Os cientistas descobriram um mecanismo biológico que ajuda a explicar como o exercício protege os músculos envelhecidos e restaura a sua capacidade de reparação. A descoberta explica por que a atividade física pode neutralizar algumas das alterações que enfraquecem os músculos com a idade e aponta para potenciais novos tratamentos para a perda muscular relacionada com a idade.
A pesquisa, liderada pela Duke-NUS Medical School em colaboração com o Singapore General Hospital e a Cardiff University, identificou um mecanismo molecular que é interrompido à medida que os músculos envelhecem. O exercício pode ajudar a equilibrar esse sistema, permitindo que as células musculares removam proteínas danificadas e mantenham os tecidos saudáveis.
publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), As descobertas fornecem novos insights sobre a biologia do envelhecimento muscular. Eles também ajudam a explicar por que o exercício pode ser mais eficaz para alguns indivíduos mais velhos do que para outros.
Embora as experiências tenham sido realizadas em moscas da fruta e ratos, os investigadores acreditam que o mecanismo subjacente poderia, em última análise, ajudar os cientistas a desenvolver novas abordagens para preservar a força muscular e a mobilidade em humanos.
Por que os músculos ficam fracos com a idade?
A perda muscular é uma das mudanças físicas mais significativas associadas ao envelhecimento. A partir da meia-idade, os músculos perdem gradualmente força e função, dificultando as atividades diárias e aumentando a probabilidade de quedas e fraturas ósseas.
Músculos fracos também podem dificultar a recuperação de lesões e doenças e dificultar a regulação do açúcar no sangue pelo corpo. Como os músculos desempenham um papel importante no metabolismo, o seu declínio pode afetar mais do que apenas a força física.
Para a população idosa, incluindo Singapura, manter a saúde muscular é especialmente importante. Prevenir o declínio muscular pode ajudar os idosos a permanecerem independentes, ao mesmo tempo que reduz as exigências impostas aos cuidadores e aos sistemas de saúde.
A nível celular, manter os músculos saudáveis requer um equilíbrio cuidadoso entre a produção de novas proteínas e a eliminação de proteínas antigas ou danificadas. As proteínas constituem a maior parte da maquinaria e estrutura das células musculares, pelo que esta manutenção constante é essencial para o funcionamento normal.
Um dos principais sistemas responsáveis pela regulação desse processo é uma via de sinalização chamada mTORC1. Atua como um regulador de crescimento, ajudando as células a determinar quando produzir proteínas e apoiando a manutenção muscular.
No entanto, este sistema pode tornar-se menos equilibrado com a idade.
Quando o mTORC1 fica superativado, as células musculares podem se concentrar demais na produção de proteínas, mas não conseguem remover as células danificadas. Com o tempo, essas proteínas defeituosas se acumulam, causando estresse nas células e interferindo na sua capacidade de funcionar adequadamente.
Os cientistas há muito reconhecem este desequilíbrio como um contribuinte para a deterioração muscular, mas o mecanismo responsável por desequilibrar o sistema não é claro.
Cientistas descobrem um gene chave por trás do envelhecimento muscular
Os pesquisadores atribuíram o problema a um gene chamado DEAF1, que desempenha um papel fundamental no controle do envelhecimento muscular.
À medida que os músculos crescem, os níveis de DEAF1 podem aumentar. A equipe descobriu que esse aumento aumenta excessivamente a atividade do mTORC1, interrompendo o ciclo normal de produção e eliminação de proteínas.
Isso resulta em manutenção muscular prejudicada. Em vez de substituir eficientemente os componentes danificados e preservar os tecidos saudáveis, as células musculares envelhecidas ficam sobrecarregadas com proteínas que deveriam ter sido removidas.
Em circunstâncias normais, o DEAF1 é regulado por uma família de proteínas chamadas FOXOs.
Estas proteínas ajudam a regular a atividade genética e estão envolvidas em importantes processos de manutenção celular. Nos músculos saudáveis, evitam que o DEAF1 se torne excessivamente ativo.
