کلید احتمالی Piezo1 برای حمایت از بازسازی عضلات در دیستروفی عضلانی دوشن –

دکتر فوتینی مورکیوتی، سرپرست تیم تحقیق، می گوید: «ما نشان دادیم که سلول های بنیادی عضلانی امتدادهای مختلفی دارند که برای حس کردن محیط خود برای پاسخ به آسیب ها استفاده می شود، که همه آنها توسط پروتئین Piezo1 کنترل می شود. جراحی ارتوپدی. این برخلاف باور قبلی است که سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای را به سادگی گرد و در ماهیچه‌های آسیب‌دیده غیرفعال می‌دانستند.»

پروتئین Piezo1 تقریباً یک دهه پیش شناسایی شد – و سال گذشته جایزه نوبل را برای کسانی که آن را کشف کردند به دست آورد – اما عملکرد آن در عضلات اسکلتی تا حد زیادی ناشناخته است. با این حال، هنگامی که محققان پن آن را در سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای بررسی کردند، دریافتند که نحوه شکل‌گیری سلول‌ها را کنترل می‌کند و پاسخ آن‌ها به آسیب عضلانی را هماهنگ می‌کند.

به طور معمول، سلول های بنیادی عضلانی توسط بدن برای ترمیم آسیب بافت عضلانی فراخوانی می شوند. اطلاعات کمی در مورد چگونگی انجام این کار توسط آنها وجود دارد زیرا بیشتر تحقیقات روی آنها از طریق مشاهدات لحظه به لحظه در آزمایشگاه انجام شده است. اما مورکیوتی و تیمش توانستند موش‌ها را مشاهده کنند و متوجه شدند که سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای آن‌ها دارای برآمدگی‌هایی هستند که برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده می‌کنند و آنها را شبیه به سلول‌های عصبی (سلول‌های عصبی) می‌کند.

سلول‌های بنیادی عضلانی نیز توسط تیم مورکیوتی یافت شد که در تعادلی از سه دسته مختلف وجود دارند: سلول‌های پاسخ‌دهنده (یا فعال)، سلول‌های میانی، و سلول‌های حسی (که به سلول‌های بنیادی اختصاص‌یافته نزدیک‌تر هستند). هر چه سلول فعال تر باشد، احتمال برجستگی کمتری دارد، در حالی که سلول های بنیادی حسی معمولاً برجستگی های بیشتری دارند. در میان یک آسیب، محققان مشاهده کردند که سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای بر واکنش سریع سلول‌های پاسخ‌دهنده تمرکز می‌کنند. اگر آسیب به اندازه کافی بزرگ باشد یا به زمان کافی نیاز داشته باشد، سلول‌های میانی و در نهایت سلول‌های حسی وارد می‌شوند تا آسیب را برطرف کنند و شکل خود را متناسب با آن تنظیم کنند.

در واقع، اگر سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای مانند یک ارتش سازماندهی شوند، سلول‌های پاسخ‌دهنده با برآمدگی‌های کمتر (یا بدون) نیروهای شوک هستند و سلول‌های حسی با چهار یا بیشتر برجستگی معادل ذخیره‌هایی هستند که یک ژنرال ممکن است در صورت استفاده از جلو. – نیروهای خط در حال غرق شدن بودند. هنگامی که این سلول های ذخیره فراخوانی می شوند، شکل آنها را تغییر می دهند تا برجستگی های کمتری داشته باشند.

در سناریوی ارتش، پروتئین های Piezo1 به عنوان کلی عمل می کنند. به نظر می رسد که این پروتئین ها توانایی دیکته کردن شکل برآمدگی ها را بر روی هر سلول دارند.

دیستروفی عضلانی دوشن یک اختلال ژنتیکی است که با شکست مداوم عضلات و در نتیجه نیاز دائمی به ترمیم مشخص می شود. این مطالعه نشان داد که موش‌های مبتلا به ماهیچه‌های دیستروفی نسبت به موش‌هایی که این عارضه را نداشتند، سطح Piezo1 در سلول‌های بنیادی خود به‌طور قابل‌توجهی پایین‌تر بود. هنگامی که محققان پاسخ سلول‌های بنیادی عضلانی به آسیب‌ها را در موش‌های دیستروفیک مشاهده کردند، متوجه تاخیر قابل توجهی در حرکت از حالت حسی به حالت فعال شدند. سلول‌ها همچنین دارای برآمدگی‌هایی بودند که ضخیم‌تر و طولانی‌تر بودند، که نشان می‌داد به درستی کنترل نمی‌شدند.

در واقع، بدون اینکه یک ژنرال توانا آنها را رهبری کند، ارتش سلول های بنیادی عضلانی به هم می ریزد و حجم پاسخ لازم برای ترمیم آسیب ناشی از دیستروفی عضلانی دوشن غرق می شود.

با این حال، از طریق این مشاهدات، مورکیوتی و تیم او معتقدند که کلیدی برای تغییر جزر و مد کشف کرده‌اند.

از طریق یک درمان مولکولی کوچک به نام Yoda1، کانال‌های Piezo1 در حیوانات دارای ماهیچه‌های دیستروفی دوباره باز شد. از طریق آن، آنها متوجه شدند که سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ها به ساختار و عملکرد طبیعی خود بازگشتند و بازسازی عضلات قوی‌تر از قبل به نظر می‌رسید.

مورکیوتی گفت: «اگرچه در دهه گذشته پیشرفت‌هایی در درمان دیستروفی عضلانی دوشن حاصل شده است، استراتژی‌های فعلی هنوز سلول‌های بنیادی عضلانی را در نظر نمی‌گیرند.» اما اگر روی به حداقل رساندن فرسودگی سلول‌های بنیادی و حفظ توانایی بازسازی سلول‌های بنیادی عضلانی تمرکز کنیم، کار ما نشان می‌دهد که فعال‌سازی مجدد Piezo1 می‌تواند کلیدی برای آن باشد و به تنهایی یا در ترکیب با سایر درمان‌ها استفاده شود.

این کار نه تنها پیامدهای خاصی برای دیستروفی عضلانی دوشن دارد، بلکه می‌تواند برای دیگران با عضلات ضعیف ناشی از به خطر افتادن توانایی‌های سلول‌های بنیادی، از جمله پیری طبیعی، مفید باشد.

مورکیوتی و تیم او امیدوارند مطالعه کنند که آیا درمان های تزریقی اضافی برای حفظ فعالیت سلول های بنیادی عضلانی مورد نیاز است یا خیر. آنها همچنین امیدوارند که عملکردهای Piezo1 در بدن را بیشتر بررسی کنند و آزمایش‌های بیشتری را در مدل‌های حیوانی دیستروفیک پیش بالینی با توده‌های بدن قابل مقایسه با انسان انجام دهند.

مورکیوتی گفت: “درک نحوه عملکرد بهتر Piezo1 می تواند در طراحی درمان های دقیق تر مفید باشد.”

این مطالعه تا حدی توسط کمک‌های مالی سازمان ملی هوانوردی و فضایی (80NSSC19K1602) و مؤسسه ملی بهداشت/موسسه ملی آرتریت و بیماری‌های اسکلتی- عضلانی و پوست (R01HL146662) حمایت شد..