A vázizom apoptózisa és fizikai teljesítménye; Oxidatív RNS/DNS károsodása és javítása az elöregedett emberi izomzatban

Konkrét célok:

1. konkrét cél. Az izom apoptózis mértékének meghatározása az öregedés során fiatal egészséges kontrollokban, valamint jól és rosszul működő idősebb egyénekben. A kutatók azt feltételezik, hogy az izomsejtek apoptózisának megfigyelt szintje testi fogyatékossághoz kapcsolódik. A vizsgálók tíz fiatal kontrollalanyból álló csoportot vesznek fel (20-35 évesek). A nyomozók egy negyven fős (70-99 éves) idős csoportot is toboroznak és két különálló kategóriába sorolnak a fizikai teljesítményük szintjén alapuló meghatározott kritériumok alapján. Azok az alanyok, akiknek a rövid fizikai teljesítményű akkumulátor (SPPB) (66) összesített teljesítménypontja ≥ 11, kiválóan működőnek minősülnek. Ezzel szemben a ≤ 7 összesített teljesítménypontszámmal rendelkező alanyok gyengén működőnek minősülnek. Az SPPB mellett a kutatók elvégzik a kézfogás erősségi tesztjét és az izokinetikus térdfeszítő tesztet is, valamint 3D mágneses rezonancia képalkotást (MRI) alkalmaznak a négyfejű izom kontraktilis területének precíz számszerűsítésére. A vizsgálók minden egyes alanyról izombiopsziát vesznek, hogy meghatározzák az apoptózis súlyosságát biokémiai és szövettani elemzések segítségével (lásd Módszerek). A fogyatékosság felmérése önbevallásos kérdőív segítségével történik. Ezért a kutatók meghatározzák az izom apoptózis mértékét, és a kutatók képesek lesznek ezt összefüggésbe hozni a fizikai fogyatékosság és az izomtömeg szintjével.

Specifikus cél 2. A poli(ADP-ribóz) polimeráz 1 (PARP-1) és az apoptózist indukáló faktor (AIF) szerepének tisztázása az apoptózis kiváltásában humán vázizomban. A kutatók azt feltételezik, hogy az apoptózis miatt megfigyelt sejtvesztés főként egy kaszpáz-független mechanizmussal függ össze. A kutatók a közelmúltban kimutatták, hogy az apoptózis mitokondriális kaszpáz-független útvonalának aktiválása fontosabb szerepet játszhat a nukleáris sejthalálban, mint a kaszpáz-függő út (67). Ezenkívül a kutatók azt feltételezik, hogy az apoptózis PARP-1/AIF útvonala szerepet játszhat az életkorral összefüggő izomsorvadási folyamatban. A kutatók kvantitatívan értékelik a PARP-1-et és az AIF-et, és ezeket a méréseket korrelálják az izom apoptózis mértékével.

Konkrét cél 3. A mitokondrium diszfunkció és az energiahiány szerepének felmérése izom apoptózisban, szarkopéniában és rokkantságban. A kutatók azt feltételezik, hogy a mitokondriális diszfunkció és az ebből eredő csökkent adenozin-trifoszfát (ATP) termelés okozati összefüggésben áll a szarkopéniával, valószínűleg az apoptózis program kiváltásával. Becslések szerint az átlagos ATP-termelés az idős emberek négyfejű izomzatában körülbelül 50%-a a fiatalabbakénak (68), és feltételezték, hogy az energiahiány apoptózist válthat ki (58). Ezekkel az eredményekkel összhangban a kutatók a közelmúltban azt találták, hogy a patkányok gastrocnemius izomzatában az ATP-tartalom és az ATP-termelés üteme az életkorral ~50%-kal csökkent (59). A kutatók kvantitatív módon értékelik a myocyták ATP-tartalmát, valamint a kulcsfontosságú mitokondriális metabolikus enzimeket, nevezetesen a citrát-szintázt, a citokróm-c-oxidázt (COX), az ATP-ázt és az akonitázt. A kutatók ezeket a paramétereket korrelálni fogják az apoptózis szintjével, valamint a fizikai teljesítőképesség, a fogyatékosság és az izomtömeg mértékével.

