肌肉為何隨年齡衰弱?研究揭細胞分子扮演關鍵角色
隨著年齡增長,肌肉力量衰退是普遍現象,但其背後的詳細原因仍持續探索。一項新研究揭示,線粒體中的一種關鍵脂肪分子「心磷脂」(cardiolipin)的不足,可能是導致肌肉衰弱的隱藏原因,並促使肌肉組織產生保護性的適應。這項研究結果為開發新的治療策略提供了方向。
肌肉組織主要由兩種纖維組成:負責快速有力運動的快縮肌纖維,以及用於持久活動的慢縮肌纖維。慢縮肌纖維含有較高濃度的線粒體,這是細胞產生能量的「發電廠」。然而,隨年齡增長,線粒體效率會下降,且老化肌肉中的慢縮肌纖維比例反而增加,這類纖維卻依賴效率較低的線粒體來運作。
研究人員指出,心磷脂是線粒體內膜中一種必需的脂肪分子,對於其結構完整和功能正常至關重要。當心磷脂不足時,線粒體難以有效生成能量。實驗結果顯示,小鼠和人類的肌肉線粒體中,心磷脂水平會隨年齡和疾病而下降,導致線粒體結構異常和功能喪失。透過在年輕小鼠身上降低心磷脂水平,模擬出與年齡相關的肌肉變化,並觀察到肌肉纖維朝慢縮肌轉變的現象。
哥本哈根大學助理教授法比安·芬格(Fabian Finger)指出,這種纖維類型轉變並非肌肉功能失常,而是肌肉在力量與保護之間進行的權衡。心磷脂減少會使受損的線粒體產生大量活性氧物質(ROS),這些物質會損害細胞。肌肉透過轉變為慢縮肌纖維,來犧牲部分力量以換取對抗活性氧物質的保護。研究更發現,即使僅恢復三分之二的心磷脂濃度,便足以逆轉小鼠的肌肉萎縮並避免過早死亡。
此外,研究也發現一種名為 ERRγ 的蛋白質在協調線粒體重組與肌肉纖維適應中扮演核心角色。當心磷脂不足時,肌肉會從血液中吸收更多葡萄糖,將其重新導向以製造抗氧化劑來應對過量的活性氧物質。抑制實驗室肌肉細胞中的 ERRγ 蛋白質,能夠阻止肌肉纖維類型的轉變。
哥本哈根大學NNF基礎代謝研究中心副教授扎卡里·格哈特-海恩斯(Zachary Gerhart-Hines)表示,即使是部分恢復心磷脂,也足以使肌肉恢復功能,這令人感到鼓舞。目前,美國食品藥物管理局(FDA)已核准 elamipretide 藥物用於巴特綜合症(Barth syndrome),該藥物可穩定心磷脂。未來療法可能透過恢復心磷脂水平,或影響由 ERRγ 控制的保護性適應,來促進健康老化。
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