Die Molekulare Medizin Hält Mäuse In Der Schwerelosigkeit Mächtig

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-21 22:30

Eine experimentelle Genbehandlung an Bord der Internationalen Raumstation zeigt, wie Nagetiere - und Menschen - über die Erde hinaus in Schwung bleiben können.

Ein Aufenthalt im Weltraum ist eine großartige Möglichkeit, den eigenen Körper zu ruinieren - die Mikrogravitation führt zu einem dramatischen Verlust an Muskelmasse. Die Bewohner der Internationalen Raumstation trainieren regelmäßig, um die Atrophie abzuwehren, aber vielleicht gibt es auch einen anderen Weg. Wissenschaftler haben nun herausgefunden, dass die Tiere, wenn sie weltraumtaugliche Mäuse mit einem bestimmten Molekül behandeln, nicht nur ihre Muskeln erhalten, sondern sich sogar ein wenig aufbauen.

Die Behandlung bewahrte und steigerte auch die Knochendichte, ein weiteres Problem der Mikrogravitation, berichteten Forscher am 7. September in den Proceedings der National Academy of Sciences.

Die Arbeit hat Auswirkungen nicht nur auf Astronauten, die Ausflüge zum Mond oder zum Mars unternehmen, sondern auch auf erdgebundene Menschen, die aufgrund von Alter, Verletzung oder Krankheit mit Muskelschwund zu kämpfen haben. Potenzielle Medikamente, die aus dieser Forschung hervorgehen, könnten Menschen, die bettlägerig oder im Rollstuhl sind, sowie Menschen mit Krebs, chronisch obstruktiver Lungenerkrankung oder anderen Ursachen für Muskelschwund zugute kommen, sagt der Studienautor Se-Jin Lee, ein Genetiker am Jackson Laboratory für Genommedizin in Farmington, Connecticut. "Es gibt so viele mögliche Hinweise."

Lee hat sich seit Jahrzehnten danach gesehnt, seine Mäuse ins All zu schicken. In den 1990er Jahren eliminierte er ein Gen namens Myostatin aus Mäusen. Das Myostatin-Protein blockiert normalerweise das Muskelwachstum, so dass die Mäuse ohne es ziemlich kräftig wurden, mit der doppelten Muskelmasse normaler Mäuse.

Lee bekam seine Chance am 5. Dezember 2019, als 40 Mäuse mit einem SpaceX-Fahrzeug vom Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, gestartet wurden. Dies ermöglichte Lee zu testen, wie die Muskeln der „mächtigen Mäuse“auf 33 Tage Raumbedingungen reagierten. Er und seine Kollegen sahen, dass normale Mäuse zwar Muskelmasse verloren, die mächtigen Nagetiere jedoch zerrissen blieben.

Die Eliminierung der Myostatin-Gene von Menschen mit Muskelschwund wäre natürlich unpraktisch. So testeten Lee und Kollegen auch einen Weg, um Muskeln bei normalen Mäusen zu erhalten. Normalerweise stoppt Myostatin das Wachstum, indem es an einen Rezeptor bindet, der an der Oberfläche von Muskelzellen haftet. Lee und Kollegen schickten ein Fragment dieses Rezeptors hoch, und Astronauten auf der ISS injizierten es in die Blutbahnen der Tiere. Dieser "Lockvogel" -Rezeptor fing die Myostatinmoleküle der Tiere ein und hielt sie vom Muskelgewebe fern.

Der Köder hat einen weiteren Effekt: Er fängt ein zweites Protein namens Activin A ein, das auch das Wachstum von Muskeln und Knochen verhindert. Sicher genug, Weltraummäuse, denen der Täuschungsrezeptor injiziert worden war, hatten einen doppelten Vorteil: Sie hielten ihre Muskeln gestärkt und ihre Knochendichte hoch. Knochen und Muskeln wuchsen sogar, so dass die behandelten Mäuse mit mehr dieser Gewebe aufsetzten als unbehandelte Mäuse, die auf dem Boden zurückgelassen wurden.

Das Team testete auch, ob die Behandlungen bereits aufgetretenen Muskelschwund und Knochenschwund rückgängig machen konnten. Zu diesem Zweck gaben sie den Lockvogelrezeptor regulären Mäusen, die auf der ISS Muskel- und Knochenmasse verloren hatten, nachdem sie am 7. Januar 2020 im Pazifik niedergespritzt waren und in San Diego gelandet waren. Diese Tiere erholten sich schnell von Knochen und Muskeln; Ihre Muskeln wurden sogar größer als vor dem Start.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es eine Möglichkeit geben könnte, ein Medikament zum Schutz von Astronauten vor Muskel- und Knochenschwund zu verwenden, sagt David Glass, Vizepräsident für Forschung zu Alterung und altersbedingten Störungen bei Regeneron Pharmaceuticals in Tarrytown, New York. Er warnte jedoch davor, dass sich die Weltraumatrophie von erdbasierten Formen unterscheidet.

Trotzdem hofft Lee, dass Blocker für Myostatin und Activin A die Muskeln am Boden erhalten oder wiederherstellen können. Der Physiologe Christoph Handschin von der Universität Basel in der Schweiz stimmt dem zu, fügt jedoch eine Einschränkung hinzu: „Das sieht vielversprechend aus - wenn dies auf den Menschen übertragen werden kann.“Handschin, der im Annual Review of Physiology die Landschaft der Therapien gegen Muskelschwund darlegte, stellt fest, dass mehrere Pharmaunternehmen erfolglos versucht haben, Menschen mit Verbindungen zu behandeln, die Myostatin stören.

Lee ist jedoch optimistisch. Er vermutet, dass die Blockierung von Myostatin bei Menschen nicht ausreicht, und hofft daher, dass sich Verbindungen wie der Täuschungsrezeptor, die Aktivin A aktivieren, als wirksamer erweisen könnten als frühere Verbindungen. Glass sagt, dass es zur Vermeidung von Nebenwirkungen wichtig wäre, ein Medikament zu entwickeln, das wahrscheinlich nicht mit anderen Molekülen als Myostatin und Activin A interagiert, wie es der Köder kann.

Und obwohl die Unterstützung der menschlichen Raumfahrt nicht Lees Hauptziel ist, könnte ein solches Molekül möglicherweise das Interesse der NASA wecken, da die Agentur längere Weltraummissionen plant, die wahrscheinlich keinen Platz für umfangreiche Fitnessgeräte bieten.