新型電療法可重建因自然老化而喪失的肌肉
在全球老年人口中,多達16% 的人患有”肌肉疏鬆症”,這是導致他們喪失獨立性的主要因素之一。以肌肉質量和功能或力量的喪失為標誌,它是許多與年齡相關的跌倒、行動不便和功能衰退的原因。更重要的是,迄今為止還沒有”治愈”或治療方法來阻止其發展,更不用說逆轉了,大多數幹預措施都是透過改變生活方式和飲食來減緩肌肉質量的損失。
現在,韓國大邱慶北科學技術研究院(DGIST)的科學家們開發了一種新型生物電療法,可以恢復老化小鼠的肌肉細胞,他們相信這種療法有望在人體模型中產生類似的效果。
第一作者、DGIST 新生物學系教授Minseok Kim 說:”由於COVID-19 大流行和世界人口老化導致社會活動受到限制,肌肉疏鬆症患者的數量最近激增。這項研究意義重大,因為它首次證實了應用生物電醫學治療肌肉疏鬆症的潛力,而這種疾病目前還無法治癒。我們還確定了肌肉恢復的最佳電刺激條件與年齡的函數關係,這可能會導致個人化電療法開發的範式轉移。”
研究小組開發了一個基於生物晶片的老化人類肌肉細胞電刺激(ES)篩選平台。利用這個平台,他們能夠確定誘導衰老肌肉細胞再生的最佳電刺激條件。雖然ES 有可能損傷肌肉,但研究人員發現,在最佳水平上,ES 與鈣訊號、老化和新陳代謝有積極的相互作用。鈣訊號在老化骨骼肌中的恢復可誘導肥大,或增加肌肉量。
研究團隊在老年小鼠身上測試了這個最佳ES 假設,對它們進行了為期六週的生物電治療。在試驗結束時,與對照組相比,這些動物的肌肉質量和肌肉質量都得到了改善。肌肉的收縮力和組織形成也有所提高,這顯示治療不僅能重建肌肉質量,還能改善肌肉功能。
這張圖分解了該療法的原理圖/DGIST
雖然是初步研究,但研究小組認為它可以改變現有ES 的使用方式。
研究小組在研究報告中指出:「目前,許多肌肉電刺激設備都是在醫院和家庭中使用,沒有考慮到最佳的ES 條件。透過這項研究,我們認為需要應用一種針對肌肉疏鬆症的特定ES,以便在副作用最小的情況下發揮最大效果,我們希望將引入的技術稱為銀質電療技術。這項研究有可能成為開發治療肌肉疏鬆症的個人化生物電醫學的基礎”。
這項研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。