DEAF1: Công tắc khiến hoạt động thể chất đảo ngược quá trình lão hóa cơ bắp

Chúng ta đã biết trong nhiều thập kỷ rằng hoạt động thể chất làm trẻ hóa cơ bắp. Câu hỏi luôn là tại sao. Một nghiên cứu mới từ Trường Y Duke-NUS ở Singapore, được công bố trên tạp chí PNAS (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ), cung cấp câu trả lời ở cấp độ phân tử: một gen duy nhất có tên DEAF1 tăng lên theo tuổi tác và phá vỡ sự cân bằng giữa việc tạo ra protein mới và loại bỏ protein bị lỗi. Thể thao làm giảm nó và đưa tế bào trở lại chức năng trẻ trung.

Vấn đề: Sản xuất nhiều hơn, làm sạch ít hơn

Trọng tâm của quá trình này là một con đường tế bào có tên mTORC1, chịu trách nhiệm cho hai việc song song: xây dựng protein mới và loại bỏ protein bị lỗi (autophagy). Trong cơ bắp trẻ, hai việc này cân bằng. Trong cơ bắp già, mTORC1 trở nên hoạt động quá mức một cách không lành mạnh. Nó tiếp tục xây dựng, nhưng ngừng làm sạch.

Kết quả: Các protein bị lỗi tích tụ trong tế bào. Chúng chiếm không gian, cản trở các cơ chế, và cuối cùng tế bào suy yếu. Đây là quá trình tạo ra sự suy giảm sức mạnh cơ bắp, chứng teo cơ do tuổi già (sarcopenia) và mất khối lượng cơ theo tuổi tác.

Khám phá: Ai kích hoạt mTORC1 quá mức?

Nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Tang Hong-Wen từ Chương trình Ung thư và Tế bào gốc tại Duke-NUS đã tìm kiếm thủ phạm. Sau một loạt thí nghiệm trên ruồi giấm (Drosophila), tế bào cơ chuột (dòng tế bào C2C12) và chuột già, họ đã xác định được nó: một gen có tên DEAF1. Mức độ DEAF1 tăng lên theo tuổi tác trong cơ. Và khi nó tăng, mTORC1 tăng tốc. Các protein tích tụ. Cơ bắp yếu đi.

"Hoạt động thể chất có thể đảo ngược quá trình này và sửa chữa sự mất cân bằng", Phó Giáo sư Tang giải thích. "Hoạt động này kích hoạt một số protein [protein FOXO] làm giảm mức DEAF1 và đưa con đường tăng trưởng trở lại trạng thái cân bằng bình thường".

Làm thế nào hoạt động thể chất hạ thấp DEAF1? Câu trả lời: FOXO

Nhóm nghiên cứu đã theo dõi chuỗi phân tử, và nhân tố chính được phát hiện là một họ protein có tên FOXO. Trong cơ bắp trẻ và khỏe mạnh, protein FOXO giữ cho DEAF1 bị ức chế và ngăn chặn sự biểu hiện của nó. Nhưng theo tuổi tác, hoạt động của FOXO giảm, và sau đó DEAF1 bắt đầu tăng lên không kiểm soát. Đây là sự lệch hướng làm chuyển sự cân bằng từ bảo trì và sửa chữa cơ bắp sang suy thoái.

Đây là lúc hoạt động thể chất phát huy tác dụng. Khi cơ bắp tập luyện, nó kích hoạt lại protein FOXO. FOXO hoạt động lại ức chế DEAF1, mức độ của nó giảm xuống, mTORC1 trở lại nhịp độ cân bằng, và quá trình loại bỏ protein bị lỗi được phục hồi. Nói cách khác: FOXO là phanh tự nhiên của DEAF1, và tập luyện là thứ nhấn phanh đó.

Điều làm nhóm nghiên cứu ngạc nhiên: Ngay cả ở chuột già, khi họ trực tiếp giảm DEAF1, cơ bắp cho thấy dấu hiệu phục hồi. Sức mạnh cơ bắp và sự cân bằng protein được phục hồi, ngay cả khi không có hoạt động thể chất. Ở ruồi giấm, việc giảm DEAF1 đã cải thiện khả năng vận động (được đo bằng bài kiểm tra leo trèo tiêu chuẩn). Nghĩa là, chỉ riêng việc giảm DEAF1 cũng đủ để tạo ra một phần tác động "như thể chúng ta đã tập luyện".

Nhưng có một lưu ý quan trọng: Khi mức DEAF1 đã rất cao, hoặc khi hoạt động FOXO đã giảm quá sâu, như xảy ra ở cơ bắp đặc biệt già, có thể hoạt động thể chất một mình sẽ không đủ để phục hồi hoàn toàn quá trình sửa chữa. Điều này có thể giải thích tại sao một số người lớn tuổi thu được ít lợi ích từ việc tập luyện hơn những người khác.

Ý nghĩa: Một loại thuốc mô phỏng tập luyện?

Khám phá này mở ra ba khả năng thực tế:

1. Mục tiêu thuốc mới. Một chất ức chế DEAF1 (chưa tồn tại) có thể trong tương lai trở thành ứng cử viên thuốc điều trị chứng teo cơ do tuổi già và mất cơ ở người lớn tuổi không thể tập thể dục (sau phẫu thuật, bệnh mãn tính, nằm liệt giường).
2. Dấu ấn sinh học cho sức khỏe cơ bắp. Mức DEAF1 trong sinh thiết cơ có thể trong tương lai được sử dụng để ước tính tuổi sinh học của mô.
3. Tối ưu hóa các giao thức tập luyện. Nếu chúng ta biết loại hình tập luyện nào kích hoạt FOXO và giảm DEAF1 hiệu quả nhất (tim mạch? sức mạnh? HIIT?), chúng ta có thể đưa ra khuyến nghị cụ thể cho người lớn tuổi.

Tại sao điều này quan trọng hơn các nghiên cứu trước đây

Trước đây chúng ta đã có manh mối về mối liên hệ giữa hoạt động thể chất và các con đường tế bào. Nhưng DEAF1, cùng với bộ điều khiển FOXO của nó, là lời giải thích đầu tiên kết nối toàn bộ chuỗi từ tập luyện đến tái tạo protein. Nó trả lời câu hỏi "Chính xác điều gì xảy ra ở phân tử khi tôi tập luyện?" bằng một câu trả lời rõ ràng. Và quan trọng không kém, cơ chế này được bảo tồn giữa các loài, từ ruồi giấm đến chuột, điều này củng cố khả năng nó cũng liên quan đến con người.

Những gì bạn có thể làm ngay bây giờ

• Tập luyện sức đề kháng 2-3 lần một tuần vẫn là biện pháp can thiệp mạnh mẽ và đã được chứng minh nhất để duy trì cơ bắp khi về già.
• Tính đều đặn tốt hơn nỗ lực ngẫu nhiên. Tập luyện thường xuyên và dàn trải trong tuần có lợi hơn một lần bùng phát ngẫu nhiên.
• Kết hợp với đủ protein (1,2-1,6 gram cho mỗi kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày ở độ tuổi 60+) giúp tăng cường hiệu quả.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh: Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình động vật và tế bào, và chưa được chứng minh ở người. Một loại thuốc ức chế DEAF1 còn xa mới có mặt trên thị trường, nếu có. Cho đến lúc đó, cách chắc chắn nhất để giảm gen này cũng là cách đơn giản nhất: đứng dậy khỏi ghế và tập thể dục.