Οι ερευνητές της Northwestern Medicine ανακάλυψαν έναν νέο μηχανισμό που συνδέει τον ελεγχόμενο από τον κυτταρικό μεταβολισμό και την αναγέννηση που λειτουργεί με τον κιρκάδιο ρυθμό με την αποκατάσταση των μυών μετά από τραυματισμό. Τα πρόσφατα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Genes & Development. Η Clara Peek, Ph.D., επίκουρη καθηγήτρια Βιοχημείας και Μοριακής Γενετικής, ήταν η ανώτερη συγγραφέας της μελέτης. Διαταραχές στον κιρκάδιο ρυθμό -το εσωτερικό 24ωρο ρολόι του σώματος που ρυθμίζει την ανάπαυση και την εγρήγορση- έχουν συσχετιστεί με την παθογένεση διαφορετικών μεταβολικών διαταραχών, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη και της παχυσαρκίας. Ωστόσο, η έρευνα σχετικά με τη συσχέτισή του με την αναγέννηση των ιστών και την αποκατάσταση των μυών παρέμεινε περιορισμένη.
Λεπτομέρειες για την μελέτη
Στην τρέχουσα μελέτη, η ομάδα του Peek διερεύνησε τον ρόλο του κιρκάδιου ρολογιού των βλαστικών κυττάρων μυών στον έλεγχο της αναγέννησης των μυών και της επιδιόρθωσης των ιστών μετά από οξύ ισχαιμικό τραυματισμό σε ποντίκια. Μηδενίστηκαν στην πρωτεΐνη Bmal1 – μια πρωτεΐνη ρυθμιστή του κιρκάδιου ρολογιού που εκφράζεται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα του σώματος – και στόχευαν να προσδιορίσουν τον ακριβή ρόλο της στα μυϊκά βλαστοκύτταρα και τη μεγαλύτερη μυϊκή αποκατάσταση. “Το Bmal1 ελέγχει τους ρυθμούς της γονιδιακής έκφρασης, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στη ρύθμιση του ύπνου, της δραστηριότητας, των ορμονών και του μεταβολισμού. Είχε αποδειχθεί ότι είναι σημαντικό για τον πολλαπλασιασμό και την αποκατάσταση των μυών, αλλά ο μοριακός μηχανισμός δεν εντοπίστηκε”, δήλωσε ο Peek, ο οποίος είναι επίσης επίκουρος καθηγητής Ιατρικής στον Τομέα Ενδοκρινολογίας, Μεταβολισμού και Μοριακής Ιατρικής και μέλος του Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center του Northwestern University.
Η Peek και η ομάδα της διαπίστωσαν ότι η αποκατάσταση των μυών μετά από τραυματισμό ήταν μεγαλύτερη όταν τα ποντίκια ήταν ενεργά ή ξύπνια σε σύγκριση με όταν ήταν ανενεργά ή ξεκουράζονταν. Επιπλέον, η απώλεια της πρωτεΐνης Bmal1 εντός των μυϊκών βλαστοκυττάρων οδήγησε σε εξασθενημένη μυϊκή αναγέννηση. Χρησιμοποιώντας μεταβολομικό προφίλ για τη μελέτη περίπου 10.000 ενεργοποιημένων μυϊκών βλαστοκυττάρων in vivo και καλλιεργημένων μυοβλαστικών κυττάρων ή πρόωρων μυϊκών κυττάρων, οι ερευνητές απέδειξαν ότι η απώλεια του Bmal1 μείωσε την ποσότητα των ενεργοποιημένων μυϊκών βλαστικών κυττάρων την τρίτη ημέρα μετά τον τραυματισμό. Επιπλέον, η απώλεια του Bmal1 μείωσε την απόκριση των μυϊκών βλαστοκυττάρων στην υποξία – ανεπαρκές οξυγόνο στους ιστούς για τη διατήρηση της σωστής σωματικής λειτουργίας – που εμφανίζεται μετά από τραυματισμό.
Η απώλεια του Bmal1 οδήγησε επίσης σε μειωμένη γλυκόλυση ή μείωση της ενέργειας που παράγεται από τα κύτταρα. Τέλος, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η αύξηση του NAD+ -ένα συνένζυμο απαραίτητο για όλες τις μεταβολικές διεργασίες στο σώμα- σε μυοβλάστες με έλλειψη Bmal1 αποκατέστησε τόσο τον πολλαπλασιασμό των μυϊκών βλαστοκυττάρων όσο και τον σχηματισμό μυοϊνών. “Το εύρημα μας ότι η αποκατάσταση του οξειδοαναγωγικού μεταβολίτη, NAD+, σε βλαστοκύτταρα με διαταραχές του ρολογιού μπορεί να αποκαταστήσει τον φυσιολογικό πολλαπλασιασμό και το σχηματισμό μυϊκών ινών είναι συναρπαστικό γιατί υποδηλώνει ότι η αποκατάσταση του NAD+ μπορεί να εξουδετερώσει τις επιπτώσεις του μυϊκού τραυματισμού σε «λάθος» ώρα της ημέρας, κατά τη διάρκεια κανονικές ώρες ανάπαυσης”, είπε ο Peek.
