Piezo1 posible clave para apoyar la regeneración muscular en la distrofia muscular de Duchenne

Una proteína, Piezo1, es clave para ordenar las formas únicas de las células madre musculares y la respuesta a las lesiones, pero es escasa en las personas con distrofia muscular de Duchenne, según un equipo de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. Sin embargo, cuando reactivaron Piezo1, permitió que las células madre musculares en ratones volvieran a sus estados normales y de forma distinta para que pudieran reparar los músculos distróficos y dañados. Estos hallazgos, publicados en Avances de la cienciaabren la puerta a posibles tratamientos a nivel molecular que pueden retrasar o incluso detener la progresión de la distrofia muscular.

«Demostramos que las células madre musculares tienen una variedad de extensiones que se utilizan para detectar su entorno para responder a las lesiones, todo lo cual está controlado por la proteína Piezo1», dijo el autor principal del estudio, Foteini Mourkiot, Ph.D., un profesor asistente de Cirugía Ortopédica. «Esto contrasta con la creencia anterior, que consideraba que las células madre musculares eran simplemente redondas y latentes en los músculos no dañados».

La proteína Piezo1 se identificó hace apenas una década y obtuvo un premio Nobel el año pasado para quienes lo descubrieron, pero su función en los músculos esqueléticos ha sido en gran parte desconocida. Sin embargo, cuando los investigadores de Penn lo examinaron en células madre musculares, encontraron que gobernaba cómo se formaban las células y coordinaba su respuesta al daño muscular.

Por lo general, el cuerpo llama a las células madre musculares para reparar el daño del tejido muscular. Se sabe poco acerca de cómo lo hacen realmente porque la mayoría de las investigaciones sobre ellos se han realizado a través de observaciones puntuales en el laboratorio. Pero Mourkioti y su equipo pudieron observar ratones y descubrieron que sus células madre musculares tienen protuberancias que usan para comunicarse entre sí y que las hacen parecerse a las neuronas (células nerviosas).

El equipo de Mourkioti también descubrió que las células madre musculares existen en un equilibrio de tres categorías diferