Astratto grafico. Credito:Cellula Staminale (2022). DOI:10.1016/j.stem.2022.07.010
I mitocondri sono straordinari organelli mutaforma che sono stati a lungo considerati le centrali elettriche all'interno delle nostre cellule. Ma relativamente poco si sa su come la costante fissione e fusione di questi minuscoli generatori di energia influisca sulla funzione delle cellule staminali e sulla rigenerazione dei tessuti.
Ora, una nuova avvincente ricerca dal laboratorio della dott.ssa Mireille Khacho presso la Facoltà di Medicina dell'Università di Ottawa rivela un ruolo da protagonista per la dinamica mitocondriale all'interno delle cellule staminali muscolari adulte, quelle cellule uniche e primitive che fungono da materia prima del corpo per il rinnovamento e la riparazione muscolare.
Pubblicato oggi in Cellule staminali , lo studio ha scoperto che le transizioni di forma dei mitocondri man mano che si allungano e si dividono regolano lo stato dormiente delle cellule staminali muscolari adulte.
Le nuove scoperte potrebbero essere una rivelazione importante perché le cellule staminali muscolari adulte, che in genere esistono in uno stato dormiente noto come quiescenza, sono essenziali per la stabilità dei tessuti. La dormienza è fondamentale per la longevità di queste cellule e richiedono un delicato equilibrio. Vengono risvegliati dal loro stato protettivo quando attivati per il rinnovamento e durante la riparazione di tessuti che subiscono una lesione o sono stati corrosi da una malattia.
In sostanza, il suo laboratorio suggerisce un vasto repertorio per i mitocondri. Non solo agiscono come sensori e comunicatori interni, ma la loro frammentazione gioca un ruolo importante nel mantenimento e nel funzionamento generale delle cellule staminali. Attraverso una serie di manipolazioni con un modello murino unico, i ricercatori hanno dimostrato che la proteina essenziale di modellatura mitocondriale OPA1 regola lo stato dormiente delle cellule staminali muscolari adulte. E la perdita cronica di questa proteina e la frammentazione persistente portano a gravi difetti delle cellule staminali muscolari.
Il team del Dr. Khacho afferma che i risultati mostrano per la prima volta che la proteina OPA1, uno dei principali regolatori della fusione mitocondriale, è essenziale per il mantenimento e la funzione delle cellule staminali muscolari. Hanno messo insieme una connessione tra l'esaurimento delle cellule staminali e i mitocondri che diventano squilibrati e disfunzionali.
"Questo documento è una combinazione di scoprire meccanismi fisiologici e quindi utilizzarli per spiegare cosa potrebbe andare storto nelle malattie e nell'invecchiamento", afferma il dottor Khacho, assistente professore di uOttawa presso il Dipartimento di biochimica, microbiologia e immunologia che detiene la cattedra di ricerca canadese in Dinamica Mitocondriale e Medicina Rigenerativa.
Il ruolo della minuscola struttura è alquanto controintuitivo. In generale, la frammentazione dei mitocondri è un fenomeno distruttivo per le cellule nei tessuti, spiega il dottor Khacho. Ma nei loro esperimenti con cellule staminali muscolari adulte, il suo team ha scoperto che la loro frammentazione funge anche da meccanismo fisiologico che attiva la segnalazione al nucleo. Lo fa aumentando i livelli di un peptide antiossidante chiamato glutatione. Ancora più intrigante è che hanno scoperto una nuova funzione per questo peptide:agisce come una molecola di segnalazione che media la diafonia tra i mitocondri e il nucleo.
"L'interruzione dei mitocondri potrebbe essere il motivo per cui perdiamo le nostre cellule staminali tra malattie e invecchiamento", afferma il dottor Khacho. "Se hai uno scenario in cui hai una dinamica mitocondriale squilibrata, che potrebbe verificarsi nelle malattie e nell'invecchiamento, ciò che alla fine accadrebbe è che le tue cellule staminali perderebbero la loro dormienza protettiva e si esaurirebbero nel tempo".
Le intuizioni del team saranno sicuramente di profondo interesse per gli scienziati che studiano una serie di malattie degenerative legate ai muscoli, nonché la debolezza muscolare e l'atrofia durante l'invecchiamento. Inoltre, potrebbe eventualmente aiutare a spianare la strada a strategie terapeutiche per modificare la dinamica mitocondriale e la funzione nelle cellule staminali per ripristinare il potenziale rigenerativo dei tessuti.
Questo è significativo perché la degenerazione muscolare è una delle principali cause di disabilità in tutto il mondo. I risultati che fanno luce sul contributo delle interruzioni mitocondriali alle disfunzioni delle cellule staminali adulte potrebbero essere un passo avanti verso gli sforzi per ripristinare il potenziale rigenerativo del muscolo nei disturbi degenerativi e nell'invecchiamento. + Esplora ulteriormente
