AKG kehrt altersbedingten Muskelschwund um, indem es das Proteingleichgewicht und die mitochondriale Gesundheit wiederherstellt

Sarkopenie – der progressive altersbedingte Verlust von Muskelmasse, -kraft und -funktion – betrifft einen wachsenden Anteil der älteren Weltbevölkerung. Die Muskelmasse nimmt nach dem 50. Lebensjahr um etwa 1–2 % pro Jahr ab, die Kraft sinkt sogar noch schneller. Bestehende Interventionen, darunter Proteinsupplementierung, Krafttraining und Hormontherapie, haben bei älteren Patienten mit Komorbiditäten jeweils erhebliche Einschränkungen. Diese Studie untersuchte, ob AKG – ein natürlich vorkommender Metabolit und wichtiges TCA-Zyklus-Intermediat, dessen Spiegel mit dem Alter sinkt – der Sarkopenie durch diätetische Supplementierung entgegenwirken kann.

Die Forscher etablierten ein Sarkopeniemodell in 8 Wochen alten männlichen C57BL/6J-Mäusen durch tägliche subkutane Injektionen von D-Galaktose (500 mg/kg) über 8 Wochen, um oxidativen Stress und einen beschleunigten Alterungsphänotyp zu induzieren. Eine Behandlungsgruppe erhielt gleichzeitig AKG-Injektionen (1 mg/kg/Tag). Die Körperzusammensetzung der Tiere wurde mittels eines Körperzusammensetzungsanalysators im Wachzustand erfasst; die funktionelle Leistungsfähigkeit wurde durch Laufband-Ausdauertests, maximale Laufgeschwindigkeit und Griffstärkemessungen bewertet. Die Kältetoleranz wurde mittels Thermographie nach akuter Exposition bei 4 °C beurteilt. Muskelgewebe des Musculus tibialis anterior wurde für Histologie (H&E-Färbung), Transmissionselektronenmikroskopie, Genexpressionsanalyse (qRT-PCR) und Proteinanalyse (Western Blot) entnommen.

Mit AKG behandelte Mäuse zeigten signifikante Verbesserungen bei allen gemessenen Endpunkten. Die magere Muskelmasse nahm zu, die Griffstärke erholte sich annähernd auf das Niveau der Kontrollgruppe, und Ausdauer sowie maximale Laufgeschwindigkeit verbesserten sich gegenüber den nur mit D-Galaktose behandelten Tieren. Auch die Kältetoleranz – ein Surrogatmarker für die metabolische Muskelaktivität – war erhöht. Histologisch war die Querschnittsfläche der Muskelfasern in AKG-behandelten Mäusen signifikant größer, was auf eine Erhaltung der Myofasergröße hindeutet. Die Elektronenmikroskopie zeigte eine verbesserte mitochondriale Morphologie und Integrität in der Skelettmuskulatur der mit AKG behandelten Tiere.

Auf molekularer Ebene stellte AKG die Proteinhomöostase wieder her, indem es den anabolen Akt/mTOR-Signalweg hochregulierte und gleichzeitig die Atrogene des Ubiquitin-Proteasom-Systems MuRF1 und Atrogin-1 (Fbx32) – wichtige Mediatoren des Muskelproteinabbaus bei Atrophie – herunterregulierte. AKG aktivierte zudem die antioxidative SIRT1/PGC-1α/Nrf2-Achse, erhöhte die SOD-Aktivität (Superoxiddismutase) und reduzierte die ROS-Akkumulation in der Skelettmuskulatur. Die Entzündungszytokine IL-6 und TNF-α waren ebenfalls vermindert, was mit den bekannten entzündungshemmenden Eigenschaften von AKG übereinstimmt. Zusammen bewirkten diese molekularen Mechanismen eine Erhaltung sowohl der Quantität als auch der Qualität des Skelettmuskelgewebes.

Diese Befunde sind bemerkenswert, da AKG endogen produziert wird, von den Regulierungsbehörden als sicher eingestuft ist und als Nahrungsergänzungsmittel frei erhältlich ist. Der duale Wirkmechanismus – gleichzeitige Adressierung von Proteinabbau und mitochondrialer bzw. oxidativer Dysfunktion – macht AKG zu einem besonders vielversprechenden Kandidaten für die Sarkopeniebehandlung. Angesichts des präklinischen Modells und der hier verwendeten subkutanen statt oralen Verabreichungsform ist jedoch translationelle Vorsicht geboten.