บทความอายุยืน

ไม่มีน้ำตาล ไม่มีปัญหา: เซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำตาลต่ำ เพื่อป้องกันการสูญเสียกล้ามเนื้อตามอายุ

ไม่มีน้ำตาล ไม่มีปัญหา: เซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำตาลต่ำ เพื่อป้องกันการสูญเสียกล้ามเนื้อตามอายุ

ตั้งแต่แบคทีเรียขนาดเล็กจิ๋วที่ว่ายน้ำผ่านพื้นที่เล็กๆ ไปจนถึงพืชที่เอียงและหันไปหาดวงอาทิตย์ ไปจนถึงสัตว์ที่อพยพข้ามทวีปและมหาสมุทร ความสามารถในการเคลื่อนไหวเป็นลักษณะพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าพวกมันจะไร้สมองแค่ไหนก็ตาม อย่างไรก็ตาม สิ่งที่แบคทีเรียและพืชไม่จำเป็นต้องรองรับการเคลื่อนไหวของพวกมันคือเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อที่สำคัญประเภทหนึ่งคือกล้ามเนื้อโครงร่าง ทำให้มนุษย์สามารถเคลื่อนไหวและทำกิจกรรมต่างๆ ได้ ตั้งแต่การแปรงฟันเล็กๆ น้อยๆ ในแต่ละวัน หรือการผูกรองเท้า ไปจนถึงการเคลื่อนไหวต่อเนื่องครั้งใหญ่ เช่น การวิ่งลงสนามหรือปีนขึ้นเนินเขา . 

ขออภัย เราไม่สามารถจัดหากล้ามเนื้อโครงร่างได้ไม่จำกัด เมื่ออายุ 30 ปี มวลกล้ามเนื้อโครงร่างและความแข็งแรงของเราจะค่อยๆ ลดลง โดยคนอายุ 80 ปี มักจะสูญเสียกล้ามเนื้อ 50% ขึ้นไปตั้งแต่ยังเป็นเด็ก หรือที่รู้จักกันในชื่อภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย (sarcopenia) ปริมาณกล้ามเนื้อและความสามารถของกล้ามเนื้อที่ลดลงอย่างมากในผู้สูงอายุ ส่งผลให้คุณภาพชีวิตและความเป็นอิสระลดลง โดยมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นต่อความอ่อนแอ การหกล้ม กระดูกหัก และการเสียชีวิต 

แม้ว่าจะมีปัจจัยหลายประการที่เกี่ยวข้องกับภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย แต่นักวิจัยบางคนเชื่อว่าน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรัง (น้ำตาลในเลือดสูง) มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสูญเสียกล้ามเนื้อตามอายุ ในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวเมโทรโพลิตันในญี่ปุ่นเพิ่มหลักฐานว่าน้ำตาลในเลือดสูงเป็นอันตรายต่อการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมกล้ามเนื้ออย่างแน่นอน ด้วยการควบคุมระดับกลูโคส (น้ำตาล) ในการเพาะเลี้ยงในจานเพาะเชื้อของเซลล์กล้ามเนื้อเฉพาะ ฟุรุอิจิและเพื่อนร่วมงานพบว่าระดับกลูโคสที่ลดลงทำให้เกิดสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างในการเจริญเติบโต ซึ่งขัดแย้งกับความเชื่อที่ยึดถือมาก่อนหน้านี้ว่าเซลล์ที่เพิ่มจำนวนทั้งหมดเจริญเติบโตได้ดีในน้ำตาล สภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์

ในการศึกษานี้ ทีมงานจากโตเกียวได้อธิบายเพิ่มเติมว่าภาวะน้ำตาลในเลือดสูงส่งผลต่อการซ่อมแซมกล้ามเนื้ออย่างไร ซึ่งอาจมีผลกระทบในวงกว้างทั้งในการรักษาภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยและการเปิดประตูใหม่สำหรับการศึกษาการเติบโตของกล้ามเนื้อที่สร้างใหม่ในการวิจัยทางชีวการแพทย์

น้ำตาลและภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย: สิ่งที่ไม่หวานนัก

เซลล์กลุ่มหนึ่งที่มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากในการสร้างกล้ามเนื้อใหม่คือเซลล์ดาวเทียม ซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีความจำเพาะต่อกล้ามเนื้อโครงร่าง เมื่อกล้ามเนื้อได้รับความเสียหาย ไม่ว่าจะจากการบาดเจ็บ โรค หรือการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับอายุ เซลล์ดาวเทียมสามารถแพร่กระจายหรือเพิ่มจำนวนไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่เรียกว่า ไมโอบลาสต์ ซึ่งยังไม่สร้างรูปร่างและการทำงานของเซลล์กล้ามเนื้อที่พัฒนาแล้วได้อย่างสมบูรณ์ จากนั้น ไมโอบลาสต์จะแยกความแตกต่างหรือเปลี่ยนเป็นเซลล์กล้ามเนื้อที่เรียกว่า ไมโอไซต์ ซึ่งจะหลอมรวมเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อและซ่อมแซมกล้ามเนื้อที่เสียหาย 

