Protein aus Muskel-Stammzellen treibt die Regeneration alternder Muskeln an
Mit zunehmendem Alter verlieren Muskeln schrittweise ihre Fähigkeit zur Selbstreparatur. Eine neue Studie identifiziert ein Protein, das diese Regenerationskapazität steuert und im alternden Gewebe offenbar zu kurz kommt.
Die Reparatur der Skelettmuskulatur hängt von Muskel-Stammzellen ab, den sogenannten Satellitenzellen, die nach Verletzungen oder körperlicher Belastung zu neuen Muskelfasern heranreifen. Dieser Prozess wird mit zunehmendem Alter ineffizienter. Forschende haben nun in eLife eine detaillierte Protein-Zeitachse der Muskeldifferenzierung veröffentlicht und dabei einen neuen Schlüsselfaktor identifiziert.
Mithilfe von Massenspektrometrie verfolgten die Forschenden mehr als 6.000 Proteine im zeitlichen Verlauf, während Muskel-Stammzellen zu vollständig ausgebildeten Muskelzellen heranreiften. Ein Protein stach dabei hervor: Leiomodin 1 (LMOD1). Es nahm in der frühen Phase der Muskeldifferenzierung zu und war in Muskel-Stammzellen im lebenden Muskelgewebe von Mäusen nachweisbar.
LMOD1 steuert den Beginn der Myotubusbildung
Wurde die Produktion von LMOD1 blockiert, störte dies die Bildung von Myotuben, den Vorläufern der Muskelfasern, erheblich. Umgekehrt beschleunigte eine erhöhte LMOD1-Konzentration die Einleitung der Myotubusbildung. LMOD1 ist ein Aktin-Nukleator, also ein Protein, das beim Aufbau von Aktin-Filamenten hilft, den strukturellen Elementen des Muskel-Zytoskeletts.
Die Forschenden entdeckten außerdem eine direkte Wechselwirkung zwischen LMOD1 und dem Enzym SIRT1. SIRT1 ist ein bekannter Regulator von Stoffwechsel und Alterungsprozessen und beeinflusst die Aktivität von Genen, die an der Muskeldifferenzierung beteiligt sind. LMOD1 wirkt sich auf den Aufenthaltsort von SIRT1 in der Zelle sowie auf die von ihm gesteuerte Gen-Aktivität aus. Eine Hemmung von SIRT1 konnte die durch LMOD1-Depletion beeinträchtigte Differenzierung teilweise wiederherstellen, was auf eine funktionelle Verbindung zwischen den beiden Proteinen hindeutet.
Bedeutung für den altersbedingten Muskelabbau
Der altersbedingte Muskelschwund, bekannt als Sarkopenie, ist einer der wichtigsten Faktoren für die Selbstständigkeit und Gesundheit älterer Menschen. Die Studie rückt LMOD1 als potenzielles Ziel für Therapien zur Verbesserung der Muskelregeneration in den Fokus. Ob die LMOD1-Spiegel im alternden menschlichen Muskel tatsächlich sinken und zur Sarkopenie beitragen, muss noch gezeigt werden. Die aktuellen Befunde basieren auf Mausmodellen und Zellkulturversuchen.
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