Quando viene applicata una forza su un substrato di gel di silicone, sulla superficie compaiono delle rughe. Lo stesso vale per quando un miotubo in superficie viene stimolato con un segnale elettrico. La lunghezza delle rughe può essere utilizzata per caratterizzare la forza con cui il miotubo si contrae. Credito:Università metropolitana di Tokyo
I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato un modo per caratterizzare la forza generata contraendo i miotubi, precursori delle fibre muscolari scheletriche, combinando l'elettrostimolazione e l'analisi delle rughe nel substrato di silicone su cui sono montati. I metodi esistenti si basano sulla massa muscolare o sull'espressione di determinate proteine, entrambi non così fortemente correlati con la forza muscolare. Una misurazione accurata della forza dei miotubi promette uno screening più efficace dei bersagli farmacologici per il trattamento dell'atrofia muscolare.
L'atrofia muscolare, il deterioramento del tessuto muscolare, può avere un effetto devastante sulla qualità della vita ed è noto che influisce sulla durata della vita. Gli effetti si fanno sentire particolarmente nelle popolazioni che invecchiano, dove ci sono anche costi significativi associati agli interventi medici e alle cure quotidiane. Questo rende il trattamento e la prevenzione dell'atrofia muscolare una questione chiave per la società.
Ma la realtà è che i trattamenti per l'atrofia muscolare rimangono molto limitati. Una delle sfide che frenano i ricercatori è la mancanza di un sistema di screening efficace per nuovi bersagli farmacologici, in particolare il modo in cui diversi composti influiscono sulla forza muscolare. I miotubi, i gruppi cilindrici di cellule che vanno a formare le fibre muscolari, possono essere isolati in laboratorio e studiati in diversi ambienti biochimici, ma misurare la forza con cui si contraggono rimane difficile. Ecco perché i metodi esistenti prendono in considerazione misure indirette, come la massa muscolare o le proteine che esprimono, ma queste non sono sempre fortemente correlate con la forza con cui possono tirare. In passato, ciò ha persino portato farmaci apparentemente promettenti a essere sottoposti a studi clinici, solo per scoprire che non portano a un miglioramento della forza muscolare.
Ora, un team di ricercatori guidato dal Professore Associato Yasuko Manabe della Tokyo Metropolitan University ha escogitato un modo semplice per misurare direttamente la forza reale dei miotubi. Hanno esaminato i miotubi montati su un substrato di silicone elastico a due strati, con uno strato superficiale duro sopra uno strato più spesso e morbido. Quando i miotubi sono stati stimolati con un impulso elettrico, il team ha visto che le fibre si contraevano e deformavano la superficie del substrato, formando una serie di rughe chiaramente visibili al microscopio. Attraverso attenti esperimenti di calibrazione utilizzando un ago flessibile di rigidità nota, sono stati in grado di dimostrare che la lunghezza totale delle rughe era direttamente correlata alla forza delle forze che deformavano il substrato. Nel caso dei miotubi, la lunghezza delle rughe corrispondeva alla forza con cui erano in grado di contrarsi quando stimolati.
Utilizzando noti miotubi atrofici (più deboli) e ipertrofici (più forti), hanno scoperto che il loro nuovo "indice di forza" era molto più sensibile alla forza muscolare rispetto alle misure esistenti, come la massa muscolare e l'espressione della proteina della catena pesante della miosina (MHC). Il metodo è semplice da implementare con la microscopia standard e le tecniche di analisi delle immagini, con ampie possibilità di applicazione pratica in laboratorio. Il team ritiene che ciò accelererà notevolmente la scoperta di farmaci nella lotta contro l'atrofia muscolare.
Lo studio è pubblicato in Rapporti scientifici . + Esplora ulteriormente