Mas a atividade da FOXO diminui com a idade. À medida que esta regulação protetora enfraquece, o DEAF1 pode aumentar, levando ao aumento da atividade do mTORC1 e interrompendo os processos necessários para manter a saúde muscular.
Os pesquisadores descobriram que esta série de eventos ajuda a explicar por que os músculos envelhecidos perdem gradualmente a capacidade de se repararem.
É importante ressaltar que eles também descobriram que o exercício poderia atrapalhar o processo.
Como o exercício ajuda os músculos envelhecidos a se repararem
O exercício faz mais do que apenas estimular os músculos a ficarem mais fortes. De acordo com as descobertas, a atividade física também pode ajudar a restaurar os sistemas de manutenção celular que foram interrompidos durante o envelhecimento.
Os pesquisadores descobriram que o exercício ativa uma proteína reguladora que reduz os níveis de DEAF1. Isto ajuda a devolver a atividade do mTORC1 a um equilíbrio saudável, permitindo que as células musculares removam as proteínas danificadas enquanto continuam a produzir as novas proteínas de que necessitam.
Na verdade, o exercício ajuda os músculos a passar por uma limpeza interna significativa, facilitando a manutenção dos tecidos saudáveis e a recuperação de danos.
O principal autor do estudo, professor assistente Tang Hong-wen, do Programa de Biologia de Câncer e Células-Tronco da Duke-NUS, explicou:
“O exercício pode reverter esse processo, corrigindo o desequilíbrio. A atividade física ativa certas proteínas que reduzem os níveis de DEAF1, trazendo de volta o equilíbrio ao caminho do crescimento.
No entanto, os pesquisadores descobriram uma limitação importante.
Quando os níveis de DEAF1 ficam muito altos ou a atividade do FOXO fica muito baixa, o exercício não é mais suficiente para restaurar totalmente o reparo muscular normal.
Isto sugere que o estado biológico das células musculares pode influenciar a eficácia com que respondem à atividade física. Também oferece uma possível explicação para o motivo pelo qual alguns idosos experimentam maiores melhorias com o exercício do que outros.
Os resultados não sugerem que o exercício perca valor com a idade. Em vez disso, indicam que a compreensão das alterações biológicas que ocorrem nos músculos envelhecidos pode ser essencial para o desenvolvimento de estratégias mais eficazes para prevenir a degeneração muscular.
Experimentos revelam uma maneira de restaurar a força muscular
Para investigar o papel do DEAF1, os pesquisadores realizaram experimentos utilizando moscas da fruta e ratos velhos.
Estes dois modelos animais permitiram à equipa examinar se os mesmos mecanismos biológicos afectam a saúde muscular em espécies muito diferentes.
Os resultados revelaram um padrão consistente.
Quando os investigadores aumentaram os níveis de DEAF1, os músculos tornaram-se cada vez mais fracos. Mas quando reduziram o DEAF1, o equilíbrio entre a produção e eliminação de proteínas melhorou e a força muscular foi restaurada.
A descoberta de efeitos semelhantes tanto em moscas da fruta como em ratos sugere que o DEAF1 participa num sistema evolutivamente conservado, o que significa que a função biológica subjacente foi mantida entre as espécies durante longos períodos de evolução.
Estas experiências também forneceram evidências de que o DEAF1 não está associado apenas à degradação muscular. A alteração dos seus níveis tem impacto direto na função muscular, apoiando a ideia de que desempenha um papel importante no processo de envelhecimento.
Ainda não foi estabelecido se o direcionamento para este sistema pode produzir benefícios comparáveis em humanos.
Os cientistas podem imitar os benefícios do exercício?
As implicações da descoberta podem ir além do envelhecimento muscular normal.
DEAF1 também afeta as células-tronco musculares, que são células especializadas que ajudam a reparar e regenerar o tecido muscular após lesões ou danos.
À medida que as pessoas envelhecem, estas células tornam-se menos eficazes e o seu número ou atividade pode diminuir, tornando a recuperação mais difícil. As interrupções envolvendo o DEAF1 podem prejudicar ainda mais a capacidade do corpo de regenerar músculos saudáveis.
Ao identificar o DEAF1 como um regulador importante, os investigadores descobriram um alvo potencial para uma terapia destinada a melhorar a manutenção e recuperação muscular.
