Un estudio reciente publicado en la revista Metabolismo de la naturaleza informaron que los niveles bajos de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) y la disfunción mitocondrial observada en la sarcopenia y durante el envejecimiento de los músculos esqueléticos estaban funcionalmente relacionados con los niveles séricos de trigonelina, un alcaloide natural.
Estudiar: La trigonelina es un precursor de NAD+ que mejora la función muscular durante el envejecimiento y se reduce en la sarcopenia humana.. Haber de imagen: BigBlueStudio/Shutterstock.com
Fondo
La sarcopenia es la disminución del músculo esquelético relacionada con la edad debido al desgaste de miofibras, lo que resulta en una contracción alterada de las fibras musculares, disminución de la movilidad y discapacidad.
Las manifestaciones clínicas de la sarcopenia incluyen reducción de la masa muscular y, en consecuencia, disminución de la velocidad y la fuerza de la marcha. Los estudios han encontrado que la disfunción mitocondrial juega un papel importante en el desarrollo de la sarcopenia.
Los fenotipos del envejecimiento muscular están impulsados por factores como una menor biogénesis mitocondrial, una menor respiración celular y producción de trifosfato de adenosina (ATP), y cambios en la dinámica mitocondrial.
Las investigaciones recientes se han centrado en comprender el papel de factores sistémicos como las citocinas proinflamatorias, los aminoácidos anabólicos circulantes y las fluctuaciones en el metabolismo de los lípidos, las vitaminas y la glucosa para influir en la función mitocondrial y afectar la fuerza muscular.
Recientemente se ha identificado que los niveles bajos de NAD+ son una de las características del envejecimiento muscular y la sarcopenia, junto con la disfunción mitocondrial.
Sin embargo, aún se desconoce si los niveles decrecientes de NAD+ están relacionados con marcadores moleculares circulantes que pueden usarse como biomarcadores clínicos.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores investigaron si los individuos con sarcopenia tenían niveles séricos variables de vitamina B o metaboloma de quinurenina en comparación con individuos sanos para determinar cambios sistémicos relacionados con alteraciones del metabolismo de NAD+ y disfunción mitocondrial.
NAD+ se deriva de precursores de la vitamina B3 y es un cofactor esencial para el metabolismo celular y del organismo.
En los mamíferos, NAD+ se puede producir a partir de precursores dietéticos como el mononucleótido de nicotinamida y el ribósido de nicotinamida a través de la vía de la nicotinamida ribósido quinasa, el ácido nicotínico o la niacina a través de la vía de Preiss-Handler dependiente de la nicotinato fosforribosiltransferasa, y a partir de triptófano y nicotinamida.
Los estudios en roedores también han corroborado los hallazgos de estudios en humanos de que los músculos esqueléticos envejecidos muestran niveles de NAD+ en disminución.
El presente estudio incluyó a participantes mayores de 60 años que tenían sarcopenia y un número igual de controles sanos de la misma edad. Se recolectaron muestras de biopsia muscular para su análisis de todos los participantes. Se utilizó un dinamómetro digital para medir la fuerza de agarre, mientras que la absorciometría de rayos X de energía dual se utilizó para medir el índice de masa magra apendicular.
Se empleó un método de recordatorio de 24 horas para evaluar la ingesta dietética y las porciones domésticas de todos los alimentos y bebidas informados se convirtieron a gramos utilizando referencias estándar.
La secuenciación del ácido ribonucleico (ARN) se realizó utilizando biopsias del músculo vasto lateral y el conjunto de datos genéticos obtenido se utilizó para el análisis de la vía.
Además, se cuantificó enzimáticamente la concentración de NAD+ de muestras de tejido y se utilizó cromatografía líquida-espectrometría de masas para el análisis de alta resolución de los metabolomas de NAD+ en el vivo muestras y células.
Se realizó una amplia gama de ensayos celulares para evaluar la muerte celular, la función mitocondrial, la desactivación del gen de la nicotinato fosforribosiltransferasa, el agonismo del receptor acoplado a la proteína G y la estabilidad del precursor NAD+.
También se tiñeron los tejidos musculares de las biopsias para evaluaciones histológicas para observar la arquitectura muscular.
Los estudios de eliminación de nicotinato fosforribosiltransferasa se realizaron utilizando modelos de roedores, y se utilizaron extractos de ARN del tejido de roedor para la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) y ensayos de inmunotransferencia.
Resultados
Los resultados mostraron que aunque los metabolitos de la vitamina B3 o cualquiera de los otros metabolitos analizados en el estudio no mostraron alteraciones relacionadas con la sarcopenia, los individuos con sarcopenia tenían niveles bajos de trigonelina, un alcaloide natural producido por mamíferos y plantas.
El índice de masa magra apendicular, así como las mediciones de la velocidad de la marcha y la fuerza de agarre, mostraron una correlación entre la masa muscular y los niveles de trigonelina. Además, se descubrió que los niveles séricos de trigonelina estaban relacionados con los niveles de NAD+ en los músculos esqueléticos.
Los estudios de enriquecimiento de vías de los tejidos de roedores también indicaron que numerosas vías metabólicas y de señalización, como la vía de fosforilación oxidativa mitocondrial, se asociaron positivamente con los niveles séricos de trigonelina.
El análisis de la ingesta dietética encontró que el consumo de cafeína no estaba asociado con cambios en los niveles de trigonelina en el suero. Aún así, indicó que la ingesta de fibra y folato podría influir en los niveles circulantes de trigonelina.
Los cambios en la ingesta de vitamina B3 tampoco parecieron influir en la asociación entre la fuerza muscular y los niveles de trigonelina. Estos hallazgos sugirieron que la trigonelina era un nuevo metabolito que podría usarse como biomarcador para evaluar los niveles de NAD+, el metabolismo mitocondrial y la fuerza muscular.
Conclusiones
En resumen, el estudio investigó la asociación entre los niveles del metaboloma de la vitamina B3 y los niveles de NAD+, la masa muscular y la disfunción mitocondrial relacionada con la sarcopenia mediante secuenciación de ARN, análisis histológicos, estudios en animales y numerosos ensayos.
Si bien los resultados no mostraron asociaciones entre las características de la sarcopenia y el metaboloma de la vitamina B3, se encontró que los niveles bajos de trigonelina, un alcaloide natural que se encuentra en los humanos, estaban asociados con una disminución en los niveles de NAD+, una disminución de la masa muscular y una disfunción mitocondrial.
2024-03-26 14:34:00
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