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Science
8.5.2024

Die Rolle der Autophagie für die Muskelgesundheit

Neue Wege, unsere Muskeln auch im Alter stark zu halten

older couple at the gym

Image by freepik

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Bei der Erhaltung von Zellen ist die Autophagie, also die Zellreinigung, ein entscheidender Mechanismus, der ein Gleichgewicht zwischen Abbau und Erneuerung herstellt. Während ein Überschuss an Autophagie die Gewebedegeneration verstärken kann, trägt ein Mangel an Autophagie auch zu degenerativen Prozessen bei. Das Zusammenspiel zwischen dem AMPK-Stoffwechselweg, der die Autophagie fördert, und dem mTOR-Stoffwechselweg, der sie hemmt, unterstreicht die Komplexität der Regulation dieses Prozesses.

Innerhalb des Spektrums der Autophagie stellt die Mitophagie, die in erster Linie durch PGC-1α gesteuert wird und dysfunktionale Mitochondrien zum Abbau anvisiert, einen Schwerpunkt dar. Trotz ihrer Komplexität sind die genauen biochemischen Abläufe der Autophagie noch nicht vollständig aufgeklärt, und die Forschung ist noch nicht abgeschlossen.

In einer Studie mit 575 Teilnehmern, überwiegend europäischer Herkunft und einem Durchschnittsalter von 75,9 Jahren, wurde der Zusammenhang zwischen der Expression von Genen, die mit der Autophagie in Verbindung stehen, und funktionellen Parametern untersucht. Die RNA-Sequenzierung von 260 ausgewählten Genen, die mit Autophagie, Mitophagie und dem mTOR-Signalweg in Verbindung stehen, ergab interessante Korrelationen mit der mitochondrialen Funktion und der körperlichen Leistungsfähigkeit, insbesondere der 400-Meter-Laufgeschwindigkeit.

Interessanterweise schienen Gene, die direkt an der Autophagie beteiligt sind, keinen großen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit unserer Muskeln im Alter zu haben. Andere Gene wie Foxo1, die bei der Regulierung der Autophagie helfen, zeigten jedoch unerwartete Zusammenhänge. Anstatt zu helfen, schienen sie mit einer schlechteren Muskelfunktion verbunden zu sein.

Im Gegensatz dazu waren Gene, die mit der Art und Weise zu tun haben, wie unser Körper Energie nutzt und unsere Mitochondrien verwaltet, mit einer besseren Muskelfunktion verbunden. Auch die Beeinflussung des mTOR-Signalwegs, der das Zellwachstum steuert, erwies sich als vielversprechend für die Verbesserung der Muskelleistung bei älteren Menschen.

Diese Ergebnisse stellen alles in Frage, was wir bisher über Foxo1 zu wissen glaubten. Es scheint, dass unser Körper, wenn die Autophagie nicht richtig funktioniert, versucht, dies zu kompensieren, indem er Foxo1 hochfährt.

Durch Eingriffe in den mTOR-Signalweg könnten neue Wege gefunden werden, Muskeln auch im Alter stark zu halten. Das eröffnet spannende Möglichkeiten für neue Therapien, die älteren Menschen helfen, kräftig und gesund zu bleiben.

Referenzen

Coen, P. M.,  Huo, Z.,  Tranah, G. J.,  Barnes, H. N.,  Zhang, X.,  Wolff, C. A.,  Wu, K.,  Cawthon, P. M.,  Hepple, R. T.,  Toledo, F. G. S.,  Evans, D. S.,  Santiago-Fernández, O.,  Cuervo, A. M.,  Kritchevsky, S. B.,  Newman, A. B., Cummings, S. R., &  Esser, K. A. (2024).  Autophagy gene expression in skeletal muscle of older individuals is associated with physical performance, muscle volume and mitochondrial function in the study of muscle, mobility and aging (SOMMA). Aging Cell,  00, e14118. https://doi.org/10.1111/acel.14118

Wissenschaftliche Begriffe

Autophagie

von altgriechisch αὐτόφαγος autóphagos 'sich selbst verzehrend'

Ein normaler und geordneter Prozess des Abbaus und der Wiederverwertung von beschädigten Zellbestandteilen.

Mitophagie

von altgriechisch μίτος mítos, deutsch ‚Faden' und altgriechisch φαγεῖν phagein, deutsch ‚fressen'

Mitophagie ist ein Prozess, bei dem geschädigte Mitochondrien aus der Zelle entfernt werden, wodurch das Wachstum und die Erhaltung gesunder Mitochondrien gefördert werden.

Mitochondrium

Die Mitochondrien werden oft als das Kraftwerk der Zelle bezeichnet und spalten Nährstoffe auf, um in einem Prozess namens Zellatmung Energie zu erzeugen. Sie enthalten ihr eigenes zirkuläres Genom.

