Piezo1 posible clave para apoyar la regeneración muscular en la distrofia muscular de Duchenne
Histopatología del músculo gastrocnemio de un paciente que murió de distrofia muscular pseudohipertrófica, tipo Duchenne. La sección transversal del músculo muestra un extenso reemplazo de fibras musculares por células adiposas. Crédito: Wikimedia Commons/Dominio público
Una proteína, Piezo1, es clave para ordenar las formas únicas de las células madre musculares y la respuesta a las lesiones, pero es escasa en las personas con distrofia muscular de Duchenne, según un equipo de Perelman. Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania. Sin embargo, cuando reactivaron Piezo1, permitió que las células madre musculares en ratones volvieran a sus estados normales y de forma distinta para que pudieran reparar los músculos distróficos y dañados. Estos hallazgos, publicados en Science Advances, abren la puerta a posibles tratamientos a nivel molecular que pueden retrasar o incluso detener la progresión de la distrofia muscular.
«Demostramos que las células madre musculares tienen una variedad de extensiones que se utilizan para detectar su entorno y responder a las lesiones, todo lo cual está controlado por la proteína Piezo1», dijo el autor principal del estudio, Foteini Mourkioti, Ph.D. ., profesor asistente de Cirugía Ortopédica. «Esto contrasta con la creencia anterior, que consideraba que las células madre musculares eran simplemente redondas y estaban inactivas en los músculos no dañados».
La proteína Piezo1 se identificó hace aproximadamente una década y obtuvo un Premio Nobel el año pasado por aquellas quien lo descubrió, pero su función en los músculos esqueléticos ha sido en gran parte desconocida. Sin embargo, cuando los investigadores de Penn lo examinaron en células madre musculares, encontraron que gobernaba cómo se formaban las células y coordinaba su respuesta al daño muscular.
Por lo general, el cuerpo llama a las células madre musculares para reparar los músculos. daño al tejido. Se sabe poco acerca de cómo lo hacen realmente porque la mayoría de las investigaciones sobre ellos se han realizado a través de observaciones puntuales en el laboratorio. Pero Mourkioti y su equipo pudieron observar ratones y descubrieron que sus células madre musculares tienen protuberancias que usan para comunicarse entre sí y que las hacen lucir similares a las neuronas (células nerviosas).
Las células madre musculares también eran El equipo de Mourkioti descubrió que existen en un equilibrio de tres categorías diferentes: células sensibles (o activas), células intermedias y células sensoriales (que están más cerca de las células madre no asignadas). Cuanto más activa era la célula, menos protuberancias tenían, mientras que las células madre sensoriales tenían más protuberancias, por lo general. En medio de una lesión, los investigadores observaron que las células madre musculares se enfocan en una reacción rápida de sus células sensibles. Si una lesión es lo suficientemente grande o toma suficiente tiempo, se incorporan células intermedias y, eventualmente, células sensoriales para abordar el daño y ajustar su forma en consecuencia.
En efecto, si las células madre musculares estuvieran organizadas como un ejército, las células de respuesta con menos (o ninguna) protuberancias serían las tropas de choque y las células sensoriales con cuatro o más protuberancias son equivalentes a las reservas que un general podría llamar si las tropas de primera línea estuvieran siendo abrumadas. A medida que se activan estas células de reserva, cambian de forma para tener menos protuberancias.
En el escenario del ejército, las proteínas Piezo1 actuarían como el general. Estas proteínas parecían tener la capacidad de dictar la forma de las protuberancias en cada célula.
La distrofia muscular de Duchenne es un trastorno genético que se caracteriza por la ruptura persistente de los músculos y, por lo tanto, una necesidad constante de reparación. . El estudio encontró que los ratones con músculos distróficos tenían niveles notablemente más bajos de Piezo1 en sus células madre que aquellos sin la condición. Cuando los investigadores observaron las respuestas de las células madre musculares a las lesiones en los ratones distróficos, notaron retrasos significativos en el paso del estado sensorial al estado activo. Las células también tenían protuberancias que eran más gruesas y largas, lo que indica que no estaban siendo controladas adecuadamente.
Efectivamente, sin un general capaz que las dirija, el ejército de células madre musculares cae en desorden y es abrumado por el volumen de respuesta necesario para reparar el daño infligido por la distrofia muscular de Duchenne.
Sin embargo, a través de estas observaciones, Mourkioti y su equipo creen que descubrieron una clave para cambiar el rumbo.
A través de un tratamiento de molécula pequeña conocido como Yoda1, los canales para Piezo1 se reabrieron en los animales con músculos distróficos. A través de eso, notaron que las células madre musculares volvían a su estructura y función normales, y la regeneración muscular parecía más fuerte que antes.
«Aunque se ha avanzado en la última década en los tratamientos para Duchenne distrofia muscular, las estrategias actuales aún no tienen en cuenta las células madre musculares», dijo Mourkioti. «Pero si nos enfocamos en minimizar el agotamiento de las células madre y mantener la capacidad regenerativa de las células madre musculares, nuestro trabajo sugiere que la reactivación de Piezo1 podría ser clave para eso y se usaría solo o en combinación con otras terapias».
No Este trabajo solo tiene implicaciones específicas para la distrofia muscular de Duchenne, pero también podría beneficiar a otras personas con músculos débiles como resultado de las capacidades comprometidas de las células madre, incluido el envejecimiento natural.
Mourkioti y su equipo esperan estudiar si se inyectan más Se necesitarán tratamientos para mantener la actividad de las células madre musculares. También esperan examinar más a fondo las funciones de Piezo1 en el cuerpo y realizar más pruebas en modelos animales distróficos preclínicos con masas corporales comparables a las de los humanos.
«Comprender cómo funciona mejor Piezo1 podría ser útil para diseñar más terapias precisas», dijo Mourkioti.
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La tecnología de células madre musculares es un preludio de nuevas terapias para la distrofia muscular Más información: Nuoying Ma et al, Piezo1 regula la capacidad regenerativa de los músculos esqueléticos a través de la orquestación de los estados morfológicos de las células madre , Avances científicos (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn0485. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn0485 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania Cita: Piezo1 posible clave para apoyar la regeneración muscular en la distrofia muscular de Duchenne (2022, 18 de marzo) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-03-piezo1-key-muscle-regeneration-duchenne.html Este documento está sujeto a los derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.