Kan tarmmikrober vara nyckeln till att övervinna muskelförlust i äldre ålder?
Ny forskning på möss tyder på att tarmmikrober har en roll för att reglera muskelmassa och funktion.
Resultaten erbjuder nya ledtrådar inte bara om hur muskler fungerar, växer och utvecklas utan också om hur de kommunicerar med nerverna som styr rörelsen.
Uppenbaringarna pekar också på potentiella nya riktningar för att ta itu med förlusten av muskelmassa och styrka som vanligtvis följer med åldrande.
Forskare vid Nanyang Technological University (NTU) i Singapore ledde den internationella studien, som presenteras i en nyligen genomförd Vetenskaplig translationell medicin papper.
De jämförde styrka och rörelse hos möss när de genomgick en serie övningar i laboratoriet.
Några av mössen var bakteriefria och hade inga tarmmikrober eller mikrobiota, medan resten var normala, friska möss som hade tarmmikrober.
Forskarna fann att mössen utan tarmmikrober hade svagare skelettmuskler och producerade mindre energi än mössen med tarmmikrober.
Dessutom fann teamet att transplantation av tarmmikrober från normala möss till bakteriefria möss ökade muskelmassa och styrka hos de senare. Detta ingripande ledde också till delvis återställande av muskeltillväxt och funktion hos de tidigare bakteriefria mössen.
"Dessa resultat", säger seniorstudieförfattaren Sven Pettersson, professor vid Lee Kong Chian School of Medicine vid NTU, "stärker ytterligare det växande beviset på att tarmmikrober fungerar som viktiga portvakter för människors hälsa och ger ny insikt i underhåll av muskelmassa med avseende på åldrande. ”
Tarmmikrober samarbetar med mänskliga celler
Den stora mängden forskning som har skett under de senaste åren antyder att biljoner mikrober som lever i den mänskliga tarmen interagerar med praktiskt taget alla mänskliga celler.
I partnerskap med mänskliga celler spelar tarmmikrober viktiga roller i metabolism, immunitet och andra viktiga funktioner i kroppen.
Många studier har till exempel rapporterat att förändringar i tarmmikrober inträffar under fetma, leversjukdom och diabetes. Dessa studier antyder också att tarmmikrober är involverade i cancer och neurologiska tillstånd som förstör hjärnvävnad.
Som ett resultat av dessa avslöjanden blir forskare alltmer intresserade av att ändra tarmmikrober som ett sätt att behandla dessa tillstånd.
Prof. Pettersson säger att de senaste fynden banar väg för studier för att undersöka hur tarmmikrober och de ämnen som de producerar kan fungera som behandlingsmål för att förbättra muskelstyrkan hos äldre.
Resultaten av sådana studier bör vara av särskilt intresse för länder där befolkningen åldras särskilt snabbt, såsom Singapore.
Förlust av muskelmassa som är typisk för åldrande
Förlust av muskelmassa, ett kännetecken för sarkopeni, tenderar att förekomma naturligt med åldern. Bevis har kopplat denna förlust till fall, frakturer och funktionshinder.
En av de mekanismer som professor Pettersson och hans kollegor undersökte var hur tarmmikrober interagerade med kommunikationen mellan muskler och nerver.
Teamet såg att mössen som saknade tarmmikrober hade lägre nivåer av vissa proteiner som är nödvändiga för rörelse.
Dessa proteiner hjälper till att skapa och hantera korsningarna som gör att nervcellerna som styr rörelsen kan skicka och ta emot meddelanden från skelettmuskelfibrer. Några av dessa meddelanden instruerar muskler att dra ihop sig.
Teamet fann att transplantation av tarmmikrober från de normala mössen i de bakteriefria mössen återställde dessa proteiner till nivåer som var närmare de friska mössen.
Forskarna konstaterar att fler studier behövs för att förstå vad som händer i dessa nerv – muskelkorsningar för att orsaka muskelavfall och dysfunktion hos bakteriefria möss.
Problem med mitokondrier
Några av de senaste resultaten kände emellertid lite ljus över en annan aspekt av muskelsvinn eller atrofi.
I experimenten bedömde forskarna hur bra mössen kunde generera energi eftersom de genomgick olika utmaningar. Uppgifterna inkluderade att hålla gradvis tyngre vikter och springa i ökande hastigheter.
Dessa experiment avslöjade att mössen utan tarmmikrober hade problem med att generera energi i sina skelettmuskler.
Skelettmusklerna hos de bakteriefria mössen verkade mindre kapabla att skapa och använda mitokondrier, de små kraftkrafterna i celler som ger dem energi för sina olika funktioner.
Teamet såg hur transplanterande tarmmikrober från de normala mössen till de bakteriefria mössen ökade aktiviteten hos enzymer i de bakteriefria mössens mitokondrier.
Ökningen av enzymaktivitet i mitokondrierna hjälpte de bakteriefria mössens skelettmuskler att få mer energi.
Författarna drar slutsatsen:
"Våra resultat tyder på en roll för tarmmikrobioten i att reglera skelettmuskelmassa och funktion hos möss."
