Immagine: muscolo normale paragonato ad un muscolo privo di β1-integrina
Con l’avanzare dell’età, la funzione e le capacità rigenerative dei muscoli scheletrici si deteriorano, il che significa che è più difficile per gli anziani recuperare da un infortunio o un intervento chirurgico.
Un nuovo lavoro di Carnegie Michelle Rozo, Liangji Li e Chen-Ming Fan del Carnegie Institution for Science, dimostra che una proteina chiamata β1-integrina è fondamentale per la rigenerazione muscolare.
I risultati dello studio, pubblicati da Nature Medicine, forniscono un bersaglio promettente per l’intervento terapeutico per combattere l’invecchiamento muscolare o malattia.
Le cellule staminali muscolari sono la fonte primaria di rigenerazione muscolare dopo l’infortunio. Queste cellule staminali adulte specializzate giacciono dormienti nel tessuto muscolare e quando le fibre muscolari sono danneggiate, si attivano e proliferano. La maggior parte delle nuove cellule si trasformano in nuove fibre muscolari e ripristinano la funzione muscolare. Il ritorno di queste cellule dalla dormienza, permette al muscolo di ripararsi più e più volte.
Rozo, l’autore principale dello studio, ha scoperto che la funzione delle integrine (o, più specificamente, della proteina chiamata β1-integrina) è assolutamente cruciale per mantenere il ciclo di letargo, l’attivazione, la proliferazione e poi il ritorno al letargo, nelle cellule staminali muscolari. Le integrine, in biologia cellulare, sono recettori di superficie coinvolti nel collegamento fra citoscheletro e matrice extracellulare e adesione fra le cellule. Forniscono un collegamento con l’ambiente esterno immediato e senza di esse, quasi tutte le fasi del processo di rigenerazione vengono interrotte.
Il team ha teorizzato che i difetti di β1-integrina probabilmente contribuiscono a fenomeni come l’invecchiamento che è associato con la funzione muscolare ridotta e con la riduzione della quantità di cellule staminali del muscolo. Ciò significa che la guarigione dopo infortuni o chirurgia è molto lenta negli anziani e può provocare un lungo periodo di immobilità e una conseguente perdita di massa muscolare.
“Inefficiente guarigione muscolare negli anziani è un importante problema clinico e sono necessari nuovi approcci terapeutici, soprattutto in considerazione dell’invecchiamento della popolazione e io stesso sono compreso in questa popolazione”, ha detto Fan. ” Trovare un modo per intervenire sulle cellule staminali muscolari potrebbero migliorare sensibilmente la rigenerazione del muscolo in individui anziani”.
Rozo e Li affermano che la funzione di β1-integrina è diminuita nelle cellule staminali muscolari delle persone anziane. Inoltre, quando l’integrina è stata artificialmente attivata nei topi con muscoli invecchiati, le loro capacità rigenerative sono state ripristinate agli stessi livelli dei topi giovani. Soprattutto, il miglioramento nella rigenerazione, forza e funzione muscolare sono state osservate anche quando questo trattamento è stato applicato ad animali affetti da distrofia muscolare, sottolineando il suo potenziale per il trattamento di disturbi muscolari.
Le cellule staminali muscolari utilizzano β1-integrina per interagire con molte altre proteine nell’ambiente muscolare esterno. Tra queste molte proteine, i ricercatori hanno trovato un indizio molto importante nella fibronectina. Per collegare β1-integrina alla fibronectina, i ricercatori hanno collaborato con un altro gruppo guidato da scienziati dell’Istituto Nestlé di Scienze della Salute, oltre a ricercatori del Politecnico di Losanna EDBB , dell’Istituto Leibniz for Age Research, l’Istituto di ricerca di Ottawa Hospital e l’Istituto Max Planck di Biochimica.
I ricercatori hanno scoperto che i muscoli invecchiati contengono sostanzialmente ridotti livelli di fibronectina rispetto ai giovani muscoli. Come per la β1-integrina, la eliminazione della fibronectina dai muscoli di giovani topi, li fa apparire come se fossero vecchi, mentre il ripristino di fibronectina nel tessuto muscolare, ripristina la rigenerazione muscolare agli stessi livelli dei topi giovani.
Questi sforzi congiunti hanno dimostrato un forte legame tra β1-integrina, fibronectina e la rigenerazione delle cellule staminali del muscolo che è oggetto di un secondo articolo pubblicato anche in Nature Medicine, nello stesso numero.
“Nel loro insieme, i nostri risultati mostrano che le cellule staminali del muscolo degli anziani con compromissione dell’attività di β1-integrina e con quantità insufficiente di fibronectina sono entrambe le cause alla radice dell’invecchiamento del muscolo. Questo rende β1-integrina e fibronectina bersagli terapeutici molto promettenti”, ha concluso Fan.
Fonte: Nature Medicine