Esses tratamentos podem, em última análise, beneficiar as pessoas que têm dificuldade em praticar exercício, incluindo aquelas que estão a recuperar de uma grande cirurgia, de doenças graves ou de condições crónicas como o cancro.
Uma possibilidade é que o ajuste da atividade do DEAF1 possa reproduzir algumas das alterações moleculares normalmente desencadeadas pela atividade física. Pode ajudar a manter a força muscular mesmo quando a capacidade de exercício de uma pessoa é limitada.
No entanto, esta continua a ser uma aplicação potencial futura, em vez de um tratamento estabelecido. Mais pesquisas serão necessárias para determinar se a manipulação do DEAF1 é segura e eficaz em humanos.
Priscilla Choy Sze Mun, primeira autora do estudo e assistente de pesquisa no programa de Câncer e Biologia de Células-Tronco da Duke-NUS, descreveu a descoberta:
“O exercício diz aos músculos para ‘limparem e reiniciarem’. Reduzir o DEAF1 ajuda os músculos envelhecidos a recuperar a força e o equilíbrio, quase como apertar o botão de retrocesso. Com milhões de adultos mais velhos em risco de declínio muscular, compreender o DEAF1 pode levar a novas formas de proteger os músculos e melhorar a qualidade de vida.”
Uma nova direção para combater a perda muscular relacionada à idade
As descobertas destacam uma diferença importante entre simplesmente estimular o crescimento muscular e manter os sistemas celulares que mantêm os músculos saudáveis.
Produzir mais proteínas nem sempre é benéfico se for permitido o acúmulo de proteínas danificadas. A manutenção muscular eficaz requer que ambos os processos funcionem juntos.
Ao mostrar como o exercício ajuda a restaurar esse equilíbrio, os investigadores identificaram uma possível explicação biológica para alguns dos seus efeitos protetores contra o envelhecimento muscular.
O professor Patrick Tan, vice-presidente sênior de pesquisa da Duke-NUS, enfatizou a importância mais ampla:
“Este estudo ajuda a explicar a nível molecular porque é que os músculos envelhecidos perdem a capacidade de se repararem e porque é que o exercício pode restaurar esse equilíbrio em alguns indivíduos. Ao identificar o DEAF1 como um regulador chave neste processo, estas descobertas podem levar a novas formas de levar os benefícios do exercício a sociedades com populações em rápido envelhecimento.”
Esta descoberta poderá, em última análise, ajudar os investigadores a conceber intervenções que complementem a actividade física, especialmente para pessoas cujos músculos já não respondem eficazmente ao exercício.
Por enquanto, a investigação reforça a importância do exercício e sugere que os seus benefícios dependem de uma complexa rede de processos moleculares dentro das células musculares.
À medida que as populações em todo o mundo continuam a envelhecer, a compreensão destes processos pode tornar-se cada vez mais valiosa para proteger a mobilidade, apoiar a recuperação e ajudar as pessoas a manter a sua independência na vida adulta.
A Duke-NUS Medical School combina educação médica com pesquisa biomédica básica e translacional. O seu trabalho visa melhorar a compreensão de doenças comuns e traduzir as descobertas laboratoriais em novos tratamentos que beneficiem pacientes em Singapura e internacionalmente.
Este trabalho é apoiado pelo Ministério da Educação de Cingapura (2022-MOET1-0004, FY2025-MOET1-0004), o Prêmio Diana Koh de Pesquisa Inovadora sobre o Câncer (Duke-NUS-DKICRA/2024/0001), a Academia Nacional de Medicina (MOH-001189-00) e o Escritório do Conselho Nacional de Pesquisa Médica (NMRC), Cingapura, por meio da MOH Holdings Pte Ltd. o Ministério da Saúde. Sob NMRC (MOH-001208-00, MOH-001885-00, MOH-001831-00).
Os autores Qian Gou e Priya D Gopal Krishnan receberam apoio de uma bolsa de pós-doutorado Khoo (Duke-NUS-KPFA/2025/0078; Duke-NUS-KPFA/2024/0075).