Specifikus cél 4. A fizikai funkció és az izomtömeg változásának korrelációja az izom apoptózissal és a biokémiai paraméterekkel a követés során (longitudinális vizsgálat). 4 év elteltével a nagy teljesítményű csoportba tartozó alanyokat újraértékelik az izom apoptózis aránya, a PARP-1 és az AIF aktivitás, valamint az energiatermelés szempontjából. A kutatók ezeket a paramétereket összefüggésbe hozzák az MRI-vel értékelt fizikai teljesítménnyel és izomtömeggel, valamint a saját maguk által bejelentett fogyatékossággal. Így a kutatók képesek lesznek közvetlenül összefüggésbe hozni a fizikai teljesítmény, az izomtömeg és a funkcionális állapot esetleges csökkenését ebben a nagyon idős korban az izomapoptózis és a biokémiai paraméterek változásával.

Kutatási terv:

Keresztmetszeti tervezés (20-35 és 70-99 év) felhasználásával a kutatók számszerűsítik az apoptózis szintjét a vastus lateralis izomban egy egészséges populációban (lásd a befogadási/kizárási kritériumokat). A pótolhatatlan posztmitózisos sejtek apoptózisa fontos mechanizmus lehet a szarkopénia kialakulásában, és egészséges embereken nem vizsgálták az életkor előrehaladtával. Számos krónikus betegségben dokumentáltak apoptózis eseteket emberi vázizomban; azaz krónikus tüdőbetegségek (69,70) és szívelégtelenségben szenvedők (69,71,72). Alapvető fontosságú azonban az apoptózis alapszintjének megállapítása viszonylag egészséges emberekben, mielőtt bonyolultabb állapotokhoz, például betegségekhez és gyengeséghez kezdenének. Ezenkívül a kutatók meghatározzák a térdfeszítők erejét, a myocita térfogatát, az extracelluláris teret és a myonukleáris domént (keresztmetszeti izomterület/mag) az izom keresztmetszeti területén belüli magok számának számszerűsítésével. Ez a konkrét cél meghatározza az apoptózis alapszintjét, és értékeli a szarkopénia értékelésére szolgáló standard intézkedéseket.

Dizájnt tanulni. Céljaink elérése érdekében a kutatók két különálló, de egymást kiegészítő vizsgálatot javasolnak

1. Annak érdekében, hogy betekintést nyerjenek az apoptózis potenciál életkorral történő változásaiba és annak az izomtömeg- és erőveszteséghez való hozzájárulásába, a kutatók számszerűsítik az apoptózis szintjét a vastus lateralis izomban fiatalokban (20-35 éves kor; N = 20), régi jól működő, (70-99 év; N = 25) és idős, alacsony működésű (70-99 év; N = 20) alanyok. A vizsgálat résztvevőinél izombiopsziát és MRI-vizsgálatot végeznek a négyfejű izom kontraktilis területének számszerűsítésére. Az izomerőt kézfogás erőteszttel és izokinetikus térdfeszítő teszttel értékeljük.
2. A vázizom apoptózisának a szarkopéniához, az idős korban bekövetkező fizikai funkcióvesztéshez való hozzájárulására vonatkozó előzetes adatokat úgy gyűjtjük össze, hogy számszerűsítjük az izom apoptózis mértékét az idős (70-99 éves), jól működő (N = 25) vastus lateralis izomban. ) és gyengén működő (N = 20) alanyok, valamint az izomtömeg (MRI), az izomerő (kézfogás és térdnyújtási teszt) és az általános fizikai teljesítmény (Short Physical Performance Battery, SPPB (67)) mérései. Ezenkívül a kutatók előzetes adatokat gyűjtenek a mitokondriális apoptózis szerepéről az izomsorvadásban és az időskori funkcionális veszteségben.

Rövid fizikális vizsgálaton vesznek részt a vizsgálatban résztvevők, és rögzítik a fő biológiai jeleket (testsúly, állómagasság, testhőmérséklet, vérnyomás és pulzus). A résztvevők egészségi állapotára vonatkozó alapvető kérdőívet is kitöltenek

Négy év elteltével az idős résztvevőket újraértékelik a fizikai teljesítmény, a funkcionális állapot izomtömeg (MRI), az izomapoptózis és a biokémiai paraméterek szempontjából. Annak érdekében, hogy információkat szerezzenek a fizikai teljesítőképesség és a funkcionális állapot idővel bekövetkező változásairól, valamint hogy maximalizálják a megtartást, a régi résztvevők számára évente egy SPPB-t, kézfogást és térdfeszítőtesztet alkalmazó látogatást terveznek.