DEAF1: वह स्विच जो शारीरिक गतिविधि को मांसपेशियों की उम्र बढ़ने को उलटने में सक्षम बनाता है

हम दशकों से जानते हैं कि शारीरिक गतिविधि मांसपेशियों को फिर से जीवंत करती है। सवाल हमेशा यह था कि क्यों। सिंगापुर के Duke-NUS Medical School का एक नया अध्ययन, जो पत्रिका PNAS (अमेरिकी राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की पत्रिका) में प्रकाशित हुआ, आणविक स्तर पर एक उत्तर प्रदान करता है: DEAF1 नामक एक एकल जीन उम्र के साथ बढ़ता है और नए प्रोटीन के निर्माण और दोषपूर्ण प्रोटीन के निपटान के बीच संतुलन को बिगाड़ता है। खेल इसे कम करता है और कोशिका को युवा कार्यक्षमता में लौटाता है।

समस्या: अधिक उत्पादन, कम सफाई

इस प्रक्रिया के केंद्र में mTORC1 नामक एक कोशिकीय मार्ग है, जो दो समानांतर कार्यों के लिए जिम्मेदार है: नए प्रोटीन का निर्माण करना और दोषपूर्ण प्रोटीन का निपटान करना (ऑटोफैगी)। युवा मांसपेशी में ये दोनों संतुलित होते हैं। वृद्ध मांसपेशी में, mTORC1 अस्वस्थ रूप से अति-सक्रिय हो जाता है। यह निर्माण जारी रखता है, लेकिन सफाई बंद कर देता है।

परिणाम: दोषपूर्ण प्रोटीन कोशिका में जमा हो जाते हैं। वे जगह घेरते हैं, तंत्रों में बाधा डालते हैं, और अंततः कोशिका कमजोर हो जाती है। यह वह प्रक्रिया है जो मांसपेशियों की ताकत में गिरावट, सार्कोपेनिया और उम्र के साथ मांसपेशियों के द्रव्यमान के नुकसान का कारण बनती है।

खोज: mTORC1 को अत्यधिक कौन सक्रिय करता है?

Duke-NUS में कैंसर और स्टेम सेल कार्यक्रम के सहायक प्रोफेसर तांग होंग-वेन (Tang Hong-Wen) के नेतृत्व में टीम ने दोषी की तलाश की। फल मक्खियों (ड्रोसोफिला), चूहे की मांसपेशी कोशिकाओं (C2C12 कोशिका रेखा) और वृद्ध चूहों पर प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद, उन्होंने इसकी पहचान की: DEAF1 नामक एक जीन। DEAF1 का स्तर उम्र के साथ मांसपेशी में बढ़ता है। और जैसे-जैसे यह बढ़ता है, mTORC1 तेज हो जाता है। प्रोटीन जमा हो जाते हैं। मांसपेशी कमजोर हो जाती है।

"शारीरिक गतिविधि इस प्रक्रिया को उलटने और असंतुलन को ठीक करने में सक्षम है," सहायक प्रोफेसर तांग ने समझाया। "गतिविधि कुछ प्रोटीनों [FOXO प्रोटीन] को सक्रिय करती है जो DEAF1 के स्तर को कम करते हैं और विकास मार्ग को सामान्य संतुलन में लौटाते हैं।"

शारीरिक गतिविधि DEAF1 को कैसे गिराती है? उत्तर: FOXO

टीम ने आणविक श्रृंखला का अनुसरण किया, और मुख्य खिलाड़ी जो सामने आया वह FOXO नामक प्रोटीन का परिवार है। युवा और स्वस्थ मांसपेशी में, FOXO प्रोटीन DEAF1 को नियंत्रित रखते हैं और इसकी अभिव्यक्ति को दबाते हैं। लेकिन उम्र के साथ FOXO गतिविधि कम हो जाती है, और फिर DEAF1 बिना नियंत्रण के बढ़ने लगता है। यह वह झुकाव है जो मांसपेशी के रखरखाव और मरम्मत से संतुलन को गिरावट की ओर ले जाता है।

यहाँ शारीरिक गतिविधि आती है। जब मांसपेशी व्यायाम करती है, तो यह FOXO प्रोटीन को फिर से सक्रिय करती है। सक्रिय FOXO फिर से DEAF1 को दबाता है, इसका स्तर गिर जाता है, mTORC1 संतुलित दर पर लौट आता है, और दोषपूर्ण प्रोटीन का निपटान फिर से शुरू हो जाता है। दूसरे शब्दों में: FOXO DEAF1 का प्राकृतिक ब्रेक है, और प्रशिक्षण वह है जो इस ब्रेक को दबाता है।

