ラパマイシンの機械的標的 (mTOR) 阻害が老化したヒト筋肉 (ラパミューン) に与える影響 (Rapamune)

骨格筋は移動におけるその役割で知られていますが、筋肉は全身の代謝の健康を維持するためにも重要です. 骨格筋は、他の重要な臓器を維持するためのエネルギーとアミノ酸を提供するために、空腹時、感染症、病気の時にアミノ酸を分解できる膨大なタンパク質貯蔵庫を表しています. 人口の高齢化に伴い、必然的に加齢に伴う併存疾患が増加し、虚弱の蔓延と医療費の増加も避けられません。

フレイルの主な側面は、骨格筋の萎縮と機能の喪失であり、重要なことに、これらは臨床転帰の悪化に関連しています (例: そのため、加齢に伴う筋肉の減少を軽減することは、健康的に老化するために重要です。 ヒトの老化に伴う筋肉の喪失のプロセスは、下位運動ニューロンの神経変性と付随する筋線維萎縮の組み合わせです。 加齢に伴う筋肉の喪失の根底にあるメカニズムは不明ですが、主要な環境の手がかり、すなわち栄養と運動（「アナボリック抵抗」）に対する反応性の低下が中心的であるように思われます. 今日まで、加齢に伴う筋肉の減少を緩和するために必要な安全性と有効性をもたらす医薬品は存在しないため、運動、特に筋力トレーニング (RET) は、高齢者の筋肉量と機能を改善するための最も確立された介入であり続けています。 それにもかかわらず、すべての高齢者が RET を実行できるわけではなく、高齢になると RET に対する筋肉成長反応が低下します。 そのため、筋肉の老化を軽減し、筋肉の成長と機能の観点から運動前/リハビリテーションへの反応を最大化するための介入の探索が引き続き重要です。

ラパマイシンの機械的標的 (mTOR) は、骨格筋の恒常性に関連して「マスター レギュレーター」と呼ばれることが多く、mTORc1 と mTORc2 という 2 つの異なる複合体に存在します。 筋肉における mTORc1 の最も確立された役割は、栄養素と運動の細胞センサーとしての役割であり、シグナルが mTOR 基質に伝達され、mRNA の翻訳速度を調節し、筋タンパク質合成 (MPS) を調節します。 mTOR 活性は、収縮活性に加えて、食事性タンパク質または遊離アミノ酸の摂取による MPS の刺激に必要であり、一般に筋肉量に関して正であると考えられています。 さらに、ラパマイシン (mTORc1 を阻害する天然化合物) を運動や栄養摂取と一緒に投与すると、MPS の刺激が減少することが示されています。 しかし、骨格筋に対する mTOR の積極的な役割の概念を混乱させる、老化したげっ歯類とヒトの筋肉の両方で mTOR の過剰活性化が示されており、mTOR シグナル伝達が老化における筋肉の維持に関連して悪影響を及ぼしていることが示唆されています。

MPS の刺激に関連する mTOR のプラスの効果にもかかわらず、動物モデルのデータは、mTOR シグナル伝達の薬理学的減衰がいくつかの加齢に伴う疾患や併存疾患に対抗し、全体的な健康寿命を延ばすことができることを示唆しています。 mTORシグナル伝達を弱めることによって（つまり、ラパマイシンで）軽減されることがわかっている主な負の老化特性は、免疫系、器官の形態、腫瘍性疾患、および神経学的機能障害に関連しています。 モーター制御。 これらの研究から、健康寿命に対するラパマイシンの有益な効果は明ら​​かですが、これは、mTOR シグナル伝達が筋肉に与えるプラスの影響とは対照的です。 mTORの阻害は、筋肉タンパク質のターンオーバーに悪影響を与えると予測されますが、そうではありません.

実際、最近の研究では、mTOR 抑制が多くの実験設定で骨格筋代謝に悪影響を与えるという概念に異議を唱えています。 老化および/または筋肉機能不全の前臨床モデルでは、ラパマイシンの長期投与は、生涯を通じてラパマイシンで治療されたマウスの骨格筋量に悪影響を与えませんでした. さらに、ラパマイシンの長期投与 (9 ～ 22 か月) は、ミトコンドリア DNA ゲノム安定性のマーカーによって反映される、筋肉のミトコンドリア老化の軽減を示しました。 おそらく、ラパマイシンが老化した筋肉に利益をもたらすという最も説得力のある証拠は、ラパログ（ラパマイシン類似体）治療がマウスに投与された研究からのものであり、高齢のサルコペニア動物でハイパーアクティブなmTORシグナル伝達が観察され、高齢のヒトでも示されています. 重要なことに、Rapalog 治療後の動物は、神経筋除神経に関連する細胞老化マーカーと遺伝子のダウンレギュレーションに加えて、筋線維面積の増加を示しました。 これらの研究は、mTOR の過剰活性化を伴う高齢者では、mTOR 阻害が悪影響を与えるという考えに異議を唱えており、現在では、mTORC1 シグナル伝達の過剰活性化から生じる老化および加齢関連疾患が mTOR 阻害剤の恩恵を受ける可能性があることが認められています。 そのため、mTORc1 阻害の効果についての洞察は、特に高齢者の筋肉維持と成長の可能性の両方を制限する「同化抵抗」の文脈において、ヒトで必要とされています。 免疫抑制剤として、ラパマイシンは、新興研究の現在非常に重要な分野である COVID-19 の治療にも利点をもたらす可能性があります。

