De nouvelles recherches identifient le métabolisme défectueux des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) en tant que moteur de la sarcopénie, mettant en évidence une voie potentielle pour ralentir la détérioration musculaire et améliorer la santé du vieillissement.
Étude: Le profilage multi-omique de la sarcopénia identifie le catabolisme d'acides aminés à chaîne ramifiée perturbée comme mécanisme causal et cible thérapeutique. Crédit d'image: Kurteev Gennadii / Shutterstock.com
Un récent Vieillissement de la nature L'étude utilise la multi-omique pour identifier les signatures moléculaires et métaboliques du muscle squelettique chez les patients atteints de sarcopénie.
Sommaire
Comment le vieillissement affecte-t-il les muscles?
Le muscle squelettique constitue environ 40% de la masse corporelle totale. En règle générale, la masse musculaire et la force culmine à l'âge adulte et diminuent de 15 à 30% chaque décennie après 50 ans.
La sarcopénie est une condition caractérisée par une détérioration progressive de la masse musculaire et de la fonction, ce qui entraîne une perte fonctionnelle, une fragilité et une mortalité accrue chez les personnes âgées. Des études antérieures ont révélé que la sarcopénie est causée par l'inflammation, la synthèse des protéines altérées, l'inactivité physique, les changements endocriniens, la résistance à l'insuline et le dysfonctionnement mitochondrial.
La sarcopénie est associée à des altérations pathologiques de la dérégulation métabolique dans les muscles squelettiques. Cette dérégulation affecte la synthèse et la dégradation des protéines et du glycogène. La sarcopénie a également un impact sur l'utilisation de l'énergie, conduisant à une dysfonction structurelle et fonctionnelle du muscle squelettique.
Malgré ces observations et la forte prévalence de la sarcopénie chez les personnes âgées, aucun traitement n'est actuellement approuvé pour traiter cette condition.
Qu'est-ce que BCAA?
Acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA), qui sont principalement métabolisés dans les muscles squelettiques, sont une source d'énergie clé pendant les activités physiques. Précédent in vivo Des études sur des souris ont révélé que la supplémentation en BCAA peut améliorer la biogenèse mitochondriale musculaire, conduisant à une plus grande force musculaire et en masse; Cependant, certaines études ont signalé des résultats contradictoires.
À propos de l'étude
La présente étude a intégré des données transcriptomiques, métabolomiques et protéomiques pour déterminer les signatures moléculaires et métaboliques du muscle squelettique chez les patients atteints de sarcopénie.
Des échantillons musculaires du vastus latéralis ont été prélevés à l'université du West China de l'Université du Sichuan entre le 1er juillet 2021 et le 31 octobre 2023. Des individus de plus de 65 ans qui ont été recommandés pour l'arthroplastie du genou, sans antécédents de fracture, de traumatisme ou de maladies neuromusculaires, ont été invitées participer à l'étude.
Tous les participants pouvaient marcher indépendamment. L'analyse a exclu les personnes ayant des antécédents de troubles musculo-squelettiques, de conditions cardiovasculaires et de maladies métaboliques.
Pour valider les résultats de l'analyse multi-omiques, une cohorte de réplication composée de 40 individus appariées par âge et correspondant au sexe a été utilisée.
Résultats de l'étude
Sur 250 personnes projetées pour une chirurgie du genou, 60 personnes appariées par l'âge et le sexe ont été sélectionnées pour l'analyse multi-omiques. Parmi ces participants, 20 ont été diagnostiqués avec des sarcopénies, 20 avec une sarcopénie possible (PS) et 20 témoins d'âge sain (HA).
S et PS ont été identifiés sur la base de l'indice des muscles squelettiques (SMI) mesurés à partir de tomodensitométrie (CT), d'analyse d'impédance bioélectrique (BIA), de force de préhension et de vitesse de démarche. Les personnes atteintes de PS présentaient une faible fonction musculaire avec une masse musculaire normale, tandis que ceux diagnostiqués avec S ont présenté une mauvaise force musculaire et une masse.
Par rapport à HA, les individus au stade S ont montré une réduction significative des taux d'albumine plasmatique. L'indice de masse corporelle (IMC), le SMI de la troisième vertèbre lombaire, la circonférence du bras supérieur et la circonférence des mollets étaient également significativement plus faibles chez les individus S que chez les participants à l'étude HA et PS.
La résistance à la poignée et la vitesse de marche ont progressivement réduit avec une augmentation de l'indice de fragilité sur les trois étapes. La progression de la sarcopénie était inversement associée au SMI, à la masse musculaire et à la force musculaire.
En utilisant le séquençage à l'acide ribonucléique à couverture élevée (ARN) (ARN-seq) d'échantillons de muscle latérale vastus, 453 gènes exprimés différentiellement (DEG) ont été identifiés parmi les participants HA, PS et S. Une enquête plus approfondie a révélé que les participants S étaient transcriptionnellement distincts des groupes HA et PS. La plupart des DEG présentaient une corrélation linéaire avec la trajectoire de la maladie.
Bien que l'analyse des composants principaux (PCA) et les analyses de distance euclidienne aient indiqué des profils transcriptionnels similaires des groupes HA et PS, les échantillons S présentaient des modèles d'expression génique métabolique distincts.
L'analyse de l'encyclopédie kyoto des gènes et des génomes (KEGG) a révélé une différence significative dans les voies métaboliques entre les échantillons HA et S, notamment la phosphorylation oxydative, la glycolyse, le métabolisme des acides gras, le catabolisme du BCAA, le cycle de l'acide tricarboxylique (TCA), le métabolisme du pyruvate.
La plupart des gènes impliqués dans ces voies métaboliques ont été régulés à la baisse pendant la progression de la sarcopénie. Par exemple, l'expression de la transaminase 2 acides aminés à chaîne ramifiée (BCAT2) et Bckdhb Les gènes, qui sont responsables de la synthèse des enzymes impliqués dans le catabolisme du BCAA, ont été significativement diminués dans le muscle squelettique des patients atteints de sarcopénie. Cette inhibition génétique a conduit à une accumulation significative de BCAA et de BCKA.
Un modèle de souris PPM1K (KO) spécifique au muscle squelettique (KO) a été utilisé pour examiner les effets du catabolisme de BCAA perturbé sur la sarcopénie. Le modèle a révélé que le catabolisme altéré du BCAA influence la pathologie musculaire et adipeuse chez la souris. De plus, une altération du catabolisme du BCAA a entraîné une accumulation de BCAA et une cible mécaniste soutenue de l'activation de la rapamycine (mTOR), conduisant ainsi à une signalisation mTOR dérégulée, qui provoque une atrophie musculaire squelettique.
Conclusions
La présente étude a identifié la dysfonction et l'accumulation cataboliques du BCAA comme des défauts métaboliques clés présents dans la sarcopénie à un stade précoce. Ces résultats indiquent que l'augmentation du catabolisme du BCAA pourrait atténuer la progression de la sarcopénie.
