Jak przyspieszyć regenerację mięśni i odbudować tkankę?

Jednym z wielu skutków starzenia się jest utrata masy mięśniowej, która przyczynia się do niepełnosprawności u osób starszych. Aby przeciwdziałać tej utracie, naukowcy z Instytutu Salka badają sposoby przyspieszenia regeneracji tkanki mięśniowej przy użyciu kombinacji związków molekularnych, które są powszechnie stosowane w badaniach nad komórkami macierzystymi.

W badaniu opublikowanym 25 maja 2021 roku, badacze wykazali, że stosowanie tych związków nasila regenerację komórek mięśniowych u myszy poprzez aktywację prekursorów komórek mięśniowych, zwanych miogennymi przodkami. Chociaż potrzeba więcej pracy i badań, zanim to podejście będzie można zastosować u ludzi, badania zapewniają wgląd w podstawowe mechanizmy związane z regeneracją i wzrostem mięśni i mogą pewnego dnia pomóc sportowcom i starzejącym się dorosłym w skuteczniejszej regeneracji tkanek.

„Utrata tych przodków jest powiązana z degeneracją mięśni związaną z wiekiem” – mówi profesor Salka Juan Carlos Izpisua Belmonte, główny autor artykułu. „Nasze badanie ujawnia określone czynniki, które są w stanie przyspieszyć regenerację mięśni, a także ujawnia mechanizm, za pomocą którego to się dzieje”.

Związki użyte w badaniach są często nazywane czynnikami Yamanaka od nazwiska japońskiego naukowca, który je odkrył. Czynniki Yamanaka to połączenie białek (zwanych czynnikami transkrypcyjnymi), które kontrolują sposób kopiowania DNA w celu translacji na inne białka. W badaniach laboratoryjnych są one używane do przekształcania wyspecjalizowanych komórek, takich jak komórki skóry, w komórki bardziej podobne do komórek macierzystych, które są pluripotencjalne, co oznacza, że ​​mogą stać się wieloma różnymi typami komórek.

„Nasze laboratorium wykazało wcześniej, że czynniki te mogą odmładzać komórki i sprzyjać regeneracji tkanek u żywych zwierząt” – mówi pierwszy autor Chao Wang, pracownik z tytułem doktora w laboratorium Izpisua Belmonte. „Ale jak to się dzieje, nie było wcześniej znane”.

W regeneracji mięśni pośredniczą komórki macierzyste mięśni, zwane także komórkami satelitarnymi. Komórki satelitarne znajdują się w niszy między warstwą tkanki łącznej (blaszka podstawna) a włóknami mięśniowymi (włókna mięśniowe). W tym badaniu zespół wykorzystał dwa różne modele myszy, aby wskazać zmiany specyficzne dla komórek macierzystych mięśni lub specyficzne dla niszy po dodaniu czynników Yamanaka. Skoncentrowali się na młodszych myszach, aby zbadać wpływ czynników niezależnych od wieku.

W modelu specyficznym dla włókien mięśniowych naukowcy odkryli, że dodanie czynników Yamanaka przyspieszyło regenerację mięśni u myszy poprzez zmniejszenie poziomu białka zwanego Wnt4 w niszy, które z kolei aktywowało komórki satelitarne. Z kolei w modelu specyficznym dla komórek satelitarnych czynniki Yamanaka nie aktywowały komórek satelitarnych i nie poprawiały regeneracji mięśni, co sugeruje, że Wnt4 odgrywa istotną rolę w regeneracji mięśni.

Według Izpisua Belmonte, obserwacje z tego badania mogą ostatecznie doprowadzić do nowych metod leczenia poprzez nakierowanie na Wnt4.

„Nasze laboratorium opracowało niedawno nowatorskie technologie edycji genów, które można wykorzystać do przyspieszenia regeneracji mięśni po kontuzji i poprawy ich funkcji” – mówi. „Moglibyśmy potencjalnie wykorzystać tę technologię do bezpośredniego obniżenia poziomu Wnt4 w mięśniach szkieletowych lub do zablokowania komunikacji między Wnt4 a komórkami macierzystymi mięśni”.

Badacze badają również inne sposoby odmładzania komórek, w tym wykorzystanie mRNA i inżynierii genetycznej. Techniki te mogą ostatecznie doprowadzić do nowych podejść do przyspieszenia regeneracji tkanek i narządów.

Share