Mapa muscular humano revela como tentamos combater os efeitos do envelhecimento nos níveis celular e molecular

A forma como os músculos mudam com o envelhecimento e tentam combater os seus efeitos é agora melhor compreendida a nível celular e molecular com o primeiro atlas abrangente de músculos envelhecidos em humanos.

Pesquisadores do Instituto Wellcome Sanger e seus colaboradores da Universidade Sun Yat-sen, na China, aplicaram tecnologias unicelulares e imagens avançadas para analisar amostras de músculo esquelético humano de 17 indivíduos ao longo da vida adulta. Ao comparar os resultados, eles lançaram uma nova luz sobre os muitos processos complexos subjacentes às alterações musculares relacionadas à idade.

O atlas, publicado em 15 de abril em Envelhecimento da Natureza, descobre novas populações de células que podem explicar por que algumas fibras musculares envelhecem mais rapidamente do que outras. Também identifica mecanismos compensatórios que os músculos empregam para combater o envelhecimento.

As descobertas oferecem caminhos para futuras terapias e intervenções para melhorar a saúde muscular e a qualidade de vida à medida que envelhecemos.

Este estudo faz parte da iniciativa internacional Human Cell Atlas para mapear todos os tipos de células do corpo humano, para transformar a compreensão da saúde e da doença.

À medida que envelhecemos, nossos músculos enfraquecem progressivamente. Isso pode afetar nossa capacidade de realizar atividades cotidianas, como levantar-se e caminhar. Para algumas pessoas, a perda muscular piora, causando quedas, imobilidade, perda de autonomia e uma condição chamada sarcopenia. As razões pelas quais os nossos músculos enfraquecem ao longo do tempo permanecem pouco compreendidas.

Neste novo estudo, cientistas do Instituto Wellcome Sanger e da Universidade Sun Yat-sen, na China, usaram técnicas de sequenciamento unicelular e de núcleo único, juntamente com imagens avançadas, para analisar amostras de músculos humanos de 17 indivíduos com idades entre 20 e 75 anos.

A equipe descobriu que os genes que controlam os ribossomos, responsáveis ​​pela produção de proteínas, eram menos ativos nas células-tronco musculares de amostras envelhecidas. Isto prejudica a capacidade das células de reparar e regenerar as fibras musculares à medida que envelhecemos. Além disso, as populações de células não musculares dentro destas amostras de músculo esquelético produziram mais de uma molécula pró-inflamatória chamada CCL2, atraindo células imunitárias para o músculo e exacerbando a deterioração muscular relacionada com a idade.

Também foi observada perda relacionada à idade de um subtipo específico de fibra muscular de contração rápida, fundamental para o desempenho muscular explosivo. No entanto, descobriram pela primeira vez vários mecanismos compensatórios dos músculos que parecem compensar a perda. Estes incluíram uma mudança nas fibras musculares de contração lenta para expressar genes característicos do subtipo de contração rápida perdido e aumento da regeneração dos subtipos restantes de fibras de contração rápida.

A equipe também identificou populações de núcleos especializados dentro das fibras musculares que ajudam a reconstruir as conexões entre nervos e músculos que diminuem com a idade. Experimentos knockout em células musculares humanas cultivadas em laboratório pela equipe confirmaram a importância desses núcleos na manutenção da função muscular.

Veronika Kedlian, primeira autora do estudo do Wellcome Sanger Institute, disse: “Nossa abordagem imparcial e multifacetada para estudar o envelhecimento muscular, combinando diferentes tipos de sequenciamento, imagem e investigação, revela mecanismos celulares de envelhecimento anteriormente desconhecidos e destaca áreas para estudos mais aprofundados. “

O professor Hongbo Zhang, autor sênior do estudo da Universidade Sun Yat-sen, Guangzhou, China, disse: “Na China, no Reino Unido e em outros países, temos populações envelhecidas, mas nossa compreensão do processo de envelhecimento em si é limitada. Nós agora ter uma visão detalhada de como os músculos se esforçam para manter a função pelo maior tempo possível, apesar dos efeitos do envelhecimento.”

Sarah Teichmann, autora sênior do estudo do Wellcome Sanger Institute e cofundadora do Human Cell Atlas, disse: “Através do Human Cell Atlas, estamos aprendendo sobre o corpo com detalhes sem precedentes, desde os primeiros estágios da vida. desenvolvimento humano até a velhice.

“Com estes novos conhecimentos sobre o envelhecimento saudável do músculo esquelético, investigadores de todo o mundo podem agora explorar formas de combater a inflamação, aumentar a regeneração muscular, preservar a conectividade nervosa e muito mais. Descobertas de pesquisas como esta têm um enorme potencial para desenvolver estratégias terapêuticas que promovam uma saúde mais saudável. envelhecimento para as gerações futuras.”