DEAF1: สวิตช์ระดับโมเลกุลที่ทำให้เกิดการออกกำลังกายเพื่อชะลอความชราของกล้ามเนื้อ

เราทราบมานานหลายทศวรรษว่าการออกกำลังกายทำให้กล้ามเนื้ออ่อนแอลง คำถามอยู่เสมอว่าทำไม การศึกษาใหม่จาก Duke-NUS Medical School ในสิงคโปร์ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำในสาขานี้ ให้คำตอบในระดับโมเลกุล: ยีนเดี่ยวที่เรียกว่า DEAF1 จะเพิ่มขึ้นตามอายุ และขัดขวางความสมดุลระหว่างการสร้างโปรตีนใหม่และการกำจัดโปรตีนที่เสียหาย กีฬาช่วยลดความมันและทำให้เซลล์กลับคืนสู่วัยเยาว์

ปัญหา: การผลิตมากขึ้น ทำความสะอาดน้อยลง

หัวใจของกระบวนการนี้คือวิถีของเซลล์ที่เรียกว่า mTORC1 ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบสองสิ่งคู่ขนาน นั่นคือ การสร้างโปรตีนใหม่ และการกำจัดโปรตีนที่เสียหายออก (การกินอัตโนมัติ) ในกล้ามเนื้อเล็ก ทั้งสองมีความสมดุล ในกล้ามเนื้อเก่า mTORC1 จะกลายเป็นการทำงานมากเกินไปที่ไม่ดีต่อสุขภาพ เขายังคงสร้างต่อไป แต่หยุดทำความสะอาด

ผลลัพธ์: โปรตีนที่เสียหายสะสมอยู่ในเซลล์ พวกมันกินพื้นที่ ขัดขวางกลไก และในที่สุดเซลล์ก็จะอ่อนตัวลง นี่เป็นกระบวนการที่ทำให้ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อลดลง มวลกล้ามเนื้อน้อย และการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อตามอายุ

การค้นพบ: ใครเปิดใช้งาน mTORC1 มากเกินไป

ทีมงานที่นำโดย ศาสตราจารย์ Tang Hong-wen จากโครงการมะเร็งและเซลล์ต้นกำเนิดที่ Duke-NUS ได้ทำการค้นหาผู้กระทำผิด หลังจากทำการทดลองกับหนูแก่และเซลล์มนุษย์หลายครั้ง พวกเขาก็พบว่ามันเป็นยีนที่เรียกว่า DEAF1 ระดับ DEAF1 เพิ่มขึ้นตามอายุของกล้ามเนื้อ และเมื่อมันสูงขึ้น mTORC1 ก็แข่งกัน โปรตีนก็จะสะสม กล้ามเนื้ออ่อนแรง

"การออกกำลังกายสามารถย้อนกระบวนการนี้และแก้ไขความไม่สมดุลได้" ศาสตราจารย์ Tang อธิบาย "กิจกรรมนี้จะกระตุ้นโปรตีนที่ลดระดับ DEAF1 และทำให้เส้นทางการเติบโตกลับสู่สมดุลตามปกติ"

การออกกำลังกายทำให้ DEAF1 ล้มลงได้อย่างไร

ทีมงานเดินตามสายโซ่โมเลกุล เมื่อกล้ามเนื้อหดตัวระหว่างการฝึก กล้ามเนื้อจะเปิดใช้งานเซ็นเซอร์ที่ตรวจจับภาระทางกล สิ่งเหล่านี้จะกระตุ้นเอนไซม์ที่ยับยั้งการแสดงออกของ DEAF1 ภายในไม่กี่ชั่วโมงของการออกกำลังกาย ระดับกล้ามเนื้อ DEAF1 จะลดลง mTORC1 กลับสู่อัตราปกติ การกำจัดโปรตีนที่เสียหายจะถูกสร้างขึ้นใหม่

สิ่งที่ทำให้ทีมงานประหลาดใจ: แม้แต่ในหนูอายุมาก เมื่อ DEAF1 ถูกกำจัดทางพันธุกรรม กล้ามเนื้อก็แสดงสัญญาณของการงอกใหม่ ความแข็งแรงของด้ามจับดีขึ้น มวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น และเส้นใยที่เสียหายถูกแทนที่ด้วยเส้นใยที่ดีต่อสุขภาพ กล่าวคือ แม้ว่าจะไม่มีการออกกำลังกายก็ตาม การลดลงของ DEAF1 เพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะให้ผล "ราวกับว่าเรากำลังออกกำลังกาย"

ความหมาย: ยาที่จำลองการออกกำลังกาย

การค้นพบนี้เปิดโอกาสที่เป็นไปได้ในทางปฏิบัติสามประการ:

1. เป้าหมายทางการแพทย์ใหม่ สารยับยั้ง DEAF1 ที่เฉพาะเจาะจงอาจเป็นตัวเลือกยาสำหรับภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยและการสูญเสียกล้ามเนื้อในผู้ใหญ่ที่ไม่สามารถออกกำลังกายได้ (หลังการผ่าตัด ป่วยเรื้อรัง ล้มป่วย)
2. ไบโอมาร์คเกอร์เพื่อสุขภาพกล้ามเนื้อ อาจใช้ระดับ DEAF1 ในการตัดชิ้นเนื้อกล้ามเนื้อเพื่อประมาณอายุทางชีวภาพของเนื้อเยื่อ
3. การปรับปรุงระเบียบการการฝึกอบรม หากเรารู้ว่าการออกกำลังกายประเภทใดที่ช่วยลด DEAF1 ได้มากที่สุด (แอโรบิก? ความแข็งแกร่ง? HIIT?) เราก็สามารถให้คำแนะนำเฉพาะสำหรับผู้ใหญ่ได้

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้

ในอดีตเราเคยมีเบาะแสเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างการออกกำลังกายและวิถีทางของเซลล์ แต่ DEAF1 เป็นยีนแรกที่อธิบายสายโซ่ทั้งหมดตั้งแต่การหดตัวไปจนถึงการสร้างโปรตีนใหม่ เขาตอบคำถามว่า "จะเกิดอะไรขึ้นในโมเลกุลเมื่อฉันออกกำลังกาย" พร้อมคำตอบที่ชัดเจน

คุณทำอะไรได้บ้างตอนนี้

• การฝึกความต้านทาน 2-3 ครั้งต่อสัปดาห์ ยังคงเป็นการแทรกแซงที่ทรงพลังที่สุดกับ DEAF1
• การฝึกอบรมแบบค่อยเป็นค่อยไปดีกว่า "ทุกๆ สองสามวัน" ระดับ DEAF1 เพิ่มขึ้นอีกครั้งภายใน 48-72 ชั่วโมง ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบในเรื่องความถี่
• การผสมผสานกับโปรตีนที่เพียงพอ (1.2-1.6 กรัมต่อน้ำหนักตัวกิโลกรัมต่อวัน เมื่ออายุ 60 ปีขึ้นไป) จะให้ผลลัพธ์ที่เข้มข้นยิ่งขึ้น

จนกว่ายายับยั้ง DEAF1 จะออกสู่ตลาด (คุณสามารถคาดหวังได้ 5-7 ปี) วิธีที่แน่นอนที่สุดในการลดยีนนี้คือวิธีที่ง่ายที่สุด: ลุกจากเก้าอี้และออกกำลังกาย