Ο απροσδόκητος ρόλος του λίπους στη μοίρα των μυϊκών βλαστοκυττάρων

[Giannis]

Οι επιστήμονες έδειξαν για πρώτη φορά ότι το λίπος μέσα στα βλαστοκύτταρα των ενήλικων μυών ρυθμίζει τη μοίρα τους.

"Κανείς δεν είχε δει τέτοια δυναμική σταγονιδίων λιπιδίων σε αυτά τα μυϊκά βλαστοκύτταρα , επομένως αυτή η ανακάλυψη είναι πολύ συναρπαστική", δήλωσε ο Shihuan Kuang, καθηγητής ζωικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο Purdue, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας επιστημόνων. "Είναι αξιοσημείωτο να ανακαλύψουμε ότι παίζουν τόσο ισχυρό ρόλο στη μοίρα των βλαστοκυττάρων . Έχει πιθανές επιπτώσεις για μυϊκές παθήσεις, τη γήρανση και τις επιστήμες των ζώων."

Τα κύτταρα περιέχουν διάφορα είδη λίπους, ή λιπίδια, που είναι απαραίτητα για την παραγωγή ενέργειας, τη σύνθεση της κυτταρικής μεμβράνης και τη χημική σηματοδότηση. Ειδικές δομές, που ονομάζονται σταγονίδια λιπιδίων, αποθηκεύουν με ασφάλεια αυτό το κυτταρικό λίπος.

Αντί να υπάρχουν ως μια στατική δεξαμενή πόρων, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο αριθμός αυτών των σταγονιδίων αλλάζει σημαντικά σε ένα μεμονωμένο κύτταρο και διαφέρει από κύτταρο σε κύτταρο. Ο αριθμός των σταγονιδίων ρυθμίζει επίσης το τι γίνονται τα βλαστοκύτταρα.

Η ανακάλυψη, σε συνδυασμό με τους πρόσφατα αναγνωρισμένους ρόλους των λιπιδίων σε άλλους τύπους βλαστοκυττάρων - συμπεριλαμβανομένων των καρκινικών βλαστοκυττάρων - υποδηλώνουν ότι το λίπος μπορεί να εμπλέκεται σε πολύ περισσότερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως, είπε ο Kuang. Τα ευρήματα αναφέρονται λεπτομερώς σε άρθρο στο περιοδικό Cell Reports .

Η ομάδα του Purdue μελέτησε δορυφορικά κύτταρα, έναν πληθυσμό βλαστοκυττάρων που είναι υπεύθυνος για την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την αναγέννηση των μυών. Στον ενήλικο μυ τα κύτταρα αυτά διατηρούνται σε λανθάνουσα κατάσταση μέχρι να υπάρξει τραυματισμός και να τεθούν σε δράση. Στη συνέχεια αναπαράγονται μέσω διαιρέσεων και μερικά διαιρεμένα κύτταρα γίνονται μυϊκά κύτταρα για να αντικαταστήσουν τα κατεστραμμένα κύτταρα, σε μια διαδικασία που ονομάζεται διαφοροποίηση. Άλλοι επιστρέφουν σε κατάσταση αδράνειας μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αυτοανανέωση.

«Η μελέτη μας έδειξε ότι τα βλαστοκύτταρα με μεγαλύτερο αριθμό σταγονιδίων λιπιδίων συνέχισαν να διαιρούνται ή συνέχισαν να διαφοροποιούνται και να γίνονται μυϊκά κύτταρα και αυτά με μικρότερο αριθμό επέστρεψαν για να αναπληρώσουν το απόθεμα αδρανών βλαστοκυττάρων για τον επόμενο τραυματισμό», είπε ο Kuang. «Στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια της αυτο-ανανέωσης, με κάποιο τρόπο εξαντλούνται ή απαλλάσσονται από τα σταγονίδια λιπιδίων και σε λανθάνουσα κατάσταση δεν περιέχουν καθόλου».

Ανακάλυψαν ότι κατά την ενεργοποίηση, εμφανίζονται τα σταγονίδια και καθώς κάθε κύτταρο διαιρείται, τα σταγονίδια λιπιδίων δεν κατανέμονται πάντα εξίσου. Μερικά από τα απογόνους κύτταρα από τη διαίρεση έχουν περισσότερα σταγονίδια από άλλα, και αυτή η ασύμμετρη κατανομή οδηγεί σε διαχωρισμό της μοίρας των κυττάρων σε αυτοανανέωση ή διαφοροποίηση.

