Mechanismus svalové slabosti ve stáří
Výzkumný tým se zaměřil na objasnění příčin dlouhodobé svalové slabosti u starších jedinců v souvislosti s poruchami nakládání s vápníkem v buňkách kosterního svalstva. Vápníkové ionty hrají klíčovou roli v regulaci svalových kontrakcí a tento proces je ovlivňován proteinovou kinázou CaMKII. Zatímco u mladých jedinců tento systém zajišťuje adaptaci na zátěž, s postupujícím věkem dochází k narušení stability vápníkového metabolismu, únikům iontů a snížené schopnosti organismu tlumit oxidativní stres.
Výzkum na zvířecích modelech
Studie porovnávala svalovou tkáň mladých myší a velmi starých myších jedinců. U starších subjektů byla pozorována výrazně menší svalová hmota a zvýšená hladina aktivity proteinu CaMKII v klidovém stavu. Pomocí metody využívající adeno-asociovaný virus vědci vyvolali trvalou aktivaci CaMKII ve specifických svalových skupinách vybraných myší.
Výsledky experimentů ukázaly, že trvalá aktivita tohoto proteinu vede k úbytku svalové hmoty a snížení schopnosti svalu vyvíjet sílu. Ačkoliv se celkový počet mitochondrií nezměnil, došlo k narušení jejich organizace uvnitř buněk. Část tohoto procesu byla spojena se zánětlivou reakcí, konkrétně se signalizací NF-kB. Při blokování této signalizační dráhy sice nedošlo k úplné ztrátě svalové hmoty, ale svaly si zachovaly svou schopnost generovat sílu.
Vliv na genovou expresi
Analýza genové exprese odhalila, že trvalá aktivace CaMKII způsobuje v buňkách změny, které jsou v širokém smyslu podobné přirozenému procesu stárnutí svalstva. K významným změnám došlo zejména v drahách odpovědných za metabolismus železa.
V další fázi výzkumu vědci aplikovali u přirozeně stárnoucích myší látku CN19o, která inhibuje aktivitu CaMKII. Ačkoliv tato intervence nevedla k nárůstu objemu svalové hmoty u jednadvacetiměsíčních myší, vedla k posunu genové exprese směrem k mladšímu fenotypu a prokazatelně zlepšila schopnost svalové kontrakce.
Závěry výzkumu naznačují, že nadměrná aktivita CaMKII v pokročilém věku významně přispívá k rozvoji sarkopenie. Zatímco v mládí je tato signalizace nezbytná pro správné fungování organismu, v seniu je spojena s negativními dopady na svalovou tkáň. Budoucí výzkum se bude muset zaměřit na podrobnější objasnění vazeb mezi vápníkovým a železitým metabolismem a na posouzení potenciálu CaMKII jako terapeutického cíle u lidských pacientů.