Une étude récente publiée dans la revue Métabolisme naturel rapporté que de faibles niveaux de nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+) et le dysfonctionnement mitochondrial observé dans la sarcopénie et lors du vieillissement des muscles squelettiques étaient fonctionnellement liés aux taux sériques de trigonelline, un alcaloïde naturel.
Étude: La trigonelline est un NAD+ précurseur qui améliore la fonction musculaire au cours du vieillissement et est réduit dans la sarcopénie humaine. Crédit d’image : BigBlueStudio/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La sarcopénie est le déclin des muscles squelettiques lié à l'âge en raison de l'atrophie des myofibres, entraînant une altération de la contraction des fibres musculaires, une diminution de la mobilité et un handicap.
Les manifestations cliniques de la sarcopénie comprennent une réduction de la masse musculaire et, par conséquent, une diminution de la vitesse et de la force de la marche. Des études ont montré que le dysfonctionnement mitochondrial joue un rôle important dans le développement de la sarcopénie.
Les phénotypes du vieillissement musculaire sont déterminés par des facteurs tels que la biogenèse mitochondriale inférieure, la diminution de la respiration cellulaire et de la production d'adénosine triphosphate (ATP), ainsi que les changements dans la dynamique mitochondriale.
Des recherches récentes se sont concentrées sur la compréhension du rôle de facteurs systémiques tels que les cytokines pro-inflammatoires, les acides aminés anabolisants circulants et les fluctuations du métabolisme des lipides, des vitamines et du glucose pour influencer la fonction mitochondriale et avoir un impact sur la force musculaire.
Faibles niveaux de NAD+ ont été identifiées récemment comme étant l'une des caractéristiques du vieillissement musculaire et de la sarcopénie, ainsi que du dysfonctionnement mitochondrial.
Cependant, si la diminution des niveaux de NAD+ sont liés à des marqueurs moléculaires circulants pouvant être utilisés comme biomarqueurs cliniques restent inconnus.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont vérifié si les individus atteints de sarcopénie présentaient des taux sériques variables de vitamine B ou de métabolome de kynurénine par rapport aux individus en bonne santé afin de déterminer les changements systémiques liés au NAD.+ altérations du métabolisme et dysfonctionnement mitochondrial.
NAD+ est dérivé de la vitamine B3 précurseurs et est un cofacteur essentiel pour le métabolisme organique et cellulaire.
Chez les mammifères, NAD+ peut être produit à partir de précurseurs alimentaires tels que le nicotinamide mononucléotide et le nicotinamide riboside via la voie de la nicotinamide riboside kinase, l'acide nicotinique ou la niacine via la voie Preiss-Handler dépendante de la nicotinate phosphoribosyltransférase, et à partir du tryptophane et du nicotinamide.
Des études sur des rongeurs ont également corroboré les résultats d'études humaines selon lesquelles le vieillissement des muscles squelettiques montre une diminution du NAD.+ les niveaux.
La présente étude a inclus des participants de plus de 60 ans atteints de sarcopénie et un nombre égal de témoins sains du même âge. Des échantillons de biopsie musculaire ont été collectés pour analyse auprès de tous les participants. Un dynamomètre numérique a été utilisé pour mesurer la force de préhension, tandis que l'absorptiométrie à rayons X à double énergie a été utilisée pour mesurer l'indice de masse maigre appendiculaire.
Une méthode de rappel de 24 heures a été utilisée pour évaluer l'apport alimentaire, et les portions domestiques de tous les aliments et boissons déclarés ont été converties en grammes à l'aide de références standard.
Le séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) a été réalisé à l’aide des biopsies du muscle vaste latéral, et l’ensemble de données génétiques obtenu a été utilisé pour l’analyse des voies.
De plus, la concentration de NAD+ à partir d'échantillons de tissus a été quantifié par voie enzymatique et la chromatographie liquide-spectrométrie de masse a été utilisée pour l'analyse à haute résolution du NAD.+ métabolomes dans le in vivo échantillons et cellules.
Un large éventail de tests cellulaires ont été réalisés pour évaluer la mort cellulaire, la fonction mitochondriale, l'inactivation du gène de la nicotinate phosphoribosyltransférase, l'agonisme des récepteurs couplés à la protéine G et la stabilité du NAD.+ précurseur.
Les tissus musculaires issus des biopsies ont également été colorés pour des évaluations histologiques afin d'observer l'architecture musculaire.
Les études d'inactivation de la nicotinate phosphoribosyltransférase ont été réalisées à l'aide de modèles de rongeurs, et des extraits d'ARN des tissus de rongeurs ont été utilisés pour des analyses quantitatives de réaction en chaîne par polymérase (qPCR) et d'immunoblot.
Résultats
Les résultats ont montré que même si la vitamine B3 les métabolites ou l'un des autres métabolites analysés dans l'étude n'ont montré aucune altération liée à la sarcopénie, les individus atteints de sarcopénie avaient de faibles niveaux de trigonelline, un alcaloïde naturel produit par les mammifères et les plantes.
L'indice de masse maigre appendiculaire, ainsi que les mesures de la vitesse de marche et de la force de préhension, ont montré une corrélation entre la masse musculaire et les niveaux de trigonelline. De plus, les taux sériques de trigonelline se sont révélés liés aux taux de NAD.+ dans les muscles squelettiques.
Les études d'enrichissement des voies à partir des tissus des rongeurs ont également indiqué que de nombreuses voies de signalisation et métaboliques, telles que la voie de phosphorylation oxydative mitochondriale, étaient positivement associées aux taux sériques de trigonelline.
L’analyse de l’apport alimentaire a révélé que la consommation de caféine n’était pas associée à des modifications des taux de trigonelline dans le sérum. Néanmoins, cela indique que l’apport en fibres et en folate pourrait influencer les niveaux circulants de trigonelline.
Modifications de la vitamine B3 l'apport ne semble pas non plus influencer l'association entre la force musculaire et les niveaux de trigonelline. Ces résultats suggèrent que la trigonelline est un nouveau métabolite qui pourrait être utilisé comme biomarqueur pour évaluer le NAD.+ niveaux, le métabolisme mitochondrial et la force musculaire.
Conclusions
Pour résumer, l’étude a étudié l’association entre les niveaux de métabolome de la vitamine B3 et les niveaux de NAD+, la masse musculaire et le dysfonctionnement mitochondrial lié à la sarcopénie par le biais du séquençage de l’ARN, des analyses histologiques, des études animales et de nombreux tests.
Bien que les résultats n'aient montré aucune association entre les caractéristiques de la sarcopénie et la vitamine B3 métabolome, de faibles niveaux de trigonelline, un alcaloïde naturel présent chez l'homme, se sont avérés associés à une diminution du NAD+ niveaux, déclin de la masse musculaire et dysfonctionnement mitochondrial.
