С возрастом мышцы теряют естественную способность бороться с раком

Фото из открытых источников

Мышцы обеспечивают нам вертикальное положение, подвижность и силу. Теперь же, похоже, мышцы могут также помогать сдерживать развитие рака. Новое исследование, проведенное в Медицинской школе Duke-NUS, указывает на неожиданную функцию скелетных мышц. Здоровые мышцы выделяют крошечные молекулы, замедляющие рост опухолей, а стареющие мышцы теряют эту способность. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В этой работе устанавливается связь между хорошо известным признаком старения — ослаблением мышц — и одним из самых серьезных рисков, с которыми мы сталкиваемся по мере старения.

Долгое время мышцы рассматривались в основном как механизм для движения. В последние годы это представление быстро меняется. Мышцы работают как оживленная химическая фабрика. Они посылают сигналы, которые достигают мозга, печени, жировой ткани и кишечника.

Некоторые из этих сигналов, по-видимому, влияют на рост раковых клеток. Команда Duke-NUS поставила перед собой задачу выяснить, как именно и что происходит с этой системой обмена сообщениями с течением времени.

Клетки общаются друг с другом с помощью внеклеточных везикул, часто называемых ЭВ. Это крошечные пузырькообразные образования диаметром примерно 100 нанометров, наполненные молекулярным содержимым.

Исследователи обнаружили, что молодые мышцы выделяют большое количество этих веществ. Старые мышцы выделяют их гораздо меньше.

Используя плодовых мушек и мышей, они отслеживали перемещение «посылок». Внеклеточные везикулы из молодых мышц достигали тканей кишечника и уменьшали чрезмерное размножение стволовых клеток, которое приводит к возрастной дисплазии.

Электростимуляция, полученная из старых мышц, не смогла провернуть тот же трюк. Защитный эффект с возрастом ослабевал. Эта связь подтвердилась и у млекопитающих. Внеклеточные везикулы из мышц здоровых мышей резко сократили количество клеток рака толстой кишки, легких и желчных протоков в чашке Петри.

Поврежденные или старые мышечные внеклеточные везикулы не оказывали подобного эффекта. Примечательно, что они обладали тканеспецифическим воздействием, поскольку клетки предстательной железы и нейробласты вообще не поглощали мышечные внеклеточные везикулы.

У живых мышей эта закономерность повторялась без изменений. Блокирование высвобождения внеклеточных везикул из молодых мышц приводило к увеличению размеров имплантированных опухолей и ускорению их роста. Восстановление этих внеклеточных везикул обратило вспять повреждения. Другими словами, мышцы стали действовать как настоящий противоопухолевый орган.

Профессор Тан Хун-Вэнь из исследовательской программы по изучению рака и биологии стволовых клеток в Duke-NUS, являющийся одним из ведущих авторов исследования, объяснил, что делает это открытие новаторским.

«Мышечные клетки используют внеклеточные везикулы для передачи сообщений и влияния на поведение других клеток, но точный механизм передачи и приема этих сообщений до конца не изучен», — сказал он. «Наше исследование раскрывает этот скрытый процесс, показывая, что по мере ослабления мышц с возрастом эти сигналы могут изменяться таким образом, что это может способствовать росту опухолей».

Затем команда задалась вопросом, что именно внутри везикул выполняет защитную функцию. Они провели секвенирование содержимого и сосредоточились на одном наиболее важном компоненте.

Постоянно появлялась небольшая молекула под названием miR-7a-5p. Это микроРНК, короткий фрагмент генетического материала, который точно регулирует, какие белки производит клетка.

Эта микроРНК в большом количестве присутствовала в молодых мышечных внеклеточных везикулах и в небольшом количестве — в старых. Когда исследователи добавили ее обратно в раковые клетки, рост замедлился, а гибель клеток усилилась. Внутри опухолей miR-7a-5p подавляет белок TEAD1. Обычно TEAD1 способствует размножению раковых клеток, поэтому его подавление замедляет развитие заболевания.

Почему с возрастом запасы этих полезных везикул истощаются? Ответ кроется в белке под названием SDC2. SDC2 необходим для построения и транспортировки мышечных внеклеточных везикул. Его уровень резко падает в стареющих мышцах, что подавляет производство везикул в источнике их образования.

SDC2 находится ниже по течению от хорошо известной системы управления, называемой сигнализацией Notch. По мере снижения активности Notch с возрастом, активность SDC2 снижается вместе с ней, и вся защитная система постепенно затухает. Эта цепочка событий предоставила исследователям четкую цель. Если бы им удалось восстановить активность Notch и SDC2, возможно, мышца снова смогла бы бороться.

Здесь история приобретает обнадеживающий оборот. Известно, что физические упражнения активируют сигнальный путь Notch в мышечной ткани. Команда исследователей подвергла старых мышей режиму бега на беговой дорожке и в колесе. Животные набрали мышечную массу, потеряли жир и восстановили большую часть активности сигнального пути Notch.

Их мышцы снова начали вырабатывать больше внеклеточных везикул. Уровень miR-7a-5p повысился, а рост опухолей замедлился у мышей, подвергавшихся физическим нагрузкам. Блокирование Notch или удаление SDC2 свело на нет эти результаты. Это подтвердило, что именно этот механизм лежит в основе противоракового эффекта физических упражнений.

Клиническая картина давно указывает на эту связь. Врачи часто наблюдают запущенные стадии рака наряду с атрофированной, маломышечной тканью.

«В клинической практике мы наблюдаем связь между запущенным раком и низкой мышечной массой. Это новаторское исследование, демонстрирующее, как здоровые мышцы потенциально могут подавлять рост опухоли», — сказал соавтор исследования Кенон Чуа. «Мы наблюдаем, что здоровые мышцы выделяют множество физиологически важных молекул. С возрастом регулярные силовые и аэробные упражнения становятся еще важнее для поддержания здорового объема мышечной ткани. Это важно не только для функциональности и подвижности, но и для общего состояния здоровья».

Чуа сказал, что команда надеется, что результаты исследования помогут в разработке новых целенаправленных методов лечения пациентов, а также убедят больше людей в пользе регулярных физических упражнений.

Для стареющего населения это действительно серьезная проблема. Саркопения, потеря мышечной массы и силы с возрастом, поражает почти каждого третьего пожилого жителя Сингапура в возрасте 60 лет и старше, снижая его подвижность и независимость.

Профессор Лок Ши Мей из Duke-NUS, обозначил более широкую ценность этой работы. «Это исследование открывает новые возможности для терапевтических стратегий, направленных на сохранение здоровья мышц и снижение риска развития рака, а также подчеркивает важность физической активности в процессе старения», — сказал он.

Полученные результаты устанавливают прямую биологическую связь между старением мышц и ростом опухолей. Они также намечают путь взаимодействия между мышцами и опухолью, который в будущем можно будет регулировать с помощью лекарств или тренировок.

Далее команда хочет проверить, проявляются ли те же сигналы у людей. Они планируют проверить, могут ли мышечные внеклеточные везикулы и переносимая ими miR-7a-5p указывать на риск развития рака, связанный с саркопенией.

Если это так, то простой анализ крови однажды сможет помочь определить, кому необходимо раннее вмешательство. А пока что скромный акт поддержания физической активности выглядит более эффективным, чем когда-либо.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний