Мышечные стволовые клетки являются основным источником регенерации мышц после травм. Эти специализированные взрослые стволовые клетки находятся в спящем состоянии в мышечной ткани – в стороне от отдельных мышечных волокон, поэтому первоначально их называли клетками-сателлитами. Когда мышечные волокна повреждены, они активируются и разрастаются.
Большинство новых клеток продолжают формировать новые мышечные волокна и восстанавливать мышечную функцию. Некоторые возвращаются в состояние покоя, что позволяет мышце восстанавливать себя снова и снова.
Розо, ведущий автор, определил, что функция интегринов (или, более конкретно, белка, называемого ?1-интегрин) абсолютно необходим для поддержания цикла гибернации, активации, пролиферации, а затем возврата в спячку в мышечных стволовых клетках. Интегрины – это белки, которые «интегрируют» внешнее и внутреннее пространство клетки, обеспечивая связь с непосредственной внешней средой, и без них почти каждый этап регенеративного процесса нарушается.
Команда предположила, что дефекты в ?1-интегрин, вероятно, способствует таким явлениям, как старение, которое связано со снижением функции мышечных стволовых клеток и уменьшением количества мышечных стволовых клеток. Это означает, что заживление после травмы или операции происходит очень медленно, что может вызвать длительный период неподвижности и сопутствующую потерю мышечной массы.
«Неэффективное заживление мышц у пожилых людей – серьезная клиническая проблема, и терапевтические подходы очень необходимы, особенно с учетом стареющего населения – и я включаю себя в эту группу», – пояснил Фан. "Поиск способа воздействия на мышечные стволовые клетки может значительно улучшить обновление мышц у пожилых людей."
Розо и Ли определили, что функция ?1-интегрин снижается в старых мышечных стволовых клетках. Кроме того, когда они искусственно активировали интегрин у мышей со старыми мышцами, их регенеративные способности были восстановлены до юношеского уровня.
Важно отметить, что улучшение регенерации, силы и функции также наблюдалось при применении этого лечения к животным с мышечной дистрофией, что подчеркивает его потенциальную важность для лечения мышечных расстройств.
Мышечные стволовые клетки используют b1-интегрин для взаимодействия со многими другими белками внешней среды мышц. Среди этих многих белков они обнаружили ключ к разгадке того, что один из них, называемый фибронектин, может быть наиболее актуальным. Чтобы связать b1-интегрин с фибронектином, они объединились с другой группой под руководством ученых из Института медицинских наук Nestle, в дополнение к исследователям из докторской программы EPFL EDBB, Института исследований возраста Лейбница, Исследовательского института больницы Оттавы и Институт биохимии Макса Планка.
Они обнаружили, что старые мышцы содержат значительно меньший уровень фибронектина по сравнению с молодыми мышцами. Подобно b1-интегрину, удаление фибронектина из молодых мышц заставляет их выглядеть так, как если бы они были старыми, а восстановление фибронектина в стареющей мышечной ткани восстанавливает регенерацию мышц до уровня молодости. Их совместные усилия продемонстрировали прочную связь между b1-интегрином, фибронектином и регенерацией мышечных стволовых клеток, что является предметом второй статьи, также опубликованной Nature Medicine в том же номере.
«Взятые вместе, наши результаты показывают, что старые мышечные стволовые клетки с нарушенной активностью b1-интегрина и старые мышцы с недостаточным количеством фибронектина являются первопричинами старения мышц.
Это делает b1-интегрин и фибронектин очень многообещающими терапевтическими мишенями », – сказал Фан.