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Come aumentare la rigenerazione muscolare

(Rigenerazione muscolare-Immagine: òl’induzione dei fattori Yamanaka (OKSM) nelle fibre muscolari aumenta il numero di progenitori miogenici. In alto, controllo; fondo, trattamento. Il colore rosso-rosa è Pax7, un marcatore di cellule staminali muscolari. Il blu indica i nuclei muscolari. Credito: Salk Institute).

Uno dei tanti effetti dell’invecchiamento è la perdita di massa muscolare che contribuisce alla disabilità nelle persone anziane. Per contrastare questa perdita, gli scienziati del Salk Institute stanno studiando modi per accelerare la rigenerazione del tessuto muscolare, utilizzando una combinazione di composti molecolari comunemente usati nella ricerca sulle cellule staminali.

In uno studio pubblicato il 25 maggio 2021, su Nature Communications, i ricercatori hanno dimostrato che l’uso di questi composti ha aumentato la rigenerazione delle cellule muscolari nei topi attivando i precursori delle cellule muscolari, chiamati progenitori miogenici. Sebbene sia necessario più lavoro prima che questo approccio possa essere applicato negli esseri umani, la ricerca fornisce informazioni sui meccanismi sottostanti relativi alla rigenerazione e crescita muscolare e potrebbe un giorno aiutare gli atleti e gli adulti che invecchiano a rigenerare i tessuti in modo più efficace.

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Spiegano gli autori:

L’espressione sistemica a breve termine dei fattori di riprogrammazione Yamanaka ( Oct-3/4 , Sox2 , Klf4 e c-Myc[OSKM]) ha dimostrato di ringiovanire le cellule che invecchiano e promuovere la rigenerazione dei tessuti in vivo. Tuttavia, i meccanismi con cui OSKM promuove la rigenerazione dei tessuti sono sconosciuti. In questo lavoro, ci concentriamo su un tessuto specifico e dimostriamo che l’espressione locale di OSKM, in particolare nelle miofibre, induce l’attivazione di cellule staminali muscolari o cellule satellite (SC), che accelera la rigenerazione muscolare nei topi giovani. Al contrario, esprimere OSKM direttamente nelle SC non migliora la rigenerazione muscolare. Meccanicamente, l’espressione di OSKM nelle miofibre regola l’espressione di geni importanti per il microambiente SC, inclusa la sovraregolazione di p21, che a sua volta sottoregola Wnt4. Questo è fondamentale perché Wnt4 è secreto dalle miofibre per mantenere la quiescenza SC. Pertanto, l’induzione a breve termine dei fattori Yamanaka nelle miofibre può promuovere la rigenerazione dei tessuti modificando la nicchia delle cellule staminali“.

La perdita di questi progenitori è stata collegata alla degenerazione muscolare legata all’età“, afferma il Professor Salk Juan Carlos Izpisua Belmonte, autore senior dell’articolo. “Il nostro studio scopre fattori specifici che sono in grado di accelerare la rigenerazione muscolare, oltre a rivelare il meccanismo”.

I composti utilizzati nello studio sono chiamati fattori Yamanaka dal nome dello scienziato giapponese che li ha scoperti. I fattori Yamanaka sono una combinazione di proteine ​​(chiamate fattori di trascrizione) che controllano il modo in cui il DNA viene copiato per la traduzione in altre proteine. Nella ricerca di laboratorio, vengono utilizzati per convertire cellule specializzate, come le cellule della pelle, in più cellule simili alle cellule staminali che sono pluripotenti, il che significa che hanno la capacità di diventare molti diversi tipi di cellule.

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“Il nostro laboratorio ha precedentemente dimostrato che questi fattori possono ringiovanire le cellule e promuovere la rigenerazione dei tessuti negli animali vivi“, dice il primo autore dello studio Chao Wang, un borsista post-dottorato nel laboratorio Izpisua Belmonte. “Ma come questo accade non era noto in precedenza”.

La rigenerazione muscolare è mediata dalle cellule staminali muscolari, chiamate anche cellule satellite. Le cellule satellite si trovano in una nicchia tra uno strato di tessuto connettivo (lamina basale) e fibre muscolari (miofibre). In questo studio, il team ha utilizzato due diversi modelli murini per individuare i cambiamenti specifici delle cellule staminali muscolari o specifici di nicchia in seguito all’aggiunta di fattori Yamanaka. I ricercatori si sono concentrati sui topi più giovani per studiare gli effetti dei fattori indipendentemente dall’età.

Nel modello specifico di ‘myofiber’, hanno scoperto che l’aggiunta dei fattori Yamanaka ha accelerato la rigenerazione muscolare nei topi riducendo i livelli di una proteina chiamata Wnt4 nella nicchia, che a sua volta ha attivato le cellule satellite. Al contrario, nel modello specifico della cellula satellite, i fattori Yamanaka non hanno attivato le cellule satellite e non hanno migliorato la rigenerazione muscolare, suggerendo che Wnt4 svolge un ruolo vitale nella rigenerazione muscolare.

Secondo Izpisua Belmonte, che detiene la cattedra al Roger Guillemin, le osservazioni di questo studio potrebbero eventualmente portare a nuovi trattamenti mirando a Wnt4. “Il nostro laboratorio ha recentemente sviluppato nuove tecnologie di modifica genetica che potrebbero essere utilizzate per accelerare il recupero muscolare dopo un infortunio e migliorare la funzione muscolare”, afferma. “Potremmo potenzialmente utilizzare questa tecnologia per ridurre direttamente i livelli di Wnt4 nel muscolo scheletrico o per bloccare la comunicazione tra Wnt4 e le cellule staminali muscolari“.

I ricercatori stanno anche studiando altri modi per ringiovanire le cellule, compreso l’uso dell’mRNA e dell’ingegneria genetica. Queste tecniche potrebbero eventualmente portare a nuovi approcci per stimolare la rigenerazione dei tessuti e degli organi.

Fonte:Nature

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