Новое исследование, проведенное учеными из Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (SBP), описывает биологию, лежащую в основе того, почему мышечные стволовые клетки по-разному реагируют на старение или травмы. Результаты, опубликованные в Cell Stem Cell, имеют важное значение для терапевтических стратегий по регенерации скелетных мышц в ответ на нормальный износ старения или в случаях травм или мышечных заболеваний, таких как мышечная дистрофия.
"Наше исследование – одно из первых, в котором изучаются мышечные стволовые клетки в их естественной ткани с разрешением на уровне одного клона," говорит Алессандра Сакко, доктор философии.D., профессор SBP. "Это позволило нам исследовать динамическую неоднородность клеток, измерить их гибкость в ответ на упражнения, травмы и нормальный износ, возникающий при старении. Используя этот подход, мы обнаружили удивительные различия в степени, в которой стволовые клетки могут поддерживать эту гетерогенность, в зависимости от того, что их просят сделать."
Взрослые мышечные стволовые клетки необходимы для восстановления и регенерации мышц на протяжении всей жизни. Эти клетки расположены между мышечными волокнами и существуют как разнородная популяция, которой необходимо "самообновление" для поддержания популяции стволовых клеток, а также для дифференцировки в миогенные клетки, которые пролиферируют, дифференцируются и сливаются с образованием новых мышечных волокон.
"Мышечные стволовые клетки должны поддерживать спектр функциональных возможностей, чтобы быть готовыми к общим изменениям, которые происходят в результате травм, болезней и старения," говорит Сакко. "Здесь мы сосредоточились на изучении того, как пул мышечных стволовых клеток реагирует на возраст или после травмы мышцы.
"Наша цель – понять, как стволовые клетки уникальным образом справляются с этими различными давлениями или поддаются им. Затем мы можем использовать эту информацию для создания новых подходов, специально разработанных для предотвращения потери мышечных стволовых клеток и / или дисфункции, связанной с саркопенией (медицинский термин, обозначающим возрастную потерю массы и силы скелетных мышц) или связанных с мышечными заболеваниями, которые характеризуется хроническим поражением тканей, например, дистрофиями," добавляет Сакко.
Исследовательская группа Сакко использовала технологию под названием in vivo multi-lineage tracing, чтобы проследить способность к самообновлению и диапазон потомства, продуцируемого отдельными стволовыми клетками. Повторяющиеся травмы заставляют мышцы проходить несколько раундов восстановления и используются в качестве модели для заболеваний, характеризующихся прогрессирующей дегенерацией и слабостью мышц, таких как мышечные дистрофии.
"Результаты сильно отличались от того, что мы ожидали – старые мышечные стволовые клетки поддерживали разнообразный ассортимент клеток в общем пуле, несмотря на то, что они были менее способны к пролиферации и достаточному размножению. Результат изменился, когда мы нанесли травму и наблюдали, как бассейн реагирует на повреждение тканей," объясняет Мэтью Тирни, доктор философии.D., бывший аспирант Сакко, ныне научный сотрудник Университета Рокфеллера. "В случае травмы пул стволовых клеток становится менее разнообразным, но сохраняет свою пролиферативную способность.
"Наши результаты приводят к нескольким интересным вопросам о потенциальных причинах этих наблюдаемых различий: мышечные стволовые клетки с возрастом или во время регенерации из-за травмы должны функционировать в совершенно разных локальных условиях, и мы подозреваем, что это может вносить вклад в некоторые из различных форм поведения. мы наблюдали," добавляет Тирни.
"Это исследование показало четкие различия в динамике пулов мышечных стволовых клеток в процессе старения по сравнению с внезапной травмой," говорит Сакко. "Это означает, что, вероятно, не существует универсального подхода к предотвращению разрушения мышечных стволовых клеток. Терапевтические стратегии для поддержания мышечной массы и силы у пожилых людей, скорее всего, должны отличаться от таковых для пациентов с дегенеративными заболеваниями."