Lesione muscolare-Immagine:Ritu Raman (al centro), Prof.ssa assistente presso la facoltà di ingegneria meccanica d’Arbeloff parla con gli studenti nel suo laboratorio. Credito: Tony Pulsone / Dipartimento di Ingegneria Meccanica-
Gravi lesioni traumatiche che distruggono grandi volumi di muscoli causando lesioni muscolari possono avere un impatto sulla salute, sulla mobilità e sulla qualità della vita di una persona per tutta la vita. Una nuova e promettente ricerca co-guidata da Ritu Raman, Professore assistente di Ingegneria Meccanica d’Arbeloff e collaboratori del MIT, mira a ripristinare la mobilità per coloro che hanno perso i muscoli a causa di malattie o traumi.
“Per tanti anni, ho avuto l’idea che se fossimo stati in grado di rendere attivi gli innesti muscolari dopo che erano stati impiantati in una lesione, saremmo stati in grado di mantenere l’innesto attivo e prevenirne l’atrofia integrandolo con il tessuto ospite circostante”, afferma Raman.
Un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Biomaterials presenta una ricerca che mostra che l’attivazione mirata di innesti muscolari impiantati tramite stimolazione luminosa non invasiva ripristina la funzione motoria nei topi a livelli simili a quelli dei topi sani entro due settimane dopo l’infortunio.
La perdita muscolare volumetrica, il tipo di lesione che questo lavoro mira ad affrontare, è stata a lungo esplorata nel campo dell’ingegneria tissutale, ma molti studi precedenti si sono concentrati sulla creazione di tessuto sostitutivo in laboratorio, impiantandolo nel corpo e quindi lasciando passivamente il tessuto senza che il sistema del paziente integri l’impianto. Questi impianti muscolari scheletrici progettati in laboratorio offrono solo un recupero limitato della mobilità, ma nello studio di Raman, i topi recuperano completamente la mobilità funzionale entro due settimane.
“Progettiamo innesti muscolari optogenetici che si contraggono in risposta alla luce e li impiantamo nei topi con lesioni da perdita muscolare nelle zampe posteriori“, spiega Raman. “Quindi” esercitiamo “l’impianto quotidianamente illuminando in modo non invasivo la gamba del topo attraverso la pelle. L’approccio mantiene attivi gli impianti muscolari mentre si innestano nel tessuto ospite circostante“.
I ricercatori sono stati entusiasti di scoprire che l’attivazione degli innesti sembra attivare i segnali cellulari legati alla crescita di nuovi vasi sanguigni e nervi. Ciò fornisce una potenziale spiegazione del motivo per cui i topi feriti sono in grado di riprendersi in modo così completo e così rapido.
Spiegano gli autori:
“I danni che colpiscono grandi volumi di tessuto muscolare scheletrico possono avere un grave impatto sulla salute, sulla mobilità e sulla qualità della vita. Gli sforzi per ripristinare la funzione muscolare impiantando innesti muscolari di ingegneria tessutale nel sito del danno hanno dimostrato un ripristino limitato della produzione di forza. È stato dimostrato che varie forme di stimolazione meccanica e biochimica hanno un impatto potenzialmente benefico sulla maturazione, sulla vascolarizzazione e sull’innervazione dell’innesto. Tuttavia, questi approcci producono un recupero imprevedibile e incompleto della mobilità funzionale. Qui mostriamo l’attivazione mirata di innesti impiantati, tramite stimolazione luminosa transcutanea non invasiva del muscolo. Inoltre, conduciamo analisi fosfoproteomiche del muscolo ingegnerizzato attivato per dimostrare che la contrazione muscolare ripetuta altera le vie di segnalazione che svolgono un ruolo chiave nella contrattilità del muscolo scheletrico, nell’adattamento alle lesioni, nella crescita dei neuriti, nella formazione di sinapsi neuromuscolari, nell’angiogenesi e nel rimodellamento del citoscheletro. Il nostro studio scopre cambiamenti nella fosforilazione di diverse proteine precedentemente non segnalate nel contesto della contrazione muscolare, rivelando meccanismi promettenti per sfruttare gli innesti muscolari attivati per ripristinare la mobilità dopo la perdita muscolare volumetrica da lesione muscolare post trauma in vivo e in vitro“.
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“L’esercizio degli innesti muscolari dopo l’impianto non si limita a rendere i muscoli più forti, sembra anche influenzare il modo in cui i muscoli comunicano con altri tessuti, come i vasi sanguigni e i nervi“, afferma Raman. “Comunicando attivamente con l’impianto ed esercitando l’innesto muscolare, puoi effettivamente migliorare e accelerare i tempi di recupero“.
Fonte:Biomaterials
