Forscher fanden heraus, dass Metformin, ein weit verbreitetes Diabetes-Medikament, Muskelatrophie und -fibrose verhindern kann und möglicherweise zu einer schnelleren Genesung nach Verletzungen bei älteren Menschen beiträgt. Das Medikament zielt auf seneszierende Zellen ab, die die Muskelfunktion beeinträchtigen. Seine Vorteile wurden in einer Studie mit älteren Erwachsenen während Phasen der Muskelinsuffizienz und -erholung beobachtet.
Diabetes ist vielleicht nicht das Erste, was einem in den Sinn kommt, wenn man über die Muskelfunktion nachdenkt. Ein weit verbreitetes Diabetes-Medikament zur Kontrolle des Blutzuckers kann jedoch auch Muskelschwund und Muskelfibrose verhindern – was älteren Menschen helfen kann, sich schneller von Verletzungen oder Krankheiten zu erholen.
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“, sogenannte seneszierende Zellen, abzielen, 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 der Zeitschrift veröffentlicht Alternde Zelle.
„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-ähnliches Mittel verabreichen, könnten wir dann dazu beitragen, dass die Muskeln schneller wieder normal werden?“
Belebende Muskelregeneration
Mit zunehmendem Alter besteht bei Erwachsenen ein höheres Risiko, zu stürzen, ins Krankenhaus eingeliefert zu werden oder eine chronische Erkrankung zu entwickeln, und Muskelschwäche erhöht dieses Risiko. Das Forschungsteam wollte eine therapeutische Lösung finden, die sowohl die Muskelatrophie als auch die Muskelregeneration gezielt angehen kann.
Es gibt ein optimales Maß an seneszenten Zellen, die unabhängig von Ihrem Alter nützlich sind. Bei jüngeren, gesünderen Menschen ist für eine ordnungsgemäße Genesung nach einer Verletzung eine kurzfristige Seneszenz erforderlich, und die vollständige Blockierung des Seneszenzeffekts behindert die Heilungsbemühungen des Körpers. Typischerweise kann eine jüngere Person nach einer Muskelinsuffizienz ohne den Einsatz einer Intervention wie Metformin leichter wieder auf die Beine kommen.
„Beim Altern wissen wir, dass eine Immunschwäche vorliegt“, sagt Drummond. „Mit zunehmendem Alter wird es für Ihren Körper schwieriger, alternde Zellen zu beseitigen, und diese sammeln sich an. Das ist einer der Gründe dafür, dass die Erholung bei älteren Menschen nach Phasen der Nichtbenutzung 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 männliche und weibliche ältere Erwachsene 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 Placebo- oder Metformin-Behandlung während der Bettruhe fort.
Nach der Bettruhe erhielten die Teilnehmer eine weitere Muskelbiopsie und ein MRT und beendeten dann die Behandlungen. Alle Patienten absolvierten eine siebentägige Re-Mobilisierungsphase, gefolgt von einer abschließenden Muskelbiopsie.
„Wir haben in unserer Studie zwei Dinge gesehen“, sagt Drummond. „Wenn die Teilnehmer Metformin während einer Bettruhe einnahmen, hatten sie weniger Muskelschwund. Während der Erholungsphase wiesen ihre Muskeln auch weniger Fibrose oder überschüssiges Kollagen auf. Dieser Aufbau kann die ordnungsgemäße Funktion des Muskels erschweren.“
Das Forschungsteam verknüpfte diese Ergebnisse mit der Seneszenz und untersuchte Muskelbiopsien von Studienteilnehmern. Sie fanden heraus, dass die 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 dabei hilft, Gewebe in Erholungsphasen nach Inaktivität besser umzugestalten und zu reparieren.
„Unser eigentliches Ziel besteht darin, dass die 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, indem es die Kombination des Medikaments mit Leucin, einem Amino, untersucht Säure Das fördert das Wachstum und könnte die Erholung noch weiter beschleunigen. Sie haben die Wirksamkeit dieser Kombination bereits in präklinischen Tierstudien nachgewiesen.
„Metformin ist günstig, wirksam und recht sicher. Daher ist es spannend zu sehen, dass wir damit die Genesung älterer Menschen beschleunigen können“, fügt Drummond hinzu.
Referenz: „Nichtgebrauchsbedingte Muskelfibrose, zelluläre Seneszenz und seneszenzassoziierter sekretorischer Phänotyp bei älteren Erwachsenen werden während der Remobilisierung mit Metformin-Vorbehandlung gelindert“ von Jonathan J. Petrocelli, Alec I. McKenzie, Naomi MMP de Hart, Paul T. Reidy, Ziad S. Mahmassani, Alexander R. Keeble, Katie L. Kaput, Matthew P. Wahl, Matthew T. Rondina, Robin L. Marcus, Corrine K. Welt, William L. Holland, Katsuhiko Funai, Christopher S. Fry und Micah J. Drummond, 24. Juli 2023, Alternde Zelle.
DOI: 10.1111/acel.13936
Die Studie wurde vom National Institute on Aging finanziert.