In che modo l'invecchiamento muscolare influisce sulla funzione metabolica? L'ultima pubblicazione di Josef M. Penninger, accademico dell'Accademia austriaca delle scienze

Fonte: account ufficiale "BTIT Club"

Con l'avanzare dell'età, i nostri muscoli perdono gradualmente la vitalità che avevano in gioventù: un fenomeno noto come invecchiamento muscolare. Non solo influisce sulla nostra capacità di fare esercizio fisico, ma è anche strettamente correlato a diverse malattie croniche (come il diabete di tipo 2). I muscoli svolgono un ruolo centrale nella regolazione del metabolismo dell'intero corpo, in particolare del metabolismo del glucosio.

Sebbene gli scienziati stiano ancora esplorando attivamente la complessa questione di come l'invecchiamento muscolare influenzi la funzione metabolica , gli ultimi risultati delle ricerche hanno iniziato a rivelare una molecola chiave nel processo: la glicerilfosfocolinediesterasi 1 (Gpcpd1) . Questo enzima, altamente espresso nel tessuto muscolare, è responsabile della scomposizione della glicerofosforilcolina (GPC) e svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'equilibrio del metabolismo del glucosio.

Di recente, Nature Aging ha pubblicato uno studio approfondito sull'invecchiamento muscolare e il suo impatto sulla tolleranza al glucosio. Il percorso metabolico Gpcpd1-GPC è disfunzionale durante l'invecchiamento e la sua carenza perturba gravemente il metabolismo del glucosio, offrendo una nuova prospettiva per comprendere i meccanismi biologici alla base dell'invecchiamento muscolare.

Revisione della ricerca correlata

L'invecchiamento muscolare è strettamente associato a molteplici disturbi molecolari e metabolici che possono influenzare la funzionalità muscolare e il metabolismo sistemico. Ad esempio, la ricerca di Demontis et al. (2013) ha dimostrato che con l'invecchiamento, la capacità dei muscoli di utilizzare il glucosio diminuisce significativamente, il che può portare a disturbi nel metabolismo sistemico del glucosio (Demontis, F., et al., 2013). Inoltre, Chia et al. (2018) hanno scoperto che questo declino della capacità metabolica era associato all'invecchiamento, sottolineando ulteriormente l'impatto dell'invecchiamento muscolare sul metabolismo del glucosio (Chia, CW, et al., 2018).

A livello molecolare, lo studio di Houtkooper et al. (2011) hanno dimostrato che il GPC, come substrato dell'enzima Gpcpd1, era significativamente aumentato nei muscoli dei topi anziani, il che potrebbe essere correlato ai cambiamenti metabolici durante l'invecchiamento muscolare (Houtkooper, RH, et al., 2011). Inoltre, lo studio di Pilling et al. (2016) hanno rivelato un'associazione tra polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) vicino al gene umano GPCPD1 e longevità, che ha fornito nuovi indizi per comprendere il ruolo di Gpcpd1 nella salute umana e nella durata della vita (Pilling, LC, et al., 2016). Questi risultati di ricerca forniscono una solida base teorica per questo articolo, spingendo i ricercatori a esplorare ulteriormente il ruolo di Gpcpd1 nell'invecchiamento muscolare, in particolare il suo impatto sulla regolazione del metabolismo del glucosio.

Cambiamenti nell'enzima Gpcpd1 durante l'invecchiamento

Il team di ricerca ha osservato per la prima volta i cambiamenti nell'espressione dell'mRNA Gpcpd1 e nei livelli dei metaboliti GPC con l'età in un modello murino. Hanno scoperto che i livelli di mRNA di Gpcpd1 erano significativamente diminuiti nel muscolo scheletrico dei topi anziani (24 mesi) rispetto ai topi giovani (6 mesi), portando all'accumulo di GPC nei muscoli. Ciò suggerisce che svolga un ruolo chiave nell'invecchiamento muscolare e nel declino metabolico.

I livelli di mRNA di Gpcpd1 diminuiscono e l'accumulo di GPC è significativo nel muscolo scheletrico dei topi anziani. Per studiare gli effetti fisiologici alla base della carenza di Gpcpd1, i ricercatori hanno creato diversi modelli murini con carenza di Gpcpd1 specifici per tessuto, tra cui muscolo, fegato o tessuto adiposo. Gli effetti metabolici della carenza di Gpcpd1 sui topi sono stati ulteriormente valutati mediante test di tolleranza al glucosio, analisi della segnalazione dell'insulina, analisi del trascrittoma e analisi del lipidoma.

Lo studio ha scoperto che nei topi knockout per Gpcpd1 muscolo-specifico (cioè topi privi di Gpcpd1), la loro tolleranza al glucosio si deteriorava ulteriormente quando venivano sottoposti a una dieta ricca di zuccheri o di grassi. Ciò suggerisce che Gpcpd1 svolge un ruolo importante nel mantenimento del normale metabolismo del glucosio nei muscoli e che la sua carenza aggrava i problemi metabolici indotti dalla dieta.