อย่างไรก็ตาม กระบวนการฟื้นฟูกล้ามเนื้อซึ่งจำเป็นต่อการรักษามวลกล้ามเนื้อตามอายุ จะลดลงเนื่องจากน้ำตาลในเลือดสูง — การศึกษาหนึ่งเรื่อง พบว่าการมีโรคเบาหวานประเภท 2 เพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยถึงสามเท่าเมื่อเทียบกับผู้ที่ไม่มีโรคเบาหวาน การวิจัยพบว่านี่เป็นความสัมพันธ์แบบสองทาง นอกจากโรคเบาหวานที่นำไปสู่ภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยแล้ว การสูญเสียกล้ามเนื้อยังเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคเบาหวานอีกด้วย ผู้เล่นคนที่สามในสถานการณ์นี้คือโรคอ้วน เนื่องจากน้ำหนักตัวที่มากเกินไปและการกักเก็บไขมันมีส่วนทำให้เกิดทั้งโรคเบาหวานและภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย ในขณะที่การเคลื่อนไหวต่ำเนื่องจากภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยอาจทำให้โรคอ้วนเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยเป็นทั้งสาเหตุและผลที่ตามมาของโรคเบาหวานและโรคอ้วน การบรรเทาการสูญเสียกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับอายุโดยการลดน้ำตาลในเลือดสามารถลดความเสี่ยงของโรคทั้งสามนี้ซึ่งแพร่หลายอย่างมากในผู้สูงอายุ ส่งผลให้ทั้งสุขภาพและอายุขัยดีขึ้น

โรคเบาหวานที่นำไปสู่ภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย การสูญเสียกล้ามเนื้อยังเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคเบาหวาน

การอยู่รอดของเซลล์ดาวเทียม

ตรงกันข้ามกับแนวคิดก่อนหน้านี้ที่ว่าเซลล์ส่วนใหญ่ต้องการน้ำตาลในปริมาณสูงในการเพิ่มจำนวน furuichi และเพื่อนร่วมงานพบว่าเซลล์ดาวเทียมของกล้ามเนื้อโครงร่างชอบและเจริญเติบโตภายใต้สภาวะที่มีกลูโคสต่ำ หลังจากแยกและเพาะเลี้ยงดาวเทียมและเซลล์กล้ามเนื้ออื่นๆ ออกจากหนูตัวเล็ก ทีมวิจัยได้พิจารณาเครื่องหมายต่างๆ ของสุขภาพและการเจริญเติบโตของเซลล์ในสภาพแวดล้อมที่มีกลูโคสต่ำหรือสูง 

ในกลุ่มที่มีน้ำตาลต่ำซึ่งมีน้ำตาลประมาณหนึ่งในสิบของกลุ่มที่มีน้ำตาลสูง เซลล์ดาวเทียมมีอัตราการแพร่กระจายที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและมีอัตราการตายของเซลล์ที่ต่ำกว่าซึ่งเป็นโปรแกรมการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการจำกัดกลูโคสช่วยให้เซลล์ดาวเทียมเจริญเติบโตและมีชีวิตได้ ขณะเดียวกันก็บรรเทาความเสียหายและการตายของเซลล์ ในการเพาะเลี้ยงกลูโคสสูง ซึ่งเทียบเท่ากับระดับน้ำตาลในเลือดของคนที่เป็นเบาหวานที่ควบคุมไม่ได้ การแพร่กระจายของเซลล์จะหยุดลงหลังจากผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ ในขณะที่กลุ่มที่มีน้ำตาลต่ำยังคงเพิ่มจำนวนต่อไปเป็นเวลากว่าสองสัปดาห์ กลุ่มเซลล์ที่มีน้ำตาลต่ำยังมีความสามารถในการแยกความแตกต่างออกไปเป็นไมโอไซต์ ซึ่งสามารถไปสร้างใหม่หรือซ่อมแซมกล้ามเนื้อได้ หากการเพาะเลี้ยงเซลล์เหล่านี้ถูกแปลสู่มนุษย์

