Cientistas descobrem como o exercício reverte o envelhecimento muscular

A pesquisa, liderada pela Duke-NUS Medical School em colaboração com o Singapore General Hospital e a Cardiff University, identificou um sistema 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 no 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 poderá eventualmente ajudar os cientistas a desenvolver novas abordagens para preservar a força muscular e a mobilidade em humanos.

Por que os músculos ficam mais 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, tornando as atividades diárias mais difíceis e aumentando a probabilidade de quedas e fraturas ósseas.

Músculos mais fracos também podem complicar 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, a sua deterioração pode afetar muito mais do que a força física.

Para as populações idosas, incluindo a de 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 prestadores de cuidados e aos sistemas de saúde.

No nível celular, manter os músculos saudáveis ​​requer um equilíbrio cuidadoso entre a produção de novas proteínas e a eliminação das antigas ou danificadas. As proteínas formam grande parte do maquinário e da estrutura das células musculares, portanto, essa manutenção contínua 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 se torna excessivamente ativo, as células musculares podem dedicar muita atenção à produção de proteínas, mas não conseguem eliminar as danificadas. Com o tempo, essas proteínas defeituosas se acumulam, colocando pressão 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 permanece obscuro.

Cientistas descobrem um gene chave por trás do envelhecimento muscular

Os pesquisadores atribuíram o problema a um gene chamado DEAF1, que parece desempenhar um papel importante no controle do envelhecimento dos músculos.

À medida que os músculos envelhecem, os níveis de DEAF1 podem aumentar. A equipe descobriu que esse aumento impulsiona a atividade excessiva do mTORC1, interrompendo o ciclo normal de produção e remoção de proteínas.

O resultado é uma quebra na manutenção muscular. Em vez de substituir eficientemente os componentes danificados e preservar os tecidos saudáveis, as células musculares envelhecidas tornam-se cada vez mais sobrecarregadas por proteínas que deveriam ter sido eliminadas.

Em circunstâncias normais, o DEAF1 é regulado por uma família de proteínas conhecidas como FOXOs.

Essas proteínas ajudam a controlar 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 tende a diminuir com a idade. À medida que esta regulação protetora enfraquece, o DEAF1 pode aumentar, aumentando a atividade do mTORC1 e interrompendo ainda mais os processos necessários para manter a saúde muscular.

Os investigadores descobriram que esta cadeia de eventos ajuda a explicar porque é que os músculos envelhecidos perdem gradualmente a sua capacidade de reparação.

Crucialmente, eles também descobriram que o exercício pode interromper o processo.

Como o exercício ajuda os músculos envelhecidos a se repararem

O exercício faz mais do que estimular os músculos a ficarem mais fortes. De acordo com as descobertas, a atividade física também pode ajudar a restaurar o sistema de manutenção celular que é interrompido durante o envelhecimento.

Os pesquisadores descobriram que o exercício ativa proteínas reguladoras que reduzem os níveis de DEAF1. Isto ajuda a devolver a atividade do mTORC1 a um equilíbrio mais 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 realizar uma importante limpeza interna, tornando mais fácil para eles manterem tecidos saudáveis ​​e se recuperarem de danos.

O professor assistente Tang Hong-Wen, autor principal do estudo do Programa de Biologia do 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. Isso permite que os músculos envelhecidos eliminem as proteínas danificadas, se reconstruam adequadamente e os ajudem a permanecer mais fortes e mais resistentes.”

No entanto, os pesquisadores descobriram uma limitação importante.

Quando os níveis de DEAF1 se tornam extremamente elevados ou a atividade do FOXO cai muito, o exercício pode não ser mais suficiente para restaurar totalmente o reparo muscular normal.

Isto sugere que a condição biológica 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 mudanças biológicas que ocorrem nos músculos envelhecidos pode ser necessária para desenvolver estratégias mais eficazes para prevenir o declínio 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 mais velhos.

Estes dois modelos animais permitiram à equipa examinar se o mesmo mecanismo biológico influencia a saúde muscular em espécies muito diferentes.

Os resultados revelaram um padrão consistente.

Quando os investigadores aumentaram os níveis de DEAF1, os músculos enfraqueceram rapidamente. Mas quando reduziram o DEAF1, o equilíbrio entre a produção e a remoção 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 simplesmente associado à deterioração muscular. A alteração dos seus níveis afetou diretamente a função muscular, reforçando 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 poderiam imitar os benefícios do exercício?

As implicações da descoberta podem ir além do envelhecimento muscular comum.

DEAF1 também influencia 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 terapias destinadas a melhorar a manutenção e recuperação muscular.

Tais tratamentos poderão eventualmente beneficiar 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. Isso pode ajudar a preservar 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.

Priscillia Choy Sze Mun, primeira autora do estudo e assistente de pesquisa no Programa de Biologia de Câncer e Células-Tronco da Duke-NUS, descreveu a descoberta:

“O exercício diz aos músculos para ‘limparem e reiniciarem’. A redução do DEAF1 ajuda os músculos mais velhos a recuperar força e equilíbrio, quase como apertar o botão de retrocesso. Com milhões de adultos mais velhos em risco de declínio muscular, a compreensão do 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 distinção 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 potencial explicação biológica para alguns dos seus efeitos protetores contra o envelhecimento muscular.

O professor Patrick Tan, vice-reitor sênior de pesquisa da Duke-NUS, enfatizou o significado mais amplo:

“Este estudo ajuda a explicar, a nível molecular, porque é que os músculos envelhecidos perdem a sua capacidade de reparação 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 pelas quais os benefícios do exercício podem ser levados a sociedades com populações em rápido envelhecimento”.

A descoberta pode, em última análise, ajudar os investigadores a conceber intervenções que complementem a actividade física, especialmente para pessoas cujos músculos já não respondem tão eficazmente ao exercício.

Por enquanto, a investigação reforça a importância do exercício ao mesmo tempo que revela que os seus benefícios dependem de uma intrincada rede de processos moleculares dentro das células musculares.

À medida que as populações em todo o mundo envelhecem, a compreensão destes processos poderá tornar-se cada vez mais valiosa para proteger a mobilidade, apoiar a recuperação e ajudar as pessoas a manter a sua independência mais tarde na vida.

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 novas abordagens de tratamento, beneficiando pacientes em Singapura e internacionalmente.

Este trabalho foi apoiado pelo Ministério da Educação de Cingapura (2022-MOET1-0004, FY2025-MOET1-0004), Prêmio Diana Koh Innovative Cancer Research (Duke-NUS-DKICRA/2024/0001), Academia Nacional de Medicina (MOH-001189-00) e o Ministério da Saúde de Cingapura por meio do Escritório do Conselho Nacional de Pesquisa Médica (NMRC), MOH Holdings Pte Ltd sob o NMRC (MOH-001208-00, MOH-001885-00, MOH-001831-00).

Os autores Qian Gou e Priya D Gopal Krishnan receberam apoio da Khoo Postdoctoral Fellowship (Duke-NUS-KPFA/2025/0078; Duke-NUS-KPFA/2024/0075).