Beschadigde spieren gaan niet zomaar dood, ze regenereren zichzelf

Bij het bouwen van een spierbeschadigingsmodel in een gekweekt systeem, heeft een onderzoekssamenwerking tussen Kumamoto University en Nagasaki University in Japan ontdekt dat componenten die lekken uit gebroken spiervezels “satelliet” spierstamcellen activeren. Terwijl ze probeerden de eiwitten te identificeren die satellietcellen activeren, ontdekten ze dat metabolische enzymen, zoals GAPDH, snel slapende satellietcellen activeerden en de regeneratie van spierletsel versnelden. Dit is een zeer rationeel en efficiënt regeneratiemechanisme waarbij de beschadigde spier zelf de satellietcellen activeert die het regeneratieproces beginnen.

De skeletspier bestaat uit bundels samentrekkende spiervezels en elke spiervezel is omgeven door satellietcellen – spierstamcellen die nieuwe spiervezels kunnen produceren. Dankzij het werk van deze satellietcellen kunnen spiervezels worden hersteld, zelfs nadat ze zijn gekneusd of gescheurd tijdens intensieve training. Satellietcellen spelen ook een essentiële rol bij spiergroei tijdens ontwikkelingsstadia en spierhypertrofie tijdens krachttraining. Bij refractaire spierziekten zoals spierdystrofie en leeftijdsgebonden spierfragiliteit (sarcopenie) neemt het aantal en de functie van satellietcellen echter af. Het is daarom belangrijk om het regulerende mechanisme van satellietcellen bij spierregeneratietherapie te begrijpen.

In volwassen skeletspieren bevinden satellietcellen zich meestal in een slapende toestand. Bij stimulatie na spierblessure worden satellietcellen snel geactiveerd en vermenigvuldigen ze zich herhaaldelijk. Tijdens de daaropvolgende myogenese differentiëren en regenereren ze spiervezels door te versmelten met bestaande spiervezels of met elkaar. Van deze drie stappen (satellietcelactivering, proliferatie en spierdifferentiatie) is er weinig bekend over hoe de eerste stap, activering, wordt geïnduceerd.

Omdat satellietcellen worden geactiveerd wanneer spiervezels worden beschadigd, veronderstelden onderzoekers dat spierschade zelf activering zou kunnen veroorzaken. Dit is echter moeilijk te bewijzen in diermodellen van spierletsel, dus construeerden ze een celkweekmodel waarin enkele spiervezels, geïsoleerd uit muisspierweefsel, fysiek werden beschadigd en vernietigd. Met behulp van dit verwondingsmodel ontdekten ze dat componenten die uit de beschadigde spiervezels lekten, satellietcellen activeerden en dat de geactiveerde cellen de voorbereidende fase van de celdeling G1 ingingen. Verder keerden de geactiveerde cellen terug naar een slapende toestand toen de beschadigde componenten werden verwijderd, wat suggereert dat de beschadigde componenten fungeren als activeringsschakelaar.

Het onderzoeksteam noemde de lekkende componenten “Beschadigde myofiber-afgeleide factoren” (DMDF’s), naar de gebroken spiervezels, en identificeerde ze met behulp van massaspectrometrie. De meeste geïdentificeerde eiwitten waren metabole enzymen, waaronder glycolytische enzymen zoals GAPDH, en spierafwijkingsenzymen die worden gebruikt als biomarkers voor spieraandoeningen en -ziekten. GAPDH staat bekend als een “maanlichtproteïne” dat naast zijn oorspronkelijke functie bij glycolyse nog andere rollen heeft, zoals celdoodcontrole en immuunresponsbemiddeling. De onderzoekers analyseerden daarom de effecten van DMDF’s, waaronder GAPDH, op de activering van satellietcellen en bevestigden dat blootstelling ertoe leidde dat ze in de G1-fase kwamen. Bovendien injecteerden de onderzoekers GAPDH in de skeletspieren van muizen en observeerden ze een versnelde proliferatie van satellietcellen na daaropvolgende door drugs veroorzaakte spierschade. Deze resultaten suggereren dat DMDF’s het vermogen hebben om slapende satellietcellen te activeren en snelle spierregeneratie na letsel te induceren. Het mechanisme waarmee gebroken spier satellietcellen activeert, is een zeer effectief en efficiënt mechanisme voor weefselregeneratie.

“In deze studie hebben we een nieuw model voor herstel van spierletsel voorgesteld. Het gedetailleerde moleculaire mechanisme van hoe DMDF’s satellietcellen activeren, blijft echter een onduidelijk probleem voor toekomstig onderzoek. Naast de activering van satellietcellen, wordt verwacht dat DMDF-maanlichtfuncties divers zijn. , ”zei universitair hoofddocent Yusuke Ono, leider van de studie. “ Recente studies hebben aangetoond dat skeletspieren verschillende factoren die andere organen en weefsels, zoals de hersenen en vet, afscheiden in de bloedbaan, dus het is mogelijk dat DMDF’s betrokken zijn bij de koppeling tussen gewonde spieren en andere organen via de bloedsomloop. . Wij geloven dat verdere opheldering van de functies van DMDF’s de pathologieën van sommige spierziekten zou kunnen ophelderen en zou kunnen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen. ”

Links

Videos