เซลล์ส่วนใหญ่ชอบสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยน้ำตาล เนื่องจากกลูโคสสามารถใช้สร้าง atp (พลังงาน) ได้ ทำให้นักวิจัยสงสัยว่ามีความเข้มข้นของน้ำตาลที่สำคัญที่สุดที่เซลล์ดาวเทียมเหล่านี้ต้องการหรือไม่ เพื่อทดสอบสิ่งนี้ ฟุรุอิจิและเพื่อนร่วมงานได้เพิ่มเอนไซม์ที่เรียกว่ากลูโคสออกซิเดส ซึ่งจะย่อยและทำให้กลูโคสหมดไป ในวัฒนธรรมนี้ที่ไม่มีกลูโคสเลย เซลล์ดาวเทียมยังคงเจริญเติบโตและทวีคูณ myoblasts ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของ myocytes ที่พัฒนาเต็มที่ยังทำงานได้ดีในการเพาะเลี้ยงกลูโคสต่ำ เซลล์สารตั้งต้นเหล่านี้ยังคงเพิ่มจำนวนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลากว่าสองสัปดาห์ และแสดงโปรตีนที่บ่งบอกถึงความแตกต่างตามปกติในเซลล์กล้ามเนื้อ พวกเขายังพบว่าผลลัพธ์เหล่านี้ใช้ไม่ได้กับทุกเซลล์ เนื่องจากเซลล์ที่ไม่ใช่กล้ามเนื้ออื่นๆ ที่มักเติบโตมากเกินไปในการเพาะเลี้ยงเซลล์ดาวเทียม ไม่สามารถแพร่กระจายได้ในสภาวะที่มีน้ำตาลต่ำและไม่มีน้ำตาล การค้นพบนี้เป็นเรื่องที่ไม่คาดคิด และถึงแม้จะชัดเจนว่าเซลล์ดาวเทียมได้รับพลังงานจากแหล่งเชื้อเพลิงที่แตกต่างไปจากกลูโคสอย่างสิ้นเชิง แต่นักวิจัยยังไม่แน่ใจนักว่าแหล่งนั้นคืออะไร การวิจัยในอนาคตจะบอกได้ 

การจำกัดกลูโคสจะเพิ่มการแพร่กระจายของเซลล์กล้ามเนื้อเพาะเลี้ยง ซึ่งเป็นการปฏิวัติแนวคิดที่มีอยู่

การดำเนินการวิจัยการฟื้นฟูกล้ามเนื้อ

ผลลัพธ์เหล่านี้มีผลกระทบที่สำคัญต่อการวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดและเวชศาสตร์ฟื้นฟู ปัญหาสำคัญในการวิจัยการฟื้นฟูกล้ามเนื้อคือการเพาะเลี้ยงเซลล์ดาวเทียมมีการปนเปื้อนหรือเจริญเติบโตมากเกินไปกับเซลล์ที่ไม่ใช่กล้ามเนื้อ เนื่องจากพวกมันเจริญเติบโตในสถานการณ์ที่มีน้ำตาลสูงกว่า และสามารถเอาชนะเซลล์ดาวเทียมที่มีจำนวนน้อยได้ เนื่องจากเซลล์ดาวเทียมเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีความจำเพาะต่อกล้ามเนื้อโครงร่าง การมีวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์และไม่มีการปนเปื้อนจึงมีโอกาสมากมายในการศึกษาและรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อ ตั้งแต่มวลกล้ามเนื้อน้อยไปจนถึงกล้ามเนื้อเสื่อม แม้ว่าเราจะไม่ทราบแน่ชัดว่าการลดน้ำตาลในเลือดในมนุษย์จะช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมกล้ามเนื้อโครงร่างหรือไม่ แต่ผลลัพธ์เหล่านี้มีแนวโน้มว่าจะลดความเสี่ยงต่อภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย โรคอ้วน และเบาหวานประเภท 2 ในอนาคต ตามที่ผู้เขียนสรุปไว้ว่า "การค้นพบของเราว่าการจำกัดกลูโคสเพิ่มการแพร่กระจายของเซลล์กล้ามเนื้อเพาะเลี้ยงได้ปฏิวัติแนวคิดที่มีอยู่"

อ้างอิง:

Furuichi Y, Kawabata Y, Aoki M, Mita Y, Fujii NL, Manabe Y. กลูโคสส่วนเกินขัดขวางการแพร่กระจายของเซลล์ดาวเทียมของกล้ามเนื้อโครงร่างภายใต้เงื่อนไขการเพาะเลี้ยงที่ยึดมั่น ไบโอลผู้พัฒนาเซลล์ส่วนหน้า. 2021;9:640399. เผยแพร่เมื่อ 2021 มี.ค. 1. doi:10.3389/fcell.2021.640399

Kim TN, Park MS, Yang SJ และคณะ ความชุกและปัจจัยกำหนดของภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อยในผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 2: การศึกษาโรคอ้วน Sarcopenic ของเกาหลี (KSOS) [การแก้ไขที่ตีพิมพ์ปรากฏในการดูแลโรคเบาหวาน 2010 ต.ค.;33(10):2294]. การดูแลโรคเบาหวาน. 2010;33(7):1497-1499. ดอย:10.2337/dc09-2310

Umegaki h. sarcopenia และโรคเบาหวาน: น้ำตาลในเลือดสูงเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อมวลกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับอายุและการทำงานลดลง เจ สืบสวนโรคเบาหวาน 2015;6(6):623-624. ดอย:10.1111/jdi.12365



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า