Các nhà khoa học Nhật Bản vừa phát hiện một hợp chất có khả năng bảo vệ yếu tố tăng trưởng quan trọng đối với quá trình tái tạo cơ, mở ra hướng nghiên cứu mới nhằm duy trì sức mạnh cơ bắp.
Cơ xương bắt đầu suy giảm tương đối sớm trong quá trình lão hóa. Theo thời gian, tình trạng này có thể dẫn đến việc cơ mất sức mạnh, gia tăng xơ hóa, tích tụ mỡ trong mô cơ và suy giảm các sợi cơ nhanh vốn là nhóm sợi đóng vai trò quan trọng trong những chuyển động nhanh và mạnh.
Theo kết quả nghiên cứu được công bố ngày 24/7 trên tạp chí Scientific Reports, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Ryuichi Tatsumi thuộc Khoa Nông nghiệp, Đại học Kyushu (Nhật Bản) dẫn đầu đã xác định được một hợp chất có khả năng bảo vệ và tăng cường tín hiệu quan trọng trong quá trình phục hồi cơ bắp.
Nghiên cứu tập trung vào yếu tố tăng trưởng tế bào gan (HGF), một loại protein đóng vai trò khởi động quá trình phục hồi cơ xương. Bình thường, HGF tồn tại ở trạng thái không hoạt động trong mạng lưới cấu trúc bao quanh các sợi cơ. Khi cơ bị tổn thương hoặc chịu tác động cơ học, HGF được giải phóng và gắn vào thụ thể c-Met trên các tế bào vệ tinh. Đây là nhóm tế bào gốc chịu trách nhiệm duy trì, sửa chữa và tái tạo cơ xương.
Tín hiệu HGF-c-Met giúp các tế bào vệ tinh thoát khỏi trạng thái nghỉ, sau đó nhân lên, phát triển và tham gia hình thành các sợi cơ mới để thay thế những sợi bị tổn thương.
Tuy nhiên, quá trình lão hóa có thể làm suy yếu cơ chế phục hồi này. Nghiên cứu trước đây của nhóm cho thấy HGF có thể trải qua quá trình nitrat hóa, trong đó một nhóm nitro được gắn vào hai vị trí Y198 và Y250 của protein. Đây cũng là những vị trí nằm trong vùng HGF sử dụng để liên kết với thụ thể c-Met.
Khi bị nitrat hóa, HGF suy giảm khả năng gắn kết với c-Met, từ đó có thể làm ảnh hưởng đến quá trình tái tạo cơ. Theo Giáo sư Tatsumi, vấn đề không nhất thiết nằm ở việc cơ thể người cao tuổi sản xuất ít HGF hơn, mà có thể do protein này bị biến đổi hóa học sau khi được tạo ra, khiến chức năng của nó suy giảm.
Từ phát hiện này, các nhà khoa học đặt câu hỏi liệu một hợp chất chống oxy hóa mạnh có thể bảo vệ HGF, ngăn chặn quá trình nitrat hóa hoặc hạn chế những tác động bất lợi do biến đổi này gây ra hay không.
Nhóm nghiên cứu sau đó tập trung vào hai hợp chất có đặc tính chống oxy hóa mạnh là glutathione trisulfide (GSSSG) và lipoic acid trisulfide (LASSS). Cả hai đều thuộc nhóm trisulfide, các phân tử chứa ba nguyên tử lưu huỳnh liên kết nối tiếp nhau.
Kết quả thí nghiệm ban đầu cho thấy cả GSSSG và LASSS đều có khả năng làm giảm quá trình nitrat hóa tại hai vị trí Y198 và Y250 trên HGF. Tuy nhiên, các hợp chất này chưa thể khôi phục hoàn toàn khả năng liên kết của HGF với thụ thể c-Met.
Khi các nhà nghiên cứu tăng tỷ lệ mol giữa HGF và trisulfide từ 1:4.000 lên 1:8.000, một kết quả đáng chú ý đã xuất hiện. HGF được xử lý bằng LASSS có khả năng liên kết với c-Met tăng hơn gấp đôi so với HGF không được xử lý. Protein này đồng thời cũng chống chịu tốt hơn trước sự suy giảm chức năng do quá trình nitrat hóa, đặc biệt tại vị trí Y198.
Hiệu ứng này chỉ được ghi nhận với LASSS, trong khi GSSSG không tạo ra tác động tương tự.
Theo Giáo sư Tatsumi, phát hiện này cho thấy LASSS có thể làm nhiều hơn vai trò của một chất chống oxy hóa thông thường. Hợp chất này có khả năng tương tác trực tiếp với HGF, tạo ra những thay đổi tinh tế về cấu trúc, giúp protein liên kết mạnh hơn với c-Met và tăng khả năng chống lại quá trình nitrat hóa.
Nói cách khác, LASSS có thể biến đổi HGF thành một dạng hoạt động mạnh hơn, thay vì chỉ đơn thuần trung hòa các phân tử phản ứng gây tổn thương protein.
Để kiểm tra liệu tác dụng bảo vệ này có xảy ra trong cơ thể sống hay không, nhóm nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm LASSS trên chuột bị teo cơ do treo đuôi. Những con chuột được xử lý bằng LASSS trước khi thực hiện thủ thuật có mức độ nitrat hóa thấp hơn đáng kể so với nhóm không được xử lý. Trong khi đó, GSSSG không tạo ra tác dụng bảo vệ rõ rệt.
Kết quả cho thấy tác động của LASSS không chỉ xuất hiện trong các thí nghiệm với protein được phân lập mà còn có tiềm năng thể hiện trong mô sống. Tuy nhiên, các nhà khoa học nhấn mạnh cần tiến hành thêm nghiên cứu, đặc biệt trên những con vật lớn tuổi, để đánh giá đầy đủ mức độ an toàn và hiệu quả của LASSS trong cơ thể.
Nếu được xác nhận qua các nghiên cứu tiếp theo, phát hiện này có thể mở ra một hướng tiếp cận mới nhằm bảo vệ khả năng phục hồi cơ bắp trong quá trình lão hóa, cũng như ở những người phải nằm lâu hoặc gặp tình trạng suy giảm cơ do ít vận động kéo dài.
Các nhà nghiên cứu cho rằng cơ chế tác động của LASSS lên HGF có thể có tiềm năng ứng dụng trên nhiều loài, trong đó có con người và vật nuôi như chó, mèo. Về lâu dài, hướng nghiên cứu này có thể góp phần tìm kiếm các giải pháp giúp duy trì sức mạnh cơ bắp, khả năng tự chủ và chất lượng cuộc sống, đồng thời hỗ trợ kéo dài giai đoạn sống khỏe mạnh ở người cao tuổi.
Minh Nguyễn (theo SD)