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Molekül könnte Muskelabbau im Alter bremsen
Im zunehmenden Alter führt die Nitrierung dazu, dass sich der hepatozytäre Wachstumsfaktor (HGF) nicht mehr an die Rezeptoren der Stammzellen der Skelettmuskulatur binden kann. Die Muskeln können sich dadurch schlechter regenerieren und werden zunehmend abgebaut. Nun wurde entdeckt, dass die schwefelhaltige Verbindung Liponsäure-Trisulfid (LASSS) die Nitrierung verhindern kann. In Zukunft könnte das Molekül den Muskelabbau im Alter hemmen und dadurch die Selbstständigkeit und Lebensqualität von Senioren länger erhalten.
Fukuoka (Japan). Sarkopenie, der altersbedingte Verlust von Muskelmasse, Muskelkraft und körperlicher Leistungsfähigkeit, beginnt beim Menschen bereits mit etwa 30 Jahren als schleichender Prozess, der sich im Alter deutlich beschleunigt. Die Entwicklung, die auf hormonelle Veränderungen, eine schlechtere Eiweißverwertung und eine nachlassende Regenerationsfähigkeit der Muskeln zurückgeht, kann bei Senioren das Risiko für Stürze sowie Knochenbrüche erhöhen und die Selbstständigkeit im Alter stark einschränken. Die Medizin empfiehlt deshalb, dass auch ältere Menschen sich ausreichend bewegen und regelmäßig Krafttraining durchführen sollten, um ihre Muskelkraft bis ins hohe Alter zu erhalten.
Forscher der Kyushu University um Ryuichi Tatsumi haben nun ein Molekül identifiziert, das eines der zentralen Reparatursignale des Körpers für die Muskulatur erhalten und verstärken kann. Wie die Wissenschaftler erklären, stand der hepatozytäre Wachstumsfaktor (HGF) im Fokus ihrer Arbeit. HGF wird im gesunden Muskelgewebe im stützenden Netzwerk rund um die Muskelfasern gespeichert und ist zunächst inaktiv. Wenn ein Muskel verletzt oder mechanisch belastet wird, setzt der Körper den Wachstumsfaktor frei und dieser bindet sich an die c-Met-Rezeptoren auf den Satellitenzellen, den residenten Stammzellen der Skelettmuskulatur. Die Stammzellen werden dadurch aus ihrem Ruhezustand aktiviert und beginnen sich zu vermehren und auszudifferenzieren, um die Muskelfasern zu regenerieren.
Die Forscher um Tatsumi haben bereits in früheren Studien entdeckt, dass dieser Prozess im Alter zunehmend gestört wird, weil sich der Wachstumsfaktor chemisch verändert. Bei der sogenannten Nitrierung heftet sich jeweils eine Nitrogruppe an die Aminosäuren Tyrosin-198 und Tyrosin-250 (Y198 und Y250) des Wachstumsfaktors, die für die Bindung von HGF an c-Met entscheidend sind. Nitriertes HGF kann dadurch nicht mehr an die Rezeptoren andocken und somit den Regenerationsprozess nicht starten. Laut Tatsumi ist dies einer der Gründe, wieso sich die Muskelregeneration bei Senioren verschlechtert.
„HGF fehlt im Alter nicht unbedingt. Vielmehr kann es nach seiner Bildung chemisch verändert werden. Das brachte uns auf die Frage, ob eine Verbindung mit starker antioxidativer Kapazität HGF schützen könnte – entweder indem sie die Nitrierung verhindert oder den dadurch verursachten Funktionsverlust ausgleicht“, erklärt Ryuichi Tatsumi.
In ihrer aktuellen Studie haben die Forscher deshalb untersucht, ob die schwefelhaltigen Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften Glutathion-Trisulfid (GSSSG) und Liponsäure-Trisulfid (LASSS) die Nitrierung hemmen können. Die Verbindungen gehören zur Stoffklasse der Trisulfide, also Moleküle mit drei direkt aneinandergekoppelten Schwefelatomen.
Im ersten Experiment haben GSSSG und LASSS die Nitrierung von HGF an den Stellen Y198 und Y250 unterdrückt. Die Bindungsfähigkeit des Wachstumsfaktors an den Rezeptor konnte aber zunächst nicht vollständig wiederhergestellt werden. Die Forscher haben deshalb ein zweites Experiment durchgeführt, für das sie das molare Verhältnis von HGF zu Trisulfid von 1:4000 auf 1:8000 erhöht haben. Die Bindungsfähigkeit von HGF an c-Met hat sich dadurch gegenüber unbehandeltem HGF mehr als verdoppelt. Außerdem hat die schwefelhaltige Verbindung LASSS den Wachstumsfaktor widerstandsfähiger gegenüber nitrierungsbedingten Funktionsstörungen gemacht. Bei GSSSG wurde dieser Effekt nicht beobachtet.