«Αυτή η δυναμική των σταγονιδίων λιπιδίων είναι κρίσιμη για τη διατήρηση μιας υγιούς ισορροπίας των κυττάρων», είπε ο Kuang. "Χρειαζόμαστε νέα μυϊκά κύτταρα για την επισκευή, αλλά δεν θέλουμε τα βλαστοκύτταρα να διαιρούνται ανεξέλεγκτα, όπως συμβαίνει στον καρκίνο. Η εξάντληση των σταγονιδίων λιπιδίων είναι σαν ένα φρένο για να σταματήσει ο ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός."

Σε προηγούμενες μελέτες, η ερευνητική ομάδα του Kuang εστίασε τόσο στα μυϊκά όσο και στα λιπώδη κύτταρα.

«Επειδή μελετάμε επίσης λιποκύτταρα που ονομάζονται λιποκύτταρα, είχαμε τα εργαλεία για να κάνουμε αυτή την ανακάλυψη», είπε. «Κατά τη διάρκεια κάποιας συνήθους χρώσης κυττάρων, ο Feng Yue, ένας μεταδιδακτορικός ερευνητής της ομάδας μας, παρατήρησε τη δυναμική των σταγονιδίων λιπιδίων στα βλαστοκύτταρα. Αυτό ήταν εκπληκτικό γιατί δεν ήταν γνωστό ότι ήταν τόσο άφθονα και δυναμικά σε αυτά τα κύτταρα εκείνη την εποχή. Σκεφτήκαμε «Γιατί είναι εδώ;» Έπρεπε να μάθουμε».

Η ομάδα χρησιμοποίησε βλαστοκύτταρα σκελετικών μυών σε καλλιέργεια και ένα μοντέλο ποντικού για να προσδιορίσει τη λειτουργία των σταγονιδίων λιπιδίων. Η ομάδα ανέστειλε τον σχηματισμό των σταγονιδίων λιπιδίων και στη συνέχεια ανέστειλε τη χρήση τους για να δει πώς αυτές οι αλλαγές θα επηρεάσουν τη λειτουργία των κυττάρων.

«Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά καθώς είτε πάρα πολλά είτε πολύ λίγα σταγονίδια λιπιδίων διέκοψαν την ομοιόσταση της μοίρας των βλαστοκυττάρων», δήλωσε ο Yue, ο οποίος είναι τώρα επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. «Αυτό υποδηλώνει ότι στο μέλλον μπορεί να είμαστε σε θέση να διεγείρουμε την αναγεννητική λειτουργία των βλαστοκυττάρων χειραγωγώντας τη δυναμική των σταγονιδίων λιπιδίων στα δορυφορικά κύτταρα».

Τα μέλη της ομάδας και οι συν-συγγραφείς περιλαμβάνουν επίσης τη Stephanie N. Oprescu, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών. Jiamin Qiu, Lijie Gu, Lijia Zhang και Jingjuan Chen, μεταπτυχιακοί φοιτητές στις επιστήμες των ζώων. Naagarajan Narayanan, μεταδιδακτορικός ερευνητής στη γεωργική και βιολογική μηχανική. και Μενγκ Ντενγκ, επίκουρη καθηγήτρια Γεωργικής και Βιολογικής Μηχανικής.

Ο Kuang σχεδιάζει να μελετήσει περαιτέρω τον ρόλο των σταγονιδίων λιπιδίων στην αποκατάσταση των μυών .

«Δεν καταλαβαίνουμε ακόμη πλήρως τους ανάντη ρυθμιστές και τους μεταγενέστερους μεσολαβητές των σταγονιδίων λιπιδίων στα μυϊκά βλαστοκύτταρα », είπε. "Μπορεί να υπάρχουν δευτερογενείς μεταβολίτες που σχηματίζονται από την αποικοδόμηση των σταγονιδίων λιπιδίων που είναι επίσης σημαντικοί. Αυτά τα λίπη μπορεί να είναι πολύ περισσότερα από μια πηγή ενέργειας για το κύτταρο."