뒷다리 근육 수축의 교감 신경 조절은 나이든 쥐에서 변경됩니다

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7504(2023) 이 기사 인용

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최근 근육 수축에 의해 유발된 근육 교감 신경의 반사 자극이 쥐 뒷다리 근육의 파상풍력(TF) 유지에 기여한다는 것이 입증되었습니다. 우리는 뒷다리 근육의 수축과 요추 교감 신경 사이의 피드백 메커니즘이 노화 동안 감소한다는 가설을 세웠습니다. 이 연구에서 우리는 젊은 성인(4~9개월, n = 11)과 노인(32~36개월, n = 11) 수컷 및 암컷 쥐의 골격근 수축에 대한 교감 신경의 기여를 조사했습니다. 경골 신경을 전기적으로 자극하여 요추 교감 신경간(LST)을 절단하거나 자극(5~20Hz)하기 전후의 운동 신경 활성화로 인한 하퇴 삼두근의 TF를 측정했습니다. 젊은 그룹과 노인 그룹에서 LST를 절단하면 TF 진폭이 감소했습니다. 그러나 나이 든 쥐(6.2%)에서 LST 절개 후 TF 감소의 크기는 어린 쥐(12.9%)에 비해 유의하게(P = 0.02) 작았습니다. TF 진폭은 젊은 그룹에서는 5Hz 이상, 노인 그룹에서는 10Hz 이상에서 LST 자극에 의해 증가되었습니다. LST 자극에 대한 전반적인 TF 반응은 두 그룹 간에 크게 다르지 않았습니다. 그러나 운동 신경 자극과 관계없이 LST 자극으로 인한 근육 긴장도의 증가는 어린 쥐에 비해 노인에서 유의하게(P = 0.03) 더 컸습니다. 운동 신경에 의해 유발된 근육 수축을 지원하는 교감 신경의 기여는 감소한 반면, 운동 신경 활동과 무관한 교감 신경 매개 근육 긴장은 나이 든 쥐에서 증가했습니다. 뒷다리 근육 수축의 교감신경 조절의 이러한 변화는 자발적 수축 중 골격근 강도의 감소와 노화 중 운동 강직의 기초가 될 수 있습니다.

노화에는 사지의 근육량, 근력 및 운동 기능이 현저하게 감소하는 진행성 근육감소증이 동반됩니다1,2,3. 근육감소증은 일상생활을 방해할 뿐만 아니라 사망 위험을 두 배로 증가시키기 때문에4,5 해결해야 할 중요한 문제입니다. 근력은 근육량에 따라 달라집니다. 그러나 근육감소증에서는 근육량 감소에 비해 근력 감소 정도가 더 큽니다. 근육량과 근력의 차이가 발생하는 원인은 불분명하지만, 근육 경직의 증가6,7,8 또는 신경 조절의 저하9,10,11,12,13,14가 관련될 수 있습니다. 운동신경 외에도 골격근은 자율신경의 지배를 받습니다. 노화 관련 근육감소증의 원인을 확인하려면 근육 자체와 운동 신경계 외에 자율신경계가 평생 동안 골격근 기능에 어떻게 영향을 미치는지 확인하는 것이 중요합니다.

뒷다리 근육 신경은 예를 들어 고양이의 외측 비복근과 가자미근의 결합 신경에 있는 모든 신경 섬유의 40%를 차지하는 무수 교감신경절후 섬유를 포함합니다. 이러한 교감 신경 섬유는 혈관 평활근뿐만 아니라 골격근 섬유16 및 신경근 접합17,18,19에도 분포되어 있는 것으로 보입니다. 우리는 뒷다리 근육의 수축에 의해 유도된 요추 교감 신경의 반사 자극이 수축성을 조절하는 골격근과 교감 신경 사이의 피드백 메커니즘을 확인했습니다. 운동 신경 자극으로 유발된 파상풍 힘(TF) 진폭은 요추 교감 신경 줄기(LST), 척수 또는 등근을 절개한 후 20분에 원래 힘의 약 10%만큼 감소했습니다. 이러한 피드백 메커니즘은 운동 신경 기능을 보조하므로 이러한 교감 메커니즘의 감소는 노인의 근력 감소로 이어질 수 있습니다.

골격근 섬유 자체와 콜린성 운동 신경 말단 모두에 아드레날린 수용체가 있다는 증거가 있으며17 각 표적은 활성화될 때 근육 섬유의 수축성을 변경할 가능성이 있습니다. 교감 신경 자극으로 인해 해부된 뒷다리 근육의 소형 종판 전위 빈도의 β-수용체 매개 증가는 어린 생쥐(3-4개월)에 비해 나이 든 생쥐(31개월)에서 감소하여 교감 신경의 감소를 시사합니다. 노화 중 콜린성 신경 말단의 조절21. 반대로, α-수용체 자극은 아주 오래된 쥐(36개월)의 해부된 뒷다리 근육의 근육긴장을 증가시켰지만, 젊은 성인(5~7개월)이나 나이든 쥐(24개월)에서는 그렇지 않았습니다. 이 반응은 세포외 Ca2+에 의존적이었지만 큐라레의 영향을 받지 않았습니다. 따라서 그것은 신경근 접합부와는 분명히 독립적이었습니다. 따라서 노화는 골격근 섬유 자체의 α 수용체 기능을 증가시킬 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 노화에 따른 근육 수축력 변화에 대한 생체 내 생리적 교감 신경 활동의 기여 여부를 조사한 연구는 찾을 수 없었습니다.

0.97, by Kruskal–Wallis test). In accordance with our previous result20, there was a strong correlation between the original TF amplitude and magnitude of changes in TF after cutting the LST in both young and aged animals (Supplementary Fig. S1). Therefore, we compared relative changes in TF following LST cut between young and aged groups. Figure 1B summarizes the results of the percent changes in TF amplitude resulting from LST transection in 11 young adult and 11 aged rats. In the young adult and aged groups, the amplitude of TF was significantly reduced after cutting the LST compared with the control condition with intact LST (P < 0.01, by paired t-test). However, the degree of decrease was 6.2% in the aged group, which was half of that in the young adult group (12.9%). There was a significant difference between values in the young and aged groups (P = 0.02, unpaired t-test) (Fig. 1B)./p> 0.3)./p> 0.5)./p>