U listopadu 2020. godine objavljena je studija u istraživačkoj suradnji između Sveučilišta Kumamoto i Sveučilišta Nagasaki u Japanu. Rezultati studije zapanjujući su u kontekstu mišićne regeneracije nakon traumatskog zbivanja koje narušava njegovu morfologiju – otkriveno je da komponente koje “cure” iz rupturiranih mišićnih vlakana aktiviraju “satelitske” matične stanice mišića. Ovo je vrlo racionalan i učinkovit mehanizam regeneracije u kojem oštećeni mišić sam aktivira satelitske stanice koje započinju proces regeneracije. Mišićni skelet sastoji se od snopova mišića koji se udružuju u veće cjeline, a svako je mišićno vlakno okruženo satelitskim stanicama – mišićnim matičnim stanicama koje mogu proizvesti nova mišićna vlakna. Zahvaljujući postojanju ovih satelitskih stanica, mišićna se vlakna mogu obnoviti nakon svih vrsta traume, od onih manjih, poput hematoma ili mikro-ruptura koje nastaju tijekom intenzivnog vježbanja, do onih najtežih, koje uključuju potpunu rupturu mišića i prekid u kontinuitetu njegove strukture.

Pokušavajući identificirati proteine ​​koji aktiviraju satelitske stanice, otkriveno je da metabolički enzimi, poput GAPDH (gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaza), brzo aktiviraju uspavane satelitske stanice i ubrzavaju regeneraciju ozljeda mišića.

Nadalje, satelitske stanice također igraju bitnu ulogu i u rastu mišića tijekom razvojnih faza i nastanku hipertrofije mišića tijekom treninga snage. Međutim, kod refraktornih mišićnih bolesti, poput mišićne distrofije i povećane krhkosti mišića povezane s dobi (sarkopenija), broj i funkcija satelitskih se stanica smanjuje. Iz tog je razloga važno razumjeti regulatorni mehanizam satelitskih stanica u terapiji regeneracije mišića.

U zrelim skeletnim mišićima satelitske su stanice obično prisutne u stanju mirovanja. Nakon stimulacije uslijed ozljede mišića, satelitske se stanice brzo aktiviraju i opetovano se umnožavaju. Daljnjim tijekom procesa miogeneze, te se stanice diferenciraju i regeneriraju mišićna vlakna, bilo spajanjem s postojećim mišićnim vlaknima, bilo međusobnim udruživanjem.

Od ova tri koraka (1. aktivacija satelitskih stanica, 2. proliferacija, 3. diferencijacija u mišićne stanice) najveći je znak upitnika nad prvim korakom, odnosno pitanje same aktivacije satelitskih matičnih stanica. Budući da se satelitske stanice aktiviraju kada su mišićna vlakna oštećena, istraživači su pretpostavili da samo oštećenje mišića može pokrenuti aktivaciju. Međutim, to je teško dokazati na životinjskim modelima, zbog čega su konstruirali model stanične kulture u kojem su pojedinačna mišićna vlakna, nakon izolacije iz mišićnog tkiva, bila fizički oštećena i uništena. Koristeći ovaj model ozljede, otkrili su da komponente koje “cure” iz ozlijeđenih mišićnih vlakana aktiviraju satelitske stanice, a aktivirane stanice ulaze u pripremnu fazu stanične diobe G1.

Nadalje, aktivirane stanice su se vratile u stanje mirovanja kad su oštećene komponente uklonjene, što sugerira da oštećene komponente djeluju kao okidač za aktivaciju. Istraživački tim je komponente koje potiču aktivaciju satelitskih matičnih stanica nazvao DMDF (eng. damaged myofiber-derived factors), odnosno “faktori rasta derivirani iz oštećenog mišićnog tkiva”, a identificirani su pomoću masene spektrometrije. Većina identificiranih proteina bili su metabolički enzimi, uključujući glikolitičke enzime poput GAPDH te enzime koji se koriste kao biomarkeri u dijagnostici poremećaja i bolesti mišića.

GAPDH je poznat kao “mjesečinski protein” te osim svojih izvornih funkcija u glikolizi ima i druge uloge, poput kontrole stanične smrti i posredovanja imunološkog odgovora. Stoga su istraživači analizirali učinke DMDF-a, uključujući GAPDH, na aktivaciju satelitskih stanica, te potvrdili da je izloženost rezultirala njihovim ulaskom u G1 fazu. Nadalje, istraživači su ubrizgali GAPDH u skeletni mišić miša i primijetili ubrzanu proliferaciju satelitskih stanica nakon naknadnog oštećenja mišića izazvanog lijekom. Ovi rezultati sugeriraju da DMDF imaju sposobnost aktiviranja uspavanih satelitskih stanica i induciranja brze regeneracije mišića nakon ozljede. Mehanizam kojim rupturirani mišić aktivira satelitske stanice vrlo je učinkovit mehanizam regeneracije tkiva.

“U ovoj smo studiji predložili novi model regeneracije mišića. Međutim, detaljni molekularni mehanizam kako DMDF aktiviraju satelitske stanice ostaje nejasno pitanje za buduća istraživanja. Osim satelitske aktivacije stanica, očekuje se da će funkcije GAPDH za DMDF biti raznolike. “, rekao je izvanredni profesor Yusuke Ono, voditelj studije. “Nedavna istraživanja pokazala su da skeletni mišići u krvotok izlučuju različite čimbenike koji utječu na druge organe i tkiva, poput mozga i masti, pa je moguće da DMDF sudjeluju u vezi između ozlijeđenog mišića i drugih organa putem cirkulacije. Vjerujemo da bi daljnje pojašnjavanje funkcija DMDF-a moglo razjasniti patologije nekih mišićnih bolesti i pomoći u razvoju novih lijekova.”

Sažetak studije u izvornom obliku možete pronaći OVDJE.