I dati sopra riportati rivelano collettivamente che i topi con deficit di Gpcpd1 specifico per i muscoli presentano una tolleranza al glucosio compromessa in condizioni dietetiche ricche di glucosio e grassi. Ancora più importante, due studi indipendenti condotti su adulti (di età compresa tra 44 e 70 anni) hanno rivelato una tendenza significativa: con l'avanzare dell'età, il livello di espressione dell'mRNA di Gpcpd1 nei muscoli diminuiva significativamente, suggerendo un indebolimento dell'attività enzimatica di Gpcpd1. Allo stesso tempo, si è riscontrato un corrispondente aumento dei livelli di GPC e dei suoi derivati ​​fosfodiesterici nei muscoli degli anziani sedentari. Inoltre, l'accumulo di GPC e dei suoi derivati ​​fosfodiesterici nel muscolo scheletrico era più pronunciato nei pazienti con diabete di tipo 2 rispetto ai soggetti non diabetici.

Cambiamenti dipendenti dall'età nei livelli di mRNA GPCPD1 muscolare in due coorti adulte indipendenti

Confronto dei livelli di GPC muscolare e GPC-fosfodiestere in volontari sani e pazienti con diabete di tipo 2 GPCpd1 come potenziale bersaglio per l'anti-invecchiamento

Studi hanno dimostrato che il percorso metabolico Gpcpd1-GPC svolge un ruolo importante nella regolazione dell'omeostasi del glucosio e che la funzionalità di questo percorso può essere compromessa durante l'invecchiamento. Ciò suggerisce che Gpcpd1 potrebbe essere un potenziale bersaglio terapeutico anti-invecchiamento.

L' autore corrispondente dell'articolo, l'accademico Josef M. Penninger, è membro dell'Accademia austriaca delle scienze, membro dell'Accademia europea delle scienze e uno dei più importanti scienziati medici del mondo. Ha ottenuto risultati di ricerca rivoluzionari e ha sviluppato nuovi farmaci che possono apportare benefici a milioni di pazienti. L'accademico Josef M. Penninger ha sottolineato: "Il nostro studio ha rivelato il ruolo chiave del percorso di degradazione della glicerofosforilcolina (GPC) nel tessuto muscolare nel processo di invecchiamento e ha evidenziato il potenziale impatto di interventi sanitari, come l'esercizio fisico o il digiuno intermittente, su questo percorso". Ha inoltre affermato: " Il nostro obiettivo a lungo termine è sviluppare strategie terapeutiche mirate a questi percorsi identificati per migliorare il metabolismo del glucosio negli anziani e prevenire e curare le malattie metaboliche legate all'invecchiamento come il diabete di tipo 2". Questa ricerca rivoluzionaria del professor Penninger e del suo team ha senza dubbio portato nuove speranze nel campo della ricerca sull'invecchiamento e ha fornito un forte supporto scientifico per future strategie di intervento sanitario.

Riferimenti

[1] Cikes D, Leutner M, Cronin SJF, Novatchkova M, Pfleger L, Klepochová R, Lair B, Lac M, Bergoglio C, Viguerie N, Dürnberger G, Roitinger E, Grivej M, Rullman E, Gustafsson T, Hagelkruys A, Tavernier G, Bourlier V, Knauf C, Krebs M, Kautzky-Willer A, Moro C, Krssak M, Orthofer M, Penninger JM. Il percorso metabolico Gpcpd1-GPC è disfunzionale durante l'invecchiamento e la sua carenza perturba gravemente il metabolismo del glucosio. Invecchiamento naturale. Gennaio 2024;4(1):80-94. doi: 10.1038/s43587-023-00551-6. Epub 2024 18 gennaio. PMID: 38238601.

[2] Demontis F, Piccirillo R, Goldberg AL, Perrimon N. Meccanismi di invecchiamento del muscolo scheletrico: approfondimenti da modelli di Drosophila e mammiferi. Questo modello Mech. Maggio 2013;6(5):1339-52. doi: 10.1242/dmm.010244. Epub 22 aprile 2013. PMID: 23375909.

[3] Chia CW, Egan JM, Ferrucci L. Cambiamenti legati all'età nel metabolismo del glucosio, iperglicemia e rischio cardiovascolare. Circ. Ris. 3 agosto 2018;123(3):886-904. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.118.312439. Epub 21 giugno 2018. PMID: 30309759.

[4] Houtkooper RH, et al. L'impronta metabolica dell'invecchiamento nei topi. Sci Rep. 2011;1:134. doi: 10.1038/srep00134. Epub 21 aprile 2011. PMID: 22190332.

[5] Pilling LC, et al. La longevità umana è influenzata da numerose varianti genetiche: prove da 75.000 partecipanti alla UK Biobank. Invecchiamento (Albany NY). Giugno 2016;8(6):547-60. doi: 10.18632/aging.100962. Epub 28 aprile 2016. PMID: 27176760.

Scritto da: Xiaoyu

Recensione: Shuxia

Disposizione: Chu Han