(Riparazione muscolare-Immagine: la riduzione della concentrazione di glucosio aumenta la proliferazione cellulare delle cellule staminali muscolari, suggerendo che il glucosio in eccesso impedisce la capacità di proliferazione cellulare. Credito: Tokyo Metropolitan University).
I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno dimostrato che le cellule satellite del muscolo scheletrico, attori chiave nella riparazione muscolare, proliferano meglio in ambienti a basso contenuto di glucosio. Ciò è contrario alla saggezza convenzionale secondo cui le cellule dei mammiferi se la cavano meglio quando c’è più zucchero per alimentare le loro attività. Poiché gli ambienti a bassissimo contenuto di glucosio non consentono ad altri tipi di cellule di proliferare, il team potrebbe produrre colture pure di cellule satelliti, potenzialmente una spinta significativa per la ricerca biomedica.
Con l’usura dell’uso quotidiano, i muscoli si riparano continuamente per mantenersi in condizioni ottimali. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno iniziato a capire come funziona la riparazione muscolare a livello cellulare. Particolarmente importanti sono le cellule satellite, un tipo speciale di cellule staminali che risiede tra i due strati di rivestimento, il sarcolemma e la lamina basale e avvolge le cellule miofibre nelle singole fibre muscolari. Quando le cellule miofibre vengono danneggiate, le cellule satelliti vanno in overdrive, moltiplicandosi e infine fondendosi con le cellule miofibre. Questo non solo aiuta a riparare i danni, ma mantiene anche la massa muscolare. Per capire come la perdita muscolare dovuta a malattia, inattività o età, fa i conti con i meccanismi specifici coinvolti è una sfida chiave per la scienza medica.
Un team di scienziati della Tokyo Metropolitan University guidato dal Professore assistente Yasuro Furuichi, dal Professore associato Yasuko Manabe e dal Professor Nobuharu L Fujii ha studiato come le cellule satellite del muscolo scheletrico si moltiplicano al di fuori del corpo. Osservando le cellule che si moltiplicano nelle capsule di Petri in un mezzo di crescita, i ricercatori hanno notato che livelli più elevati di glucosio hanno avuto un effetto negativo sulla velocità con cui sono cresciute. Questo è controintuitivo: il glucosio è considerato essenziale per la crescita cellulare. Viene convertito in ATP, il carburante che guida molta attività cellulare. Tuttavia, il team ha confermato che un livello di glucosio inferiore di glucosio ha portato a un numero maggiore di cellule, con tutti i marcatori biochimici previsti per gradi maggiori di proliferazione cellulare.
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I ricercatori hanno anche confermato che questo non si applica a tutte le cellule, qualcosa che sono riusciti a utilizzare con successo a loro vantaggio. Negli esperimenti in terreni ad alto contenuto di glucosio, le colture di cellule satellite sono sempre finite come una miscela semplicemente a causa della moltiplicazione di altri tipi di cellule nel campione originale. Mantenendo bassi i livelli di glucosio, i ricercatori sono stati in grado di creare una situazione in cui le cellule satellite potevano proliferare, ma altri tipi di cellule no, creando una coltura molto pura di cellule satellite del muscolo scheletrico. Questo è un prerequisito fondamentale per lo studio di queste cellule in una varietà di contesti, inclusa la medicina rigenerativa. Quindi la quantità di glucosio nel loro esperimento originale era in qualche modo “giusta?” Il team ha aggiunto glucosio ossidasi, un enzima che digerisce il glucosio, per arrivare a livelli ancora più bassi di glucosio e ha fatto crescere cellule satellite in questo mezzo impoverito di glucosio. Incredibilmente, le cellule sembravano andare bene e proliferarono normalmente. La conclusione è che queste particolari cellule staminali sembrano trarre la loro energia da una fonte completamente diversa. Il lavoro è in corso per definire cosa sia.
Il team osserva che i livelli di zucchero utilizzati negli esperimenti precedenti corrispondevano a quelli trovati nei diabetici. Questo potrebbe spiegare perché la perdita di massa muscolare si osserva nei pazienti diabetici e potrebbe avere implicazioni significative sul modo in cui potremmo mantenere i nostri muscoli più sani più a lungo.
Spiegano gli autori:
“Il glucosio è una delle principali fonti di energia consumata dalle cellule di mammifero in proliferazione. Pertanto, in generale, le cellule proliferanti prediligono elevati contenuti di glucosio in ambiente extracellulare. Qui, abbiamo dimostrato che alte concentrazioni di glucosio impediscono la proliferazione di cellule satellite, che sono cellule staminali muscolo-specifiche, in condizioni di coltura aderenti. Abbiamo scoperto che l’attività di proliferazione delle cellule satellite era maggiore nel mezzo di crescita DMEM senza glucosio (mezzo a basso contenuto di glucosio con una concentrazione di glucosio di 2 mM) rispetto al glucosio standard DMEM (mezzo ad alto contenuto di glucosio con una concentrazione di glucosio di 19 mM). Le cellule satellite coltivate nel mezzo ad alto contenuto di glucosio hanno mostrato una popolazione ridotta di cellule di riserva, identificate mediante colorazione per l’espressione di Pax7, suggerendo che la concentrazione di glucosio influisce sulla determinazione del destino delle cellule. Insomma, il glucosio è un fattore che decide il destino cellulare delle cellule staminali specifiche del muscolo scheletrico. A causa di questa caratteristica unica delle cellule satellite, l’iperglicemia può influire negativamente sulla capacità rigenerativa delle miofibre del muscolo scheletrico e quindi facilitare la sarcopenia“.
Fonte:Frontiersin
