Forskere har opdaget et centralt protein, der styrer, hvordan stamceller "vælger" at blive enten skeletmuskelceller at flytte arme og ben, eller glatte muskelceller, der understøtter blodkar, ifølge en undersøgelse offentliggjort i Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS) .
Resultaterne ikke kun giver indsigt i udviklingen af muskler typer i den menneskelige fosteret, men også foreslå nye måder at behandle åreforkalkning og kræft, sygdomme, som medfører oprettelse af nye blodkar ud fra stamceller reserver, der ellers ville erstatte udslidt skeletmuskulatur. Den nyligt opdagede mekanisme tyder også på, at nogle nuværende kræftbehandling kan svække muskler, og at lægen forskere bør begynde at se at se, om en tidligere uopdaget bivirkning eksisterer.
Takket være stamceller, mennesker udvikle sig fra en enkelt celle i et komplekst væsen med så mange som 400 celletyper i millioner af kombinationer. Den oprindelige, enkelt menneskelige stamceller, det befrugtede foster, har potentialet til at udvikle sig til enhver form for menneskelig celle. Efterhånden som vi udvikler i livmoderen, successive generationer af stamceller er specialiserede (differentiere), med hver gruppe i stand til at blive færre og færre celletyper. Et sæt af det meste differentierede stamceller har evnen til at blive knogle, blod, muskler eller glatte muskulatur. Mange menneskelige væv holde en reserve af stamceller på hånden i voksenalderen, er klar til at differentiere til reservedele, afhængigt af stimuli de modtager. Hvis kroppens signaler om, at skeletmuskulaturen skal udskiftes, tager stamceller denne rute. Hvis væv signal om mere blodkar, kan den samme stamcellerne bliver glatte muskelceller, der understøtter foring af blodkar.
I den aktuelle undersøgelse et team af forskere ved Aab Cardiovascular Research Institute ved University of Rochester School of Medicine & Tandpleje og ved University of Texas Southwestern Medical Center fandt, at en transskription faktor, kaldet myocardin kan føreren regulator af, om stamceller bliver skelet eller glatte muskulatur. Myocardin er en transskription faktor, et protein designet til at associere med et afsnit af DNA-koden, og vende udtryk for, at genet tændt eller slukket. Indtil nu, var Myocardin kun tænkt som et protein, som tænder på gener, der gør glatte muskelceller. I PNAS rapporten er Myocardin vist også slukke for gener, der gør skeletmuskulatur.
"Disse resultater kan i sidste ende føre til stamcelle baserede behandlinger, hvor forskere tage kontrol over, hvad stamceller er, når implanteret gennem handling af transkription faktorer som myocardin, i modsætning til de nuværende behandlingsformer, der" håb "for stamcelle vil tage en korrekt differentiering sti til bekæmpe sygdomme, "siger Joseph M. Miano, Ph.D., ledende forfatter af papiret og lektor i Aab Cardiovascular Research Institute ved University of Rochester Medical Center" Mere specifikt er mange sygdomme drevet af, om stamceller beslutte at blevet skeletmuskulatur, eller i stedet for at blive en del af nye blodkar dannes. Disse opdagelser har skabt en ny fløj af den medicinske forskning, der søger at forstå den genetiske signaler, der tænder på sådanne stamceller udskiftning programmer. "
Åreforkalkning, eller åreforkalkning, for eksempel, bliver tilbøjelige til at forårsage hjerteanfald og slagtilfælde, når kolesterol-drevet mindeplader, der bygger op inde i arterierne bliver skrøbelige. Hvis de brud, interagerer de med cirkulerende faktorer i blodet til at forårsage blodpropper, der blokerer arterierne og føre til vævsdød. Teoretisk set kunne tilføre stamceller programmeret dem til at blive glatte muskulatur styrke plaques og forhindre brud, Miano sagde.
Omvendt skal tumorer være i stand til at vokse blodkar for at vokse. De gør det ved at sende signaler til stamceller til at danne glatte muskulatur i kombination med andre signaler, som tændes vaskulær endotel vækstfaktor (VEGF), som tilsammen bygge nye blodkar. Vil manipulere myocardin sammen med VEGF forstyrre tumorvækst ved at afskære dens blodforsyning? Gør aktuelle VEGF-baserede behandlinger sparke myocardin til handling, hvilket skaber glatte muskelceller i stedet for hele tiden at reparere nedslidte skeletmuskulatur? Siden VEGF er anvendt eksperimentelt til behandling af perifere arterie sygdom og koronararteriesygdom, er denne behandling, der nedbringer skeletmuskulatur styrken af disse patienter?
Miano team fandt, at myocardin både tænder på et sæt af gener, der forvandler stamceller i glat muskulatur, og slukker de gener, der forvandler stamceller i skeletmuskulaturen, hvilket gør det til en bifunktionelt, udviklingsmæssige switch. Holdet på Southwestern anvendt den samme idé til udviklingen af fosteret via transgene mus undersøgelser, der giver den biologiske sammenhæng, gav mening for Miano konstatering.
Forskere på mange institutioner er blevet studeret somite, en gruppe af celler i det menneskelige foster kendt for at udvikle sig til skeletmuskler. Holdet i det sydvestlige gjorde celle afstamning og tracking undersøgelser og fandt, at myocardin udtrykkes kort i somite under udvikling hos mus, men så forsvinder fra denne region af fosteret. Denne aktuelle data fører til den overraskende teori, at både skelet og glatte muskelceller stammer fra den samme stamcelle region. Myocardin kort tænder at gøre den nye menneskets levering af glatte muskelceller, som derefter migrere til et andet område, hvor de begynder at danne blodkar. Myocardin derefter hurtigt slukker, så somite at fortsætte differentiere i skeletmuskulatur. Hvis det ikke gjorde, så skeletmuskler ville ikke udvikle sig ordentligt.
Større billede