Descoperirea unei proteine ​​cheie dezvăluie de ce exercițiile fizice întăresc mușchii și oasele

Un studiu publicat în Nature Metabolism de o echipă de cercetători sud-coreeni a identificat un nou rol pentru miokina CLCF1 (cardiotrophin-like cytokine factor 1), produsă de mușchii scheletici în urma exercițiului fizic. Studiul demonstrează că această proteină are efecte semnificative în atenuarea pierderii musculare și osoase asociate cu îmbătrânirea, prin mecanisme ce implică reglarea metabolismului muscular și remodelarea osoasă.
Îmbătrânirea afectează profund sistemul musculo-scheletal, ducând la sarcopenie și osteoporoză, două condiții frecvent corelate și cu impact major asupra mobilității și calității vieții. Relația bidirecțională dintre mușchi și os este parțial mediată de miokine – molecule secretate de fibrele musculare care reglează funcția metabolică și structurală a altor țesuturi. Miokine precum irisin sau apelin au fost anterior asociate cu efecte protectoare în acest context, însă rămân multe necunoscute privind modul în care vârsta influențează capacitatea mușchiului de a secreta aceste molecule.

Despre studiu

Pentru a identifica noi miokine induse de exercițiu și afectate de îmbătrânire, autorii au reanalizat date transcriptomice din biopsii musculare umane (vastus lateralis) colectate de la adulți tineri (24–25 ani) și vârstnici (78–84 ani), înainte și după un program de antrenament progresiv de 12 săptămâni. Din cele 2933 gene codificând proteine secretate, cercetătorii au identificat CLCF1 ca fiind una dintre puținele cu expresie crescută semnificativ după exercițiu, dar doar în grupul tinerilor. La vârstnici, această inducție era absentă.

Expresia CLCF1 a fost ulterior validată în mai multe modele experimentale:

• La om: exercițiul de rezistență și cel de tip HIIT au crescut nivelul plasmatic de CLCF1 la tineri și vârstnici, dar nu și exercițiul aerob moderat.
• La șoareci: exercițiul fizic a crescut expresia CLCF1 în mușchiul scheletic doar la șoarecii tineri. Nivelurile plasmatice de CLCF1 scădeau progresiv cu vârsta, fiind semnificativ mai mici la 18 și 24 luni.
• În culturi celulare: stimularea cu AICAR sau contracția electrică a crescut expresia CLCF1 în celulele musculare C2C12.

În paralel, a fost observată o reducere legată de vârstă a expresiei co-factorului CRLF1, esențial pentru secreția eficientă a CLCF1. Astfel, declinul CLCF1 în sânge pare a fi determinat în principal de limitarea mecanismelor de secreție, nu de sinteză.

Rezultate

1. Administrarea CLCF1 ameliorează funcția musculară la șoarecii vârstnici

Injectarea de CLCF1 recombinant (0,5 mg/kg timp de 2 săptămâni) la șoareci în vârstă (20 luni) a dus la:

• Creșterea forței musculare (test de prindere) și a rezistenței la efort (test de alergare pe bandă).
• Hipertrofie musculară (creșterea secțiunii transversale a fibrelor musculare TA).
• Creșterea forței tetanice și rezistenței la oboseală.
• Activarea căilor anabolice AKT/mTOR și a expresiei MyHC tip 2B.

2. CLCF1 stimulează metabolismul glucidic

Tratamentul cu CLCF1 a indus în celule musculare:

• Activarea căilor AKT/mTOR, STAT3 și ERK1/2.
• Creșterea respirației mitocondriale și a capacității glicolitice.
• Creșterea semnificativă a absorției glucozei (independent de insulină), prin relocarea GLUT1 la membrană.
• Restaurarea expresiei enzimelor glicolitice (PFKM, PKM2) în mușchii șoarecilor vârstnici.

La nivel sistemic, CLCF1 a îmbunătățit toleranța la glucoză la șoarecii în vârstă, fără a influența semnificativ sensibilitatea la insulină.

3. CLCF1 previne pierderea osoasă și favorizează formarea osoasă

Efectele osoase ale CLCF1 au fost demonstrate prin:

• Creșterea volumului trabecular și cortical al femurului la șoareci vârstnici.
• Reducerea semnificativă a numărului de osteoclaste.
• Creșterea ușoară (dar nesemnificativă) a numărului de osteoblaste.
• In vitro, CLCF1 a inhibat diferențierea osteoclastică prin activarea STAT1 și a stimulat diferențierea osteoblastică prin activarea STAT3.
• Implanturile cu CLCF1 și BMP2 au stimulat formarea de os ectopic.

4. Validări genetice și farmacologice

• Șoarecii transgenici ce supraexprimă CLCF1-CRLF1 au prezentat masă musculară mai mare, forță crescută, toleranță mai bună la glucoză și densitate osoasă crescută.
• Inhibarea CLCF1 cu un receptor solubil eCNTFR a blocat efectele benefice ale exercițiului asupra masei musculare, performanței fizice și structurii osoase.
• Șoarecii knockout musculari pentru Clcf1 (skm-KO) nu au beneficiat de efectele exercițiului asupra masei musculare, dar fără efecte clare asupra osului, posibil din cauza expresiei CLCF1 în alte tipuri celulare.

Concluzii

Acest studiu extins demonstrează că CLCF1 este o miokină indusă de exercițiul fizic cu rol esențial în menținerea masei musculare și osoase odată cu înaintarea în vârstă. Ea acționează prin mecanisme distincte în mușchi (metabolism energetic, anabolism, forță) și os (inhibiția osteoclastelor, stimularea osteoblastelor). Nivelele circulante de CLCF1 scad odată cu vârsta, dar pot fi restaurate prin antrenamente de rezistență.

Aceste descoperiri deschid noi perspective terapeutice pentru combaterea sarcopeniei și osteoporozei, sugerând că CLCF1 ar putea deveni o țintă farmacologică viabilă sau un biomarker de răspuns la exercițiu în vârstnici. Totodată, studiul evidențiază importanța păstrării unei activități fizice regulate ca intervenție fiziologică eficientă împotriva fragilității musculo-scheletice.