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Bei der Erhaltung von Zellen ist die Autophagie, also die Zellreinigung, ein entscheidender Mechanismus, der ein Gleichgewicht zwischen Abbau und Erneuerung herstellt. Während ein Überschuss an Autophagie die Gewebedegeneration verstärken kann, trägt ein Mangel an Autophagie auch zu degenerativen Prozessen bei. Das Zusammenspiel zwischen dem AMPK-Stoffwechselweg, der die Autophagie fördert, und dem mTOR-Stoffwechselweg, der sie hemmt, unterstreicht die Komplexität der Regulation dieses Prozesses.

Innerhalb des Spektrums der Autophagie stellt die Mitophagie, die in erster Linie durch PGC-1α gesteuert wird und dysfunktionale Mitochondrien zum Abbau anvisiert, einen Schwerpunkt dar. Trotz ihrer Komplexität sind die genauen biochemischen Abläufe der Autophagie noch nicht vollständig aufgeklärt, und die Forschung ist noch nicht abgeschlossen.

In einer Studie mit 575 Teilnehmern, überwiegend europäischer Herkunft und einem Durchschnittsalter von 75,9 Jahren, wurde der Zusammenhang zwischen der Expression von Genen, die mit der Autophagie in Verbindung stehen, und funktionellen Parametern untersucht. Die RNA-Sequenzierung von 260 ausgewählten Genen, die mit Autophagie, Mitophagie und dem mTOR-Signalweg in Verbindung stehen, ergab interessante Korrelationen mit der mitochondrialen Funktion und der körperlichen Leistungsfähigkeit, insbesondere der 400-Meter-Laufgeschwindigkeit.

Interessanterweise schienen Gene, die direkt an der Autophagie beteiligt sind, keinen großen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit unserer Muskeln im Alter zu haben. Andere Gene wie Foxo1, die bei der Regulierung der Autophagie helfen, zeigten jedoch unerwartete Zusammenhänge. Anstatt zu helfen, schienen sie mit einer schlechteren Muskelfunktion verbunden zu sein.

Im Gegensatz dazu waren Gene, die mit der Art und Weise zu tun haben, wie unser Körper Energie nutzt und unsere Mitochondrien verwaltet, mit einer besseren Muskelfunktion verbunden. Auch die Beeinflussung des mTOR-Signalwegs, der das Zellwachstum steuert, erwies sich als vielversprechend für die Verbesserung der Muskelleistung bei älteren Menschen.

Diese Ergebnisse stellen alles in Frage, was wir bisher über Foxo1 zu wissen glaubten. Es scheint, dass unser Körper, wenn die Autophagie nicht richtig funktioniert, versucht, dies zu kompensieren, indem er Foxo1 hochfährt.

Durch Eingriffe in den mTOR-Signalweg könnten neue Wege gefunden werden, Muskeln auch im Alter stark zu halten. Das eröffnet spannende Möglichkeiten für neue Therapien, die älteren Menschen helfen, kräftig und gesund zu bleiben.

Referenzen

Coen, P. M.,  Huo, Z.,  Tranah, G. J.,  Barnes, H. N.,  Zhang, X.,  Wolff, C. A.,  Wu, K.,  Cawthon, P. M.,  Hepple, R. T.,  Toledo, F. G. S.,  Evans, D. S.,  Santiago-Fernández, O.,  Cuervo, A. M.,  Kritchevsky, S. B.,  Newman, A. B., Cummings, S. R., &  Esser, K. A. (2024).  Autophagy gene expression in skeletal muscle of older individuals is associated with physical performance, muscle volume and mitochondrial function in the study of muscle, mobility and aging (SOMMA). Aging Cell,  00, e14118. https://doi.org/10.1111/acel.14118

Wissenschaftliche Begriffe

Autophagie

von altgriechisch αὐτόφαγος autóphagos 'sich selbst verzehrend'

Ein normaler und geordneter Prozess des Abbaus und der Wiederverwertung von beschädigten Zellbestandteilen.

Mitophagie

von altgriechisch μίτος mítos, deutsch ‚Faden' und altgriechisch φαγεῖν phagein, deutsch ‚fressen'

Mitophagie ist ein Prozess, bei dem geschädigte Mitochondrien aus der Zelle entfernt werden, wodurch das Wachstum und die Erhaltung gesunder Mitochondrien gefördert werden.

Mitochondrium

Die Mitochondrien werden oft als das Kraftwerk der Zelle bezeichnet und spalten Nährstoffe auf, um in einem Prozess namens Zellatmung Energie zu erzeugen. Sie enthalten ihr eigenes zirkuläres Genom.

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