この研究では、参加者はラパミューンまたはプラセボのいずれかを服用しながら、16週間にわたって筋肉のサイズ、機能、および代謝を測定します. 彼らはまた、以下に説明する訪問で14週間の片側抵抗運動を完了します.

1. 研究前評価

   主な研究前評価に参加する 24 時間前に、参加者は標識されたクレアチン (D3 標識; Cre) および (D3) メチルヒスチジン (3-MH) トレーサーを消費するよう求められます。 これらのトレーサーをそれぞれ尿と血漿の体内プールに追跡するために、参加者はこれらのトレーサーを消費する前に尿サンプルを提供するよう求められます (これは翌日に持ち込まれます)。 -参加者の負担を最小限に抑えるための MH 分析。 トレーサードリンクを飲んでから研究前評価に参加するまでの 24 時間に、参加者は容器が提供されるすべての排尿量を収集するよう求められます。 参加者はまた、トレーサードリンクを摂取してから 72 時間後に午前 48 時までにスポット尿サンプルを収集するよう求められます。

   主な研究前の評価では、参加者はラパマイシン阻害剤（ラパミューン）またはプラセボ（治療製品と同じ重量と外観を達成するために砂糖を含む良性のカプセルを一致させる）グループ（シングルブラインド）のいずれかにランダムに割り当てられます。そして、研究前の評価日のために研究室に報告します。 次に、体組成（例： 除脂肪量、脂肪量、筋肉の厚さ、断面積 (CSA) および筋肉構造) を決定するための MRI および筋肉の超音波、および筋肉の強さと機能の測定 (1-RM、MVC、パワー、SPPBT および iEMG)。 これらの措置は、一時的な変化を監視するために、介入期間を通じて繰り返されます。 この訪問中、前日に消費された 3-MH トレーサーを介して筋肉タンパク質分解 (MPB) を評価するために、6 静脈血サンプル (約 5 ml) が採取されます。

   研究前の評価訪問の終わりに、参加者はラパミューンまたはプラセボカプセルの2週間の導入段階を開始します。 このリードイン フェーズの 13 ～ 15 日目に、参加者は、両脚の外側広筋 (VL) から収集される筋肉生検 (それぞれ約 150 mg) のために実験室に出席します (休息と運動)。 この二国間の生検コレクションにより、ボランティアは、運動訓練を受けた脚と安静にした脚の両方を提供することにより、自分のコントロールとして行動することができます。収縮刺激と組み合わせたラパミューンの効果も比較します。 生検部位は縫合糸で閉じられ、5 ～ 7 日後に除去されます (および創傷部位がチェックされます)。 これらの最初の生検の後、参加者には D2O のボーラス投与が与えられ、MPS のレートの評価が開始されます。 D2Oの消費によるめまいのリスクを最小限に抑えるために、この最初の用量は、1日を通して提供される6〜8個の少量の用量に分割されます. 最後の D2O 投与の 2 時間後に、参加者は唾液サンプルを提供するよう求められます。

2. レジスタンス エクササイズ トレーニング (RET) RET は、片側の膝関節伸展運動 (つまり、1 回の最大反復回数 (1-RM) の 75% で 6 × 8 回の反復) で構成され、14 週間にわたって毎週 3 回実行されます。RET は漸進的であり、運動強度を維持するために、定期的に 1-RM の再評価が行われます。 参加者には、これらの訪問中に毎週、介入薬 (毎日の投薬用) と D2O トレーサー補充 (MPS の評価用) が提供され、静脈血サンプルも毎週収集されます。 参加者は、最初の 1 週間 (D2O 摂取後 ~ 2 時間) は毎日唾液サンプルを収集し、その後は毎週収集するよう求められます。
3. 研究途中の評価 1 3 週間の RET の後、D3 および 3-MH トレーサー、および MRI に関連する措置を除いて、研究前の評価訪問からのすべてのベースライン手順が繰り返されます。今回の訪問で実施。
4. 試験中評価２ ＲＥＴの６週間後、試験前評価訪問からのすべてのベースライン手順が繰り返される。 RET の 6 週目以降は、それ以上の D2O の投与や唾液サンプルの採取は行わない。
5. 研究後の評価 14週間のRETの後、研究前の評価訪問からのすべてのベースライン手順が繰り返されます。 クレアチンのラベルは、D3 の代わりに 13C になり、全身の筋肉量の 2 回目の分析が可能になります。