जिस बात ने टीम को आश्चर्यचकित किया: वृद्ध चूहों में भी, जब DEAF1 को सीधे कम किया गया, तो मांसपेशियों ने सुधार के संकेत दिखाए। मांसपेशियों की ताकत और प्रोटीन संतुलन बहाल हो गए, शारीरिक गतिविधि के बिना भी। फल मक्खियों में, DEAF1 में कमी ने गति क्षमता में सुधार किया (एक मानक चढ़ाई परीक्षण में मापा गया)। अर्थात, अकेले DEAF1 को कम करना "जैसे हमने व्यायाम किया" प्रभाव के एक हिस्से के लिए पर्याप्त था।

लेकिन एक महत्वपूर्ण चेतावनी है: जब DEAF1 का स्तर पहले से ही बहुत अधिक है, या जब FOXO गतिविधि बहुत गहराई से गिर गई है, जैसा कि विशेष रूप से वृद्ध मांसपेशी में होता है, तो संभव है कि अकेली शारीरिक गतिविधि मरम्मत को पूरी तरह से बहाल करने के लिए पर्याप्त न हो। यह समझा सकता है कि क्यों कुछ वृद्ध वयस्क दूसरों की तुलना में प्रशिक्षण से कम लाभ उठाते हैं।

महत्व: एक दवा जो प्रशिक्षण की नकल करती है?

यह खोज तीन व्यावहारिक संभावनाएं खोलती है:

1. एक नया दवा लक्ष्य। DEAF1 अवरोधक (जो अभी तक मौजूद नहीं है) भविष्य में सार्कोपेनिया और उन वृद्ध वयस्कों में मांसपेशियों के नुकसान के लिए एक दवा उम्मीदवार हो सकता है जो व्यायाम नहीं कर सकते (सर्जरी के बाद, पुराने रोगी, बिस्तर पर पड़े मरीज)।
2. मांसपेशियों के स्वास्थ्य के लिए एक जैविक मार्कर। मांसपेशी बायोप्सी में DEAF1 का स्तर भविष्य में ऊतक की जैविक आयु का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
3. प्रशिक्षण प्रोटोकॉल का अनुकूलन। यदि हम जानते हैं कि किस प्रकार का प्रशिक्षण FOXO को सबसे प्रभावी ढंग से सक्रिय करता है और DEAF1 को कम करता है (एरोबिक? शक्ति? HIIT?), तो हम विशेष रूप से वृद्ध वयस्कों के लिए सिफारिश कर सकते हैं।

यह पिछले अध्ययनों से अधिक महत्वपूर्ण क्यों है

हमारे पास पहले शारीरिक गतिविधि और कोशिकीय मार्गों के बीच संबंध के संकेत थे। लेकिन DEAF1, अपने नियंत्रक FOXO के साथ, पहली व्याख्या है जो प्रशिक्षण से प्रोटीन नवीनीकरण तक पूरी श्रृंखला को जोड़ती है। यह इस सवाल का जवाब देता है "जब मैं व्यायाम करता हूँ तो अणु में वास्तव में क्या होता है?" एक स्पष्ट उत्तर के साथ। और कम महत्वपूर्ण नहीं, यह तंत्र प्रजातियों के बीच संरक्षित है, फल मक्खी से चूहे तक, जो मनुष्यों में भी इसकी प्रासंगिकता की संभावना को मजबूत करता है।

अब आप क्या कर सकते हैं

• सप्ताह में 2-3 बार प्रतिरोध प्रशिक्षण उम्र के साथ मांसपेशियों को बनाए रखने के लिए सबसे मजबूत और सिद्ध हस्तक्षेप बना हुआ है।
• नियमितता आकस्मिक प्रयास से बेहतर है। सप्ताह भर में नियमित और फैला हुआ प्रशिक्षण एक यादृच्छिक विस्फोट से अधिक फायदेमंद है।
• पर्याप्त प्रोटीन के साथ संयोजन (60+ वर्ष की आयु में प्रति किग्रा शरीर के वजन में 1.2-1.6 ग्राम प्रतिदिन) प्रभाव को बढ़ाता है।

इस बात पर जोर देना महत्वपूर्ण है: यह अध्ययन पशु मॉडल और कोशिकाओं में किया गया था, और अभी तक मनुष्यों में सिद्ध नहीं हुआ है। DEAF1 को रोकने वाली दवा अभी भी बाजार से वर्षों दूर है, यदि कभी आती भी है। तब तक, इस जीन को कम करने का निश्चित तरीका सबसे सरल भी है: कुर्सी से उठें और व्यायाम करें।