С помощью серии силовых и двигательных упражнений, проведенных на мышах, группа исследователей из Сингапура, Швеции, Швейцарии, Франции, Великобритании, США и Австралии обнаружила, что у мышей с кишечными микробами были более сильные скелетные мышцы, которые могут производить больше энергии, когда по сравнению с мышами без каких-либо кишечных микробов, известными как мыши без микробов.
У всех видов, включая человека, есть множество видов микробов, живущих внутри них. Те, что выстилают кишечник, играют важную роль в функциях организма, от метаболизма до иммунной системы.
Доказательства связи между кишечными микробами и массой скелетных мышц были подтверждены, когда международная исследовательская группа трансплантировала кишечные микробы от стандартных лабораторных мышей мышам без микробов. Рост и функция мышц у стерильных мышей были частично восстановлены после трансплантации.
Полученные данные указывают на новый потенциальный метод борьбы с возрастной потерей скелетных мышц путем изменения микробного состава кишечника.
Исследование, опубликованное в журнале Science Translational Medicine в июле, также может открыть путь для важных исследований, касающихся развития мышц, роста и формирования функциональной нервно-мышечной связи.
Профессор Свен Петтерссон из Медицинской школы NTU Lee Kong Chian, который руководил исследованием, сказал: «Эти результаты еще больше усиливают растущие доказательства того, что кишечные микробы действуют как важные привратники для здоровья человека, и дают новое представление о поддержании мышечной массы в отношении старение. Учитывая, что здоровое старение является одной из основных целей здравоохранения стареющего населения Сингапура, эти результаты обнадеживают.
Они закладывают основу для будущих исследований, которые оценивают, как микробы и их метаболиты могут быть потенциальными целями вмешательства для улучшения силы скелетных мышц у пожилых людей, особенно в таких странах, как Сингапур, с быстро стареющим населением."
Новое понимание нервно-мышечной коммуникации
Исследование также пролило свет на возможную связь между кишечными микробами и связью между нервами и мышцами.
Исследователи обнаружили, что у стерильных мышей снижен уровень ключевых белков, необходимых для сборки и функционирования нервно-мышечного соединения – химической структуры, которая позволяет двигательной нервной клетке взаимодействовать с волокном скелетных мышц.
Эти соединения позволяют передавать сигналы в мышечные волокна, вызывая сокращение мышц.
Трансплантация кишечных микробов мышам, свободным от микробов, частично восстановила экспрессию этих ключевых белков до уровня, наблюдаемого у мышей с кишечными бактериями.
Профессор Петтерссон сказал: «Хотя необходимы дополнительные эксперименты для полного изучения механизмов, лежащих в основе мышечной атрофии и дисфункции нервно-мышечного соединения у стерильных мышей, представленные здесь результаты позволяют провести важные и интересные будущие исследования, относящиеся к развитию, росту и развитию мышц. формирование функциональной нервно-мышечной связи."
Понимание механизма скелетных мышц
Чтобы изучить влияние кишечных микробов на массу скелетных мышц и атрофию мышц, то есть истощение или потерю мышечной ткани, профессор Петтерссон и его команда провели три серии тестов с физической нагрузкой на мышах с кишечными микробами и мышах без микробов без каких-либо следов. микробов в них.
В тесте с отягощениями каждую мышь заставляли брать гирю в 26 г, чтобы проверить, сможет ли она удерживать вес в течение трех секунд.
Те, кому это удалось, затем перешли к следующим пяти весам от 33 г до 100 г.
Исследователи также наблюдали за движениями мышей в течение часа на открытом воздухе, чтобы измерить общее расстояние, которое они преодолели, и количество времени, которое мыши провели, стоя на задних лапах.
Мыши также бегали на беговой дорожке, настроенной на постепенно увеличивающуюся скорость от 0 до 15 метров в минуту, а затем поддерживаемую на постоянной скорости.
После обследования группа исследователей обнаружила, что помимо снижения массы скелетных мышц и повышенной экспрессии генов, связанных с атрофией мышц, в скелетных мышцах мышей, лишенных микробов, также наблюдались проблемы с функцией и образованием новых митохондрий, роль которых заключается в разрушении. вниз питательные вещества, чтобы сформировать энергию для клеточной активности.
Но когда исследователи трансплантировали кишечные микробы от мышей к мышам, свободным от микробов, они обнаружили, что у этих мышей был частично восстановлен рост и функция мышц, а также уменьшились признаки мышечной атрофии.
Исследование основано на более ранних исследованиях профессора Петтерссона о том, как кишечные микробы влияют на развитие мозга, целостность гематоэнцефалического барьера и общее поведение, связанное с тревогой и страхом.
Профессор микробиологии Ван Юэ из Агентства по науке, технологиям и исследованиям Сингапура (A * STAR), который не участвовал в исследовании, сказал, что открытие вдохновит ученых и клиницистов на изучение взаимосвязи между микробным составом микробиоты и состоянием. скелетных мышц у человека.
«Это направление исследований приведет к новым способам поддержания или улучшения мышечной массы, силы и функции путем изменения микробного состава в кишечнике. Ожидается, что такие стратегии найдут широкое применение в решении проблем со здоровьем, связанных с мышцами. Одна из областей с огромным потенциалом – отсрочить или обратить вспять возрастную саркопению (потерю массы и силы скелетных мышц в результате старения) », – добавил директор по исследованиям в Институте молекулярной и клеточной биологии A * STAR