Rèn luyện sức mạnh có thể kích hoạt quá trình loại bỏ chất thải của tế bào
Loại bỏ các thành phần tế bào bị tổn thương cần thiết cho việc duy trì các mô và cơ quan của cơ thể. Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Bonn dẫn dắt đã có phát hiện quan trọng về cơ chế loại bỏ chất thải tế bào, qua đó cho thấy các cơ chế này sẽ được kích hoạt bằng việc rèn luyện thể chất.
Kết quả nghiên cứu mới đây đã được đăng trên tạp chí Current Biology.
Các cơ và dây thần kinh là những cơ quan hoạt động bền bỉ, có hiệu suất cao, với các thành phần tế bào liên tục bị hao mòn. Protein BAG3 đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các thành phần bị hư hại, từ xác định các thành phần này cho đến đảm bảo rằng chúng được màng tế bào bao bọc để tạo thành “autophagosome” (tự thực bào).
Autophagosome giống như một túi rác trong đó chất thải tế bào được thu thập để sau đó cắt nhỏ và tái chế. Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jörg Höhfeld của Viện Sinh học Tế bào thuộc Đại học Bonn dẫn dắt đã phát hiện ra, tập luyện sức mạnh kích hoạt BAG3 trong các cơ. Điều này có tác động quan trọng đến việc xử lý chất thải tế bào vì BAG3 phải được kích hoạt để liên kết hiệu quả các thành phần tế bào bị tổn thương và thúc đẩy quá trình bọc màng.
Một hệ thống tự động đào thải và làm sạch là cần thiết cho việc bảo tồn các mô cơ về lâu dài. “Sự suy yếu của hệ thống BAG3 dẫn đến tình trạng suy cơ và suy tim ở trẻ em – một trong những nguyên nhân gây tử vong phổ biến nhất tại các quốc gia công nghiệp hóa phương Tây”, Giáo sư Höhfeld giải thích.
Nghiên cứu đã được tiến hành với sự tham gia chặt chẽ của các nhà sinh lý học thể thao Đại học Thể thao Đức Cologne và Đại học Hildesheim. “Giờ đây chúng ta đã biết cường độ tập luyện cần thiết để kích hoạt hệ thống BAG3, từ đó có thể tối ưu hóa chương trình tập luyện cho các vận động viên hàng đầu và giúp các bệnh nhân trị liệu vật lý xây dựng cơ bắp tốt hơn”, Giáo sư Sebastian Gehlert (ĐH Hildesheim) nhấn mạnh tầm quan trọng của phát hiện này. Ông cũng sử dụng phát hiện này để hỗ trợ các thành viên của đoàn thể thao Olympic Đức.
Hệ thống BAG3 không chỉ hoạt động trong các cơ. Các đột biến ở BAG3 có thể dẫn đến một loại bệnh thần kinh với tên gọi hội chứng Charcot-Marie-Tooth – căn bệnh có thể giết các dây thần kinh chi, khiến người bệnh không thể di chuyển các bộ phận cơ thể này.
Bằng cách phân tích các tế bào từ người bệnh, nhóm nghiên cứu thấy một vài biểu hiện nhất định của hội chứng có thể tạo ra sự sai lệch trong quá trình loại bỏ BAG3, qua đó cho thấy tầm quan trọng của hệ thống đối với việc bảo quản mô.
Khi phân tích hoạt động của BAG3 kỹ hơn, các nhà nghiên cứu bất ngờ trước những gì họ thấy. “Nhiều tế bào protein được kích hoạt bởi sự gắn kết của các nhóm phosphate trong quá trình phosphoryl hóa. Tuy nhiên, với BAG3, quá trình này bị đảo ngược,” Giáo sư Jörg Höhfeld – Đơn vị Nghiên cứu Liên ngành (TRA) Sự sống và Sức khỏe tại Đại học Bonn – giải thích.
Để nhận biết các phosphatases kích hoạt BAG3, Höhfeld đang kết hợp với Giáo sư Maja Kohn – nhà hóa học và sinh học tế bào tại Đại học Freiburg. Kết quả nghiên cứu có thể mang đến nhiều khả năng trị liệu mới cho bệnh suy cơ, suy tim và cả các bệnh thần kinh.
Giáo sư Höhfeld cho biết, “BAG3 được kích hoạt bởi lực cơ học. Nhưng nếu không có những kích thích cơ học thì sao? Chẳng hạn như trường hợp các phi hành gia sống trong môi trường không trọng lượng, hay những bệnh nhân nằm thở máy bất động cần sự chăm sóc đặc biệt?”
Trong những trường hợp như vậy, việc thiếu kích thích cơ học có thể nhanh chóng dẫn đến teo cơ, một phần là do BAG3 không hoạt động. Nhóm của Höhfeld tin rằng các loại thuốc được phát triển để kích hoạt BAG3 sẽ giúp ích trong những trường hợp như vậy và đang chuẩn bị các thí nghiệm để thực hiện trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Một ngày đó, nghiên cứu về BAG3 có thể sẽ giúp chúng ta chạm đến Sao Hỏa.
Hương Giang tổng hợp
Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2024-08-strength-cellular-disposal-interdisciplinary-reveals.html
https://www.uni-bonn.de/en/news/166-2024
