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Le componenti colanti dalle fibre di muscolo rotte attivano le cellule staminali “satelliti„ del muscolo

Mentre sviluppa un modello di danno del muscolo in un sistema coltivato, una collaborazione della ricerca fra l'università di Kumamoto e l'università di Nagasaki nel Giappone ha trovato che le componenti che colano dalle fibre di muscolo rotte attivano le cellule staminali “satelliti„ del muscolo. Mentre tentavano di identificare le proteine che attivano le celle satelliti, hanno trovato che gli enzimi metabolici, quale GAPDH, hanno attivato rapido le celle satelliti dormienti ed hanno accelerato la rigenerazione di lesione del muscolo. Ciò è un meccanismo altamente razionale ed efficiente di rigenerazione in cui il muscolo nocivo stesso attiva le celle satelliti che cominciano il trattamento di rigenerazione.

Il muscolo scheletrico si compone dei fasci di fibre di contratto del muscolo ed ogni fibra di muscolo è circondata dalle celle satelliti--muscle le cellule staminali che possono produrre le nuove fibre di muscolo. Grazie al lavoro di queste celle satelliti, fibre di muscolo possono essere rigenerati anche dopo che essendo battendo o violento durante l'esercizio intenso. Le celle satelliti egualmente svolgono i ruoli essenziali nella crescita del muscolo durante le fasi e l'ipertrofia inerenti allo sviluppo del muscolo durante l'addestramento di resistenza.

Tuttavia, nelle malattie refrattarie del muscolo gradisca la distrofia muscolare e la fragilità muscolare relativa all'età (sarcopenia), il numero e la funzione delle celle satelliti diminuisce. È quindi importante capire il meccanismo regolatore delle celle satelliti nella terapia di rigenerazione del muscolo.

In muscolo scheletrico maturo, le celle satelliti sono solitamente presenti in uno stato sospeso. Sopra stimolo dopo la lesione del muscolo, le celle satelliti rapido sono attivate e proliferano ripetutamente. Durante il myogenesis successivo, differenziano e rigenerano le fibre di muscolo fondendo con le fibre di muscolo attuali o con insieme. Di questi tre punti (attivazione delle cellule, proliferazione e differenziazione satelliti del muscolo), piccolo è conosciuto circa come il primo punto, attivazione, è indotto.

Poiché le celle satelliti sono attivate quando le fibre di muscolo sono danneggiate, i ricercatori hanno supposto che il danno stesso del muscolo potrebbe avviare l'attivazione. Tuttavia, questo è difficile da risultare nei modelli animali della lesione del muscolo in modo da hanno costruito un modello della coltura cellulare in cui le singole fibre di muscolo, isolate dal tessuto del muscolo del mouse, fisicamente sono state danneggiate e si distrutte.

Facendo uso di questo modello di lesione, hanno trovato che le componenti che colano dalle fibre di muscolo danneggiate hanno attivato le celle satelliti e le celle attivate hanno fornito la fase preparatoria G1 di divisione cellulare. Più ulteriormente, le celle attivate hanno ritornato ad uno stato sospeso quando le componenti nocive sono state eliminate, quindi suggerente che le componenti nocive fungessero da opzione di attivazione.

Il gruppo di ricerca ha nominato le componenti colanti “fattori myofiber-derivati nocivi„ (DMDFs), dopo le fibre di muscolo rotte ed identificato loro facendo uso di spettrometria di massa. La maggior parte delle proteine identificate erano enzimi metabolici, compreso gli enzimi glicolitici quale GAPDH ed enzimi di deviazione del muscolo che sono usati come biomarcatori per i disordini e le malattie del muscolo. GAPDH è conosciuto come “proteina di lavoro nero„ che ha altri ruoli oltre alla sua funzione originale nella glicolisi, quali controllo di morte delle cellule e la mediazione di risposta immunitaria. I ricercatori quindi hanno analizzato gli effetti di DMDFs, compreso GAPDH, sull'attivazione satellite delle cellule ed hanno confermato che l'esposizione ha provocato la loro entrata nella fase G1.

Ancora, i ricercatori hanno iniettato GAPDH nel muscolo scheletrico del mouse ed hanno osservato la proliferazione satellite accelerata delle cellule dopo danno farmaco-indotto successivo del muscolo. Questi risultati indicano che DMDFs ha la capacità di attivare le celle satelliti dormienti e di indurre la rigenerazione rapida del muscolo dopo la lesione. Il meccanismo da cui il muscolo tagliato attiva le celle satelliti è un meccanismo altamente efficace ed efficiente di rigenerazione del tessuto.

In questo studio, abbiamo proposto un nuovo modello di lesione-rigenerazione del muscolo. Tuttavia, il meccanismo molecolare dettagliato di come DMDFs attiva le celle satelliti rimane un'emissione poco chiara per la ricerca futura. Oltre all'attivazione satellite delle cellule, le funzioni di lavoro nero di DMDF si pensano che siano diverse. Gli studi recenti hanno indicato che il muscolo scheletrico secerne i vari fattori che pregiudicano altri organi e tessuti, quale il cervello e grasso, nella circolazione sanguigna, in modo da può essere possibile che DMDFs sia compreso nel legame fra il muscolo danneggiato ed altri organi via circolazione sanguigna. Crediamo che ulteriore delucidazione delle funzioni di DMDFs potrebbe chiarire le patologie di alcune malattie del muscolo ed aiutare nello sviluppo di nuove droghe.„

Professore associato Yusuke Ono, guida dello studio

Source:
Journal reference:

Tsuchiya, Y., et al. (2020) Damaged Myofiber-Derived Metabolic Enzymes Act as Activators of Muscle Satellite Cells. Stem Cell Reports. doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.08.002.