Forschende der japanischen Kyushu-Universität haben ein chemisches Molekül identifiziert, das die Regeneration von Muskelgewebe im Alter maßgeblich unterstützen könnte. Das Team um Professor Ryuichi Tatsumi stellte fest, dass die Schwefelverbindung Liponsäure-Trisulfid (LASSS) ein zentrales Signalprotein für die Erneuerung von Muskelzellen reaktiviert und stärkt. Im Alter verliert dieses Protein namens HGF gewöhnlich seine Funktion durch chemische Veränderungen. Laut der im Fachjournal „Scientific Reports“ veröffentlichten Studie konnte LASSS diesen Prozess in Laborversuchen stoppen und die Bindungskraft des Proteins mehr als verdoppeln. Die Entdeckung bietet einen neuen Ansatz im Kampf gegen alterungsbedingten Muskelschwund.
- Das Signalprotein HGF aktiviert Stammzellen zur Muskelreparatur, büßt aber im Alter durch Nitrierung seine Wirkung ein.
- Die Schwefelverbindung LASSS schützt HGF vor diesem Verfall und verdoppelt dessen Bindungsfähigkeit an den Rezeptor c-Met.
- Nach ersten Erfolgen im Mausmodell sind als Nächstes Versuche an gealterten Tieren geplant, um die Anwendung für Mensch und Haustier voranzutreiben.
Alternde Muskeln verlieren ihre Fähigkeit zur Selbstreparatur
Skelettmuskeln gehören zu den ersten Geweben des Körpers, die mit zunehmendem Alter an Leistungsfähigkeit einbüßen. Dieser Verfall führt nicht nur zu allgemeiner Schwäche und Fetteinlagerungen im Muskelgewebe, sondern betrifft besonders die schnellen Muskelfasern, die für rasche und kraftvolle Bewegungen verantwortlich sind. Bei älteren Menschen oder nach längerer Immobilität reduziert sich dadurch die Selbstheilungskraft des Gewebes spürbar.
Im gesunden Gewebe steuert das Protein Hepatocyte Growth Factor (HGF) diese Erneuerung. Nach einer Verletzung oder mechanischen Beanspruchung bindet HGF an c-Met-Rezeptoren von Muskelstammzellen, den sogenannten Satellitenzellen. Dadurch erwachen diese aus dem Ruhezustand, vermehren sich und bilden neue Muskelfasern. Frühere Arbeiten der Forschungsgruppe zeigten jedoch, dass Alterungsprozesse diese Signalkette stören: Durch die Anlagerung von Nitrogruppen an zwei spezifischen Stellen (Y198 und Y250) verformt sich das Protein. Wie ein verrosteter Schlüssel passt HGF nicht mehr in das Schloss des Rezeptors, was den kontinuierlichen Muskelabbau begünstigt.
Schwefelverbindung LASSS steigert die Bindung an Muskelstammzellen
Um diesen biochemischen Funktionsverlust zu verhindern, testeten die Wissenschaftler zwei stark oxidationshemmende Schwefelverbindungen: Glutathion-Trisulfid (GSSSG) und Liponsäure-Trisulfid (LASSS). Diese Moleküle besitzen drei aufeinanderfolgende Schwefelatome, deren besondere Eigenschaften derzeit verstärkt für medizintechnische Entwicklungen untersucht werden. In ersten Experimenten verhinderten zwar beide Substanzen die schädliche Nitrierung, stellten die volle Rezeptorbindung von HGF aber noch nicht wieder her.
Erst als das Team das Mengenverhältnis von HGF zu den Trisulfiden von 1:4000 auf 1:8000 erhöhte, zeigte sich eine überraschende Reaktion.
Unter dieser erhöhten Konzentration steigerte LASSS die Bindungsfähigkeit des Proteins an den Rezeptor um mehr als das Doppelte gegenüber dem unbehandelten Ausgangszustand.
Zudem erwies sich das so behandelte HGF-Protein als deutlich widerstandsfähiger gegen molekulare Schädigungen. GSSSG zeigte diesen verstärkenden Effekt hingegen nicht. Die Forscher vermuten, dass LASSS direkt mit dem Protein interagiert und eine veränderte Struktur erzeugt, die als besonders aktives „Super-HGF“ agiert.
Die Schutzwirkung bestätigte sich auch in lebendem Gewebe. Bei Mäusen, deren Muskeln durch Entlastung der Hinterläufe geschwächt worden waren, reduzierte eine Vorbehandlung mit LASSS die schädliche Nitrierung im Vergleich zu unbehandelten Tieren signifikant, während GSSSG auch hier wirkungslos blieb.
Künftige Tierversuche sollen Sicherheit und Wirksamkeit prüfen
Nach den ersten Resultaten im Zellversuch und im Tiermodell stehen nun vertiefende Untersuchungen an. Als nächster Schritt sind weitere Studien mit gealterten Tieren geplant, um die genaue Wirksamkeit und biologische Verträglichkeit von LASSS im lebenden Organismus umfassend zu bestätigen.
Sollten sich die Ergebnisse in den Folgeuntersuchungen bewahrheiten, könnte der Ansatz neuartige Therapiekonzepte ermöglichen. Für die medizinische Praxis würde dies bedeuten, dass der funktionelle Muskelerhalt im Alter nicht zwingend an der Erzeugung neuer Proteine scheitert, sondern körpereigene Signalstoffe gezielt vor dem Verfall geschützt werden können. Dies betrifft Menschen mit alterungsbedingtem Muskelschwund ebenso wie Patienten nach langer Bettlägerigkeit. Das Forschungsteam geht davon aus, dass sich dieser Wirkmechanismus universell nutzen lässt und künftig auch in der Tiermedizin bei älteren Hunden oder Katzen zur Anwendung kommen könnte.
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