Ein gängiges Diabetes-Medikament, Metformin, das den Blutzucker reguliert, kann auch Muskelschwund und Muskelfibrose verhindern, was älteren Menschen helfen kann, sich schneller von Verletzungen oder Krankheiten zu erholen.
Durch Nichtgebrauch verursachte Muskelfibrose, zelluläre Seneszenz und seneszenzassoziierter sekretorischer Phänotyp bei älteren Erwachsenen werden während der Reambulation mit einer Metformin-Vorbehandlung gelindert. Zusammenfassung Muskelentzündungen und -fibrosen sind die Ursache für Komplikationen im Zusammenhang mit Inaktivität und können zu einer schlechten Muskelregeneration im Alter beitragen. Zellalterung ist ein aufkommender Zusammenhang zwischen Entzündungen, der Umgestaltung der extrazellulären Matrix (ECM) und einer beeinträchtigten Muskelregeneration nach Nichtbeanspruchung. Bei Nagetieren verhindert Metformin nachweislich die zelluläre Seneszenz/den seneszenzassoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP), Entzündungen und Fibrose, was es zu einer potenziell praktischen therapeutischen Lösung macht. Daher bestand der Zweck dieser Studie darin, bei älteren Erwachsenen zu bestimmen , ob eine Metformin-Monotherapie während der Bettruhe Muskelfibrose und zelluläre Seneszenz/SASP während der Reambulationsphase reduzieren kann. Eine zweiarmige kontrollierte Studie wurde mit gesunden männlichen und weiblichen älteren Erwachsenen (n=20; BMI: <30, Alter: 60 Jahre oder älter) durchgeführt, die während einer zweiwöchigen Einlaufphase nach dem Zufallsprinzip einer Behandlung mit Placebo oder Metformin zugeordnet wurden 5 Tage Bettruhe, gefolgt von Metformin-Entzug für 7 Tage Erholung. Wir fanden heraus, dass Menschen, die mit Metformin behandelt wurden, während der Nichtanwendung eine geringere Myofaseratrophie vom Typ I, reduzierte proinflammatorische Transkriptionsprofile und eine geringere Muskelkollagenablagerung während der Genesung aufwiesen. Der Kollagengehalt und die Muskelfasergröße korrespondierten mit einer Verringerung der Zellalterung des gesamten Muskels und der SASP-Marker. Darüber hinaus reduzierte die Metformin-Behandlung die Seneszenzmarker primärer muskelresidenter fibroadipogener Vorläufer (FAPs) und förderte eine Verschiebung im Schicksal von Fibroblasten dahingehend, dass sie Myofibroblasten weniger ähnlich sind. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Vorbehandlung mit Metformin den Umbau der extrazellulären Matrix (ECM) nach Nichtgebrauch bei älteren Erwachsenen verstärkte, indem möglicherweise die zelluläre Seneszenz und SASP in der Skelettmuskulatur und den FAPs verändert wurden. |
Abbildung : Experimentelles Schema. Vor Beginn einer Behandlung (PRE) oder eines Eingriffs wurde eine Muskelbiopsie durchgeführt. Anschließend erhielten die Teilnehmer zwei Wochen lang ein Placebo oder Metformin und beendeten die Behandlung zwei Tage vor Beginn der Bettruhe. Zu Beginn des ersten Tages der Bettruhe wurde eine Muskelbiopsie durchgeführt (TAG 1) und die Teilnehmer begannen die Behandlungen für die nächsten 4 Tage der Bettruhe erneut. Am fünften Tag der Bettruhe (POST) wurde eine Muskelbiopsie durchgeführt und die Teilnehmer brachen ihre Behandlungen am Abend zuvor ab und setzten ihre Behandlungen für den Rest der Studie nicht fort. Nach einer einwöchigen Erholungsphase (REC) kehrten die Teilnehmer zurück und unterzogen sich einer weiteren Muskelbiopsie.
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Forscher der University of Utah Health haben herausgefunden, dass Metformin , ein weit verbreitetes Medikament, das seit mehr als einem halben Jahrhundert zur Behandlung von Diabetes eingesetzt wird, überraschende Anwendungen auf zellulärer Ebene hat. Es kann auf „Zombie-ähnliche Zellen “ abzielen, sogenannte seneszierende Zellen , die die Muskelfunktion beeinträchtigen. Seneszierende Zellen sezernieren Faktoren, die mit Entzündungen in Zusammenhang stehen und fibrotischem Gewebe, einer Verhärtung oder Vernarbung des Gewebes zugrunde liegen können. Metformin reduziert auch Muskelatrophie. Ihre Ergebnisse wurden in Aging Cell veröffentlicht .
„Wir sind an der klinischen Anwendung dieser Forschung interessiert“, sagt Micah Drummond, Ph.D., leitender Autor der Studie und Professor für Physiotherapie und Sporttraining am College of Health. „Zum Beispiel ist es bei Knieoperationen bei älteren Menschen bekanntermaßen schwierig, sich davon zu erholen. Wenn wir während der Erholungsphase ein Metformin-artiges Mittel verabreichen würden, könnten wir dann dazu beitragen, dass die Muskeln schneller wieder normal werden?“
Revitalisierende Muskelregeneration
Mit zunehmendem Alter besteht bei Erwachsenen ein höheres Risiko, zu stürzen, ins Krankenhaus eingeliefert zu werden oder chronische Krankheiten zu entwickeln, und mangelnde Muskelbeanspruchung erhöht dieses Risiko. Das Forschungsteam wollte eine therapeutische Lösung finden, die sowohl die Muskelatrophie als auch die Muskelregeneration angemessen bekämpfen kann.
Es gibt ein optimales Niveau an seneszenten Zellen, die unabhängig vom Alter nützlich sind. Bei jüngeren, gesünderen Menschen ist für eine angemessene Genesung nach einer Verletzung eine kurzfristige Seneszenz erforderlich, und eine vollständige Blockierung des Seneszenzeffekts behindert die Heilungsbemühungen des Körpers. Typischerweise kann sich eine jüngere Person nach einer Muskelinsuffizienz leichter erholen, ohne dass ein Eingriff wie Metformin erforderlich ist.
„Beim Altern wissen wir, dass eine Immunschwäche vorliegt “, sagt Drummond. „Mit zunehmendem Alter wird es für Ihren Körper schwieriger, seneszierende Zellen zu eliminieren, und sie sammeln sich an. Das ist einer der Gründe, warum die Erholung bei älteren Menschen nach Phasen der Inaktivität viel langsamer verläuft.“
Die antiseneszenten Eigenschaften von Metformin wurden durch präklinische Studien nachgewiesen. Um die Intervention am Menschen zu testen, rekrutierte das Team 20 gesunde ältere Erwachsene, Männer und Frauen, für eine mehrwöchige Studie. Sie ließen die Teilnehmer vor dem Eingriff eine Muskelbiopsie und ein MRT durchführen , was eine fünftägige Bettruhe beinhaltete.
Eine Gruppe von 10 Personen erhielt während einer zweiwöchigen Einlaufphase Metformin und die anderen 10 Placebo-Tabletten. Anschließend setzte jede Gruppe die Behandlung mit Placebo oder Metformin während der Bettruhe fort.
Nach der Bettruhe erhielten die Teilnehmer eine weitere Muskelbiopsie und ein MRT und brachen dann die Behandlungen ab. Alle Patienten absolvierten eine siebentägige Reambulationsphase, gefolgt von einer abschließenden Muskelbiopsie.
„Wir haben in unserer Studie zwei Dinge gesehen“, sagt Drummond. „Wenn die Teilnehmer während der Bettruhe Metformin einnahmen, hatten sie weniger Muskelschwund . Während der Erholungsphase hatten ihre Muskeln auch weniger Fibrose oder überschüssiges Kollagen. Diese Ansammlung kann es für den Muskel schwieriger machen, richtig zu funktionieren.“
Das Forscherteam verknüpfte diese Ergebnisse mit der Seneszenz und untersuchte Muskelbiopsien von Studienteilnehmern. Sie fanden heraus, dass Teilnehmer, die Metformin einnahmen, weniger Anzeichen einer Zellalterung aufwiesen.
„Dies ist die erste Arbeit, die einen direkten Zusammenhang zwischen einer Therapie zur Zellalterung und einer verbesserten Muskelregeneration nach Nichtbeanspruchung im Alter herstellt“, sagt Hauptautor Jonathan Petrocelli, Ph.D. Er erklärt, dass Metformin den Muskelzellen hilft, Gewebe während der Erholungsphasen nach Inaktivität besser umzugestalten und zu reparieren.
„Unser eigentliches Ziel besteht darin, dass Patienten ihre Muskelmasse und -funktion mit zunehmendem Alter beibehalten, da Atrophie und Schwäche zu den stärksten Prädiktoren für die Entwicklung von Krankheiten und den Tod gehören“, sagt er.
Drummonds Team geht diesen Erkenntnissen nach und untersucht die Kombination des Medikaments mit Leucin, einer Aminosäure, die das Wachstum fördert und die Genesung weiter beschleunigen könnte. Sie haben die Wirksamkeit dieser Kombination bereits in präklinischen Tierstudien nachgewiesen.
„Metformin ist kostengünstig, wirksam und recht sicher. Daher ist es spannend zu sehen, dass wir damit die Genesung älterer Menschen beschleunigen können“, fügt Drummond hinzu.
Zusammenfassend lässt sich sagen , dass die Behandlung mit Metformin zwei Wochen vor und während der Nichtanwendung den Myofaserumbau älterer Erwachsener während der frühen Remobilisierung durch Veränderungen in der Kollagenablagerung verbesserte. Die Auswirkungen von Metformin auf die Kollagenablagerung können mit der Steigerung entzündungshemmender Transkriptionsprogramme und der Verringerung der Seneszenz/SASP von muskelresidentem und gesamtem Muskel-FAP zusammenhängen.
Wir kommen zu dem Schluss , dass die kurzfristige Verabreichung von Metformin bei der Linderung der Muskelatrophie und der Verbesserung der Muskelregeneration während der kurzfristigen Erholung nach Nichtgebrauch bei älteren Erwachsenen von Nutzen sein kann, indem es auf die Muskelzellseneszenz/SASP abzielt.
