wurden die Mäuse auf einem Laufband mit einem anfänglichen Neigungswinkel von 10 ° gelegt. Die Laufbahngeschwindigkeit erhöht sich allmählich, die Startgeschwindigkeit beträgt 8 m/min, nach 10 Minuten auf 16 m/min, nach 20 Minuten auf 24 m/min und stoppt den Test nach 30 Minuten. Aufzeichnen Sie die Anzahl der Elektroschocks, die Mäuse während des 30-minütigen Tests ausgesetzt wurden, und zeichnen Sie eine Beziehung zwischen Laufstand und Erschöpfungszeit auf.
Drehstangentest
Das für das Experiment verwendete Mäusenmüdungsgerät ist der Typ KW-6C (Nanjing Calvin Biotechnology Co., Ltd.) und ist mit einem automatischen Timer und einem Fallsensor ausgestattet. Bei dem Test wurden die Mäuse auf ein Rotator gesetzt, wobei die Anfangsgeschwindigkeit auf 6 m/min eingestellt wurde und die Rotationsgeschwindigkeit anschließend allmählich um 2 m/min erhöht wurde, bis die Mäuse müde war. Aufzeichnen Sie die Zeit und die Entfernung, die Mäuse vor dem Fall auf dem Rotationsstab festhalten, um ihre Bewegungskoordinationsfähigkeit und Ausdauer zu messen.
Griffmessung
Mit dem Mausgriffmesser KW-ZL-1 (Nanjing Calvin Biotechnology Co., Ltd.) wurde der Oberextremitätsgriff der Maus bewertet. Beim Test wird der Mausschwanz aufgehoben, die Maus zum festen Gitter geführt, das das digitale Kraftmessgerät verbindet, und der Mausschwanz leicht nach hinten gezogen, bis der Griff losgelassen wird, wobei die Zugmessung auf dem digitalen Kraftmessgerät als Griffkraft angezeigt wird. Jede Maus wurde fünfmal in Folge getestet, um den durchschnittlichen maximalen Griffwert ihrer Muskeln zu berechnen (Einheit: Gramm).
Forschungsgrenzen und Perspektiven:
Es gibt Einschränkungen in der Studie, wie kurzfristige Studien nicht in der Lage sind, die langfristigen Nebenwirkungen von Beta-HB-Ergänzungen zu bewerten, die Ergebnisse von Tierversuchen müssen am Menschen überprüft werden und die Auswirkungen von Diät, Bewegung und individuellen metabolischen Unterschieden nicht ausreichend bewertet werden. Langfristige Studien und klinische Versuche werden in Zukunft durchgeführt, um die Rolle von Beta-HB weiter zu untersuchen.