Gubitak mišićne mase, ili atrofija mišića, relativno je uobičajeno stanje u današnjim starim i sve više sedentarnim društvima. Dok je neupotreba mišića najčešći katalizator mišićne atrofije, postoji nekoliko drugih mogućih uzroka, uključujući hronične bolesti, povrede i izlaganje okruženjima niske gravitacije, kao što su svemirski brodovi. Uprkos tome što je stanje preovlađujuće, njegovi osnovni mehanizmi su složeni i nisu u potpunosti shvaćeni.
Naučnici su pokazali da mitohondrije igraju bitnu ulogu tokom razvoja mišića, regeneracije i održavanja. Konkretno, mišićnim matičnim ćelijama i diferenciranim mišićnim vlaknima (miofiberima) je potrebno mnogo energije da postanu potpuno zrele i funkcionalne. Dakle, problemi sa mitohondrijama mogu se odmah prevesti u bolesti mišića, uključujući atrofiju mišića.
U nedavnoj studiji, tim istraživača, uključujući mlađeg vanrednog profesora Takahiko Sato sa Univerziteta zdravlja Fujita, Japan, otkrio je blisku vezu koja postoji između atrofije mišića, razvoja i regeneracije i vezivanja mitohondrija za endoplazmatski retikulum (ER). Njihovi nalazi su nedavno objavljeni u eLife-u.
U zdravim ćelijama, postoje regioni u ER-u koji se nazivaju membrane povezane sa mitohondrijama (MAM) koje se mogu reverzibilno vezati za mitohondrije. Ovo sidrenje služi mnogim funkcijama, kao što je homeostaza (ravnoteža) kalcijuma i regulacija metabolizma i morfologije mitohondrija. Međutim, nije jasno da li su i kako MAM uključeni u kontekstu atrofije mišića.
Motivisan ovim prazninom u znanju, istraživački tim je sproveo niz eksperimenata koji uključuju ‘Mitofusin2’ (MFN2), protein koji je neophodan za vezivanje mitohondrija u MAM. Ćelije skeletnih mišića kultivisane u okruženju mikrogravitacije, za koje se zna da dovode do atrofije mišića, pokazale su naglo smanjenje broja MAM-a, kao i niže nivoe MFN2, pored tipičnih simptoma mišićne atrofije.
Slično tome, ljudske ćelije sa mutiranim MFN2 genom pokazale su slične osobine, kao i abnormalnosti u fisiji mitohondrija i nižoj proizvodnji energije (ili ATP), što ukazuje na probleme u stvaranju ‘ćelijske energije’.
Pažljiviji pogled na profile ekspresije gena u ovim atrofiranim mišićnim ćelijama pokazao je da su svi oni pokazali regulaciju u Notch signalnom putu. Ovaj put je neophodan za ćelijsku komunikaciju i reguliše višestruke ćelijske procese, uključujući ćelijsku proliferaciju, diferencijaciju i programiranu smrt.
Koristeći inhibitor gama-sekretaze DAPT, poznati supresor Notch signalizacije, istraživači su uspeli da ponište efekte nedostatka MFN2 i delimično povrate morfologiju i funkciju mitohondrija, kao i broj MAM-a.
Tim je dalje istraživao odnos između MAM-a, MFN2 i Notch signalizacije u mišićnoj atrofiji kod miševa. Oni su analizirali kako nedostatak MFN2 izazvanog u mišićnom tkivu i inhibicija Notch signalizacije utiče na regeneraciju mišića nakon ponovljene povrede ili transplantacije mišićnih matičnih ćelija.
Rezultati su bili u skladu sa eksperimentima in vitro, kako dr Sato primećuje: „Naši testovi pokazuju da je obnavljanje kontakata ER-mitohondrija kroz regulaciju Notch signalizacije dovoljno da delimično ublaži bioenergetske defekte u atrofiranim mišićnim ćelijama. Ovo sugeriše da tretman inhibitorima gama-sekretaze može biti održiva terapijska opcija u patološkim stanjima u kojima je uključen MFN2.“
Drugim rečima, nalazi mogu otkriti nove puteve ka lečenju atrofije skeletnih mišića uzrokovanih mitohondrijalnim abnormalnostima.
Biće potrebni dalji istraživački napori da bi se steklo sveobuhvatnije razumevanje kako su složena orkestracija mitohondrija i povezani signalni putevi povezani sa gubitkom mišićne mase. Gledajući u budućnost, dr Sato ostaje optimista, jer zaključuje: „U budućnosti ćemo možda moći da razvijemo nove terapeutske tretmane koji sprečavaju ili ublažavaju atrofiju mišića uzrokovanu starenjem i nepokretnošću“.
