Исследователи обнаружили, что воспалительная молекула необходима для регенерации мышц у мышей

Согласно исследованию, проведенному учеными из Медицинской школы Стэнфордского университета, молекула, высвобождающаяся в результате воспалительной реакции после мышечной травмы или серьезных упражнений, активирует мышечные стволовые клетки, ответственные за восстановление повреждений.

Исследователи сообщили, что лечение лабораторных мышей дозой молекулы, липидного метаболита, называемого простагландином E2, сразу после травмы ускоряет способность животных восстанавливать повреждение и восстанавливать мышечную силу.

Однако нестероидные противовоспалительные препараты, такие как аспирин или ибупрофен – препараты, которые часто принимают для уменьшения болезненности мышц после травм или упражнений – блокировали выработку метаболита и резко подавляли восстановление мышц у мышей, что приводило к снижению силы.

"Традиционно воспаление считалось естественной, но иногда вредной реакцией на травму," сказала Хелен Блау, доктор философии, профессор микробиологии и иммунологии и директор Стэнфордской лаборатории биологии стволовых клеток Бакстера. "Но мы задались вопросом, может ли быть компонент провоспалительного сигнального каскада, который также стимулирует восстановление мышц. Мы обнаружили, что однократное воздействие простагландина E2 оказывает сильное влияние на пролиферацию мышечных стволовых клеток у живых животных. Мы постулировали, что можем улучшить регенерацию мышц, просто усилив этот естественный физиологический процесс в существующих стволовых клетках, уже расположенных вдоль мышечного волокна."

Статья с описанием исследования будет опубликована в Интернете 12 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences. Блау, который держит Дональда Э. и Делия Б. Профессор Бакстера, старший автор. Старший научный сотрудник Эндрю Хо и докторант Аделаида Палла разделяют ведущие авторы исследования.

Метаболит проникает в мышечные волокна

Мышечные стволовые клетки обычно спокойно приживаются к мышечным волокнам. Они вступают в действие, когда мышца повреждена травмой или чрезмерным использованием, быстро делятся, чтобы произвести достаточное количество мышечных клеток для восстановления травмы. Но не совсем понятно, какие сигналы, присутствующие при воспалении, активируют стволовые клетки.

Простагландин E2, или PGE2, представляет собой метаболит, вырабатываемый иммунными клетками, которые проникают в мышечные волокна, а также в саму мышечную ткань в ответ на травму. Было показано, что противовоспалительные методы лечения отрицательно влияют на восстановление мышц, но, поскольку они влияют на множество различных путей, было трудно определить, кто на самом деле играет в регенерацию мышц.

Хо и Палла обнаружили роль PGE2 в восстановлении мышц, отметив, что его рецептор экспрессируется на более высоких уровнях в стволовых клетках вскоре после травмы. Они обнаружили, что мышечные стволовые клетки, подвергшиеся травме, показали увеличение экспрессии гена, кодирующего рецептор под названием EP4, который связывается с PGE2. Кроме того, они показали, что уровни PGE2 в мышечной ткани резко увеличились в течение трех дней после травмы, что указывает на то, что это временный, естественный иммуномодулятор.

Чтобы определить механизм его действия, Хо и Палла создали генно-инженерный штамм лабораторных мышей, которые позволили им динамически контролировать количество и активность мышечных стволовых клеток с течением времени. Затем они изучили, как стволовые клетки реагируют на травмы мышц ног, вызванные инъекцией токсина или воздействием низких температур. (Мышей анестезировали во время процедуры и давали обезболивающее во время выздоровления.)

‘Мы увидели глубокий эффект’

"Этот кратковременный импульс PGE2 является естественной реакцией на травму," сказал Блау. "Когда мы тестировали эффект однодневного воздействия PGE2 на мышечные стволовые клетки, растущие в культуре, мы увидели глубокий эффект на пролиферацию клеток. Через неделю после однократного однодневного воздействия количество клеток увеличилось в шесть раз по сравнению с контролем."

Увидев, что происходит с клетками, выращенными в лаборатории, Хо и Палла протестировали эффект однократной инъекции PGE2 в ноги мышей после травмы.

"Когда мы вводили мышам один укол PGE2 непосредственно в мышцу, это сильно влияло на регенерацию мышц и даже увеличивало силу," сказал Палла. "И наоборот, если мы подавляли способность мышечных стволовых клеток реагировать на естественно продуцируемый PGE2, блокируя экспрессию EP4 или давая им однократную дозу нестероидного противовоспалительного препарата для подавления выработки PGE2, приобретение силы было затруднено."

"Мы рады этому открытию, потому что оно противоречит здравому смыслу," сказал Хо. "Один импульс этого метаболита, связанного с воспалением, длится достаточно долго, чтобы существенно повлиять на функцию мышечных стволовых клеток у этих животных. Это может быть естественным способом клинически ускорить регенерацию мышц."

Затем исследователи планируют протестировать влияние PGE2 на мышечные стволовые клетки человека в лаборатории и изучить, влияет ли и как старение на реакцию стволовых клеток. По их словам, поскольку PGE2 также вырабатывается плодом и плацентой во время беременности и одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами для использования при индукции родов, путь в клинику может быть относительно быстрым.

"Нашей целью всегда было найти регуляторы стволовых клеток мышц человека, которые могут быть полезны в регенеративной медицине," сказал Блау. "Возможно, это лекарство, уже одобренное FDA, можно будет использовать в мышцах. Это может быть новый способ воздействия на существующие стволовые клетки в их естественной среде обитания, чтобы помочь людям с мышечными травмами или травмами или даже для борьбы с естественным старением."

MGODELOROS.RU