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Distrofia muscolare di Duchenne: una proteina la chiave per la rigenerazione muscolare

(Distrofia muscolare di Duchenne-Immagine:istopatologia del muscolo gastrocnemio da paziente deceduto per distrofia muscolare pseudoipertrofica, tipo Duchenne. La sezione trasversale del muscolo mostra un’ampia sostituzione delle fibre muscolari da parte delle cellule adipose. Credito: pubblico dominio).

Una proteina chiamata Piezo1, è la chiave per organizzare le forme uniche delle cellule staminali muscolari e la risposta alle lesioni, ma è scarsa nei pazienti con distrofia muscolare di Duchenne, secondo un team della Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania.

Tuttavia, quando i ricercaytori hanno riattivato Piezo1, ha permesso alle cellule staminali muscolari nei topi di tornare ai loro stati normali, in modo che potessero riparare i muscoli scomposti e distrofici. Questi risultati, pubblicati su Science Advances, aprono la porta a potenziali trattamenti a livello molecolare che possono rallentare o addirittura arrestare la progressione della distrofia muscolare.

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Abbiamo dimostrato che le cellule staminali muscolari hanno una varietà di estensioni che vengono utilizzate per percepire il loro ambiente per rispondere alle lesioni, tutte controllate dalla proteina Piezo1“, ha affermato l’autore principale dello studio, Foteini Mourkioti, Ph.D., un assistente Professore di Chirurgia Ortopedica. “Ciò è in contrasto con la convinzione precedente, che considerava le cellule staminali muscolari semplicemente rotonde e dormienti nei muscoli non danneggiati“.

La proteina Piezo1 è stata identificata circa un decennio fame l’anno scorso ha i  ricercatori che l’hanno scoperta hanno ricevutoun premio Nobel, ma la sua funzione nei muscoli scheletrici è in gran parte, ancora sconosciuta. Tuttavia, quando i ricercatori della Penn l’hanno esaminata nelle cellule staminali muscolari, hanno scoperto che governava il modo in cui le cellule si formavano e coordinavano la loro risposta al danno muscolare.

In genere, le cellule staminali muscolari vengono richiamate dall’organismo per riparare i danni ai tessuti muscolari. Poco si sa su come lo fanno effettivamente perché la maggior parte delle ricerche su di esse sono state condotte attraverso osservazioni puntuali in laboratorio. Ma Mourkioti e il suo team sono stati in grado di osservare i topi e hanno scoperto che le loro cellule staminali muscolari hanno delle sporgenze che usano per comunicare tra loro che le fanno sembrare simili ai neuroni.

Anche le cellule staminali muscolari sono state trovate dal team di Mourkioti per esistere in un equilibrio di tre diverse categorie: cellule reattive (o attive), cellule intermedie e cellule sensoriali (che sono più vicine alle cellule staminali non assegnate). Più la cellula è attiva, meno sporgenze poteva avere, mentre le cellule staminali sensoriali avevano più sporgenze, in genere. In mezzo a una lesione, i ricercatori hanno osservato che le cellule staminali muscolari si concentrano su una rapida reazione delle loro cellule reattive. Se una lesione è abbastanza grande o richiede abbastanza tempo, le cellule intermedie e, infine, le cellule sensoriali vengono introdotte per affrontare il danno e regolare di conseguenza la loro forma.

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In effetti, se le cellule staminali muscolari fossero organizzate come un esercito, le cellule reattive con meno (o nessuna) sporgenze sarebbero le truppe d’assalto e le cellule sensoriali con quattro o più sporgenze equivarrebbero alle riserve che un generale potrebbe chiamare se al fronte – le truppe di linea venivano sopraffatte. Quando queste celle di riserva vengono richiamate, cambiano forma per avere meno sporgenze.

Nello scenario dell’esercito, le proteine ​​Piezo1 fungerebbero da GeneraleQueste proteine ​​sembravano avere la capacità di dettare la forma delle sporgenze su ciascuna cellula.

La distrofia muscolare di Duchenne è una malattia genetica caratterizzata dalla rottura persistente dei muscoli e, quindi, da un costante bisogno di riparazione. Lo studio ha scoperto che i topi con muscoli distrofici avevano livelli notevolmente più bassi di Piezo1 nelle loro cellule staminali rispetto a quelli senza la condizione. Quando i ricercatori hanno osservato le risposte delle cellule staminali muscolari alle lesioni nei topi distrofici, hanno notato ritardi significativi nel passaggio dallo stato sensoriale allo stato attivo. Le cellule avevano anche sporgenze più spesse e più lunghe, indicando che non venivano controllate correttamente.

In effetti, senza un abile Generale a guidarle, l’esercito delle cellule staminali muscolari cade in disordine, ed è sopraffatto dal volume di risposta necessario per riparare il danno inflitto dalla distrofia muscolare di Duchenne.

Tuttavia, attraverso queste osservazioni, Mourkioti e il suo team credono di aver scoperto una chiave per invertire la tendenza.

Attraverso un trattamento con piccole molecole note come Yoda1, i canali per Piezo1 sono stati riaperti negli animali con muscoli distrofici. In questo modo, i ricercatori hanno notato che le cellule staminali muscolari sono tornate alla loro normale struttura e funzione, con la rigenerazione muscolare che appare più forte di prima.

Vedi anche:Distrofia muscolare di Duchenne:urolitina A efficace

“Anche se nell’ultimo decennio sono stati compiuti progressi sui trattamenti per la distrofia muscolare di Duchenne, le attuali strategie non prendono ancora in considerazione le cellule staminali muscolari”, ha affermato Mourkioti. Ma se ci concentriamo sulla riduzione al minimo dell’esaurimento delle cellule staminali e sul mantenimento della capacità rigenerativa delle cellule staminali muscolari , il nostro lavoro suggerisce che la riattivazione di Piezo1 potrebbe essere la chiave per questo e utilizzata da sola o in combinazione con altre terapie”.

Questo lavoro non solo ha implicazioni specifiche per la distrofia muscolare di Duchenne, ma potrebbe anche avvantaggiare altri pazienti con muscoli deboli derivanti da capacità compromesse delle cellule staminali, compreso l’invecchiamento naturale.

Mourkioti e il suo team sperano di studiare se saranno necessari ulteriori trattamenti per sostenere l’attività delle cellule staminali muscolari. Sperano anche di esaminare ulteriormente le funzioni di Piezo1 nel corpo e di fare più test in modelli animali distrofici preclinici con masse corporee paragonabili a quelle umane.

“Capire il modo in cui Piezo1 funziona meglio potrebbe essere utile per progettare terapie più accurate“, ha detto Mourkioti.

Fonte: Science Advances

 

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