Der altersbedingte Verlust von Muskelmasse und -kraft, die so genannte „Sarkopenie“, ist ein degenerativer Prozess, der bei älteren Menschen zu einem Verlust an Lebensqualität und einer verringerte Unabhängigkeit führt. Eine wachsende Zahl von Studien deutet darauf hin, dass diese Form des Muskelschwunds mit einer chronischen Entzündung zusammenhängt, aber wann und warum tritt diese Entzündung auf?

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Forscher des Labors für komplexe Stoffwechselkrankheiten und Mitochondrien am IRB Barcelona unter der Leitung von Dr. Antonio Zorzano, Professor an der Fakultät für Biologie der Universität Barcelona (UB), haben herausgefunden, dass der Entzündungsprozess, der zum Muskelschwund führt, mit der Anhäufung von beschädigten Mitochondrien in den Zellen zusammenhängt. Sie haben auch beschrieben, wie erhöhte Werte von BNIP3, einem Protein, das an der Beseitigung defekter Mitochondrien beteiligt ist, mit einer verbesserten Muskelalterung zusammenhängen.

„Wenn der BNIP3-Spiegel im Alter niedrig ist, sammeln sich mehr geschädigte Mitochondrien an. Dadurch werden Entzündungsprozesse ausgelöst, die wiederum Muskelschwund verursachen“, erklärt Dr. David Sebastián, assoziierter Forscher im selben Labor, CIBERDEM-Forscher und außerordentlicher Professor an der Universität Barcelona. „Der Grund, warum manche Menschen höhere BNIP3-Werte haben und andere niedrigere, ist noch unbekannt“, fügt Dr. Andrea Irazoki, Erstautorin des Artikels, hinzu.

Die Arbeiten wurden mit Zellen in Kulturen und Tiermodellen von Mäusen sowie mit menschlichen Proben von jungen und älteren Menschen durchgeführt.

Mangelnde Beseitigung von Mitochondrien

Mitochondrien sind die Energiekraftwerke der Zellen. Sie spielen eine wichtige Rolle, und die Zelle muss daher sicherstellen, dass sie in gutem Zustand sind. Wenn Mitochondrien altern und nicht mehr richtig funktionieren, entsorgt oder „recycelt“ der Körper sie regelmäßig. Dieser Prozess wird als „Mitophagie“ bezeichnet.

Mit zunehmendem Alter funktioniert dieser Prozess nicht mehr so effizient und es besteht die Tendenz, dass sich defekte Mitochondrien ansammeln. Die Autoren vermuten, dass zum Ausgleich die BNIP3-Konzentration, die den Mitophagieprozess anregt, ansteigt. BNIP3 bindet nicht nur an die Membran der Mitochondrien, um deren Abbau zu erleichtern, sondern beeinflusst auch die Funktion der Lysosomen, die für den Abbau geschädigter Zellbestandteile unerlässlich sind.

„Mit dieser Arbeit wollen wir die Mechanismen aufklären, die zur Entwicklung von Sarkopenie führen, und nach Instrumenten suchen, die das gesunde Altern auf muskulärer Ebene fördern“, erklärt Dr. Zorzano, der auch Leiter der CIBERDEM-Gruppe ist.

Die künftige Arbeit im Labor wird sich auf die Suche nach Biomarkern im Blut konzentrieren, die mit hohen BNIP3-Spiegeln assoziiert sind, um weniger invasive Analysen durchführen zu können, um zu verstehen, was hohe oder niedrige BNIP3-Spiegel verursacht (ob sie einen genetischen oder umweltbedingten Ursprung haben), und um zu verstehen, warum der mitochondriale Abbau im Alter reduziert wird und in welchem Alter dieses Phänomen auftritt.

Originalveröffentlichung: Irazoki A et al. Coordination of mitochondrial and lysosomal homeostasis mitigates inflammation and muscle atrophy during aging. Aging Cell 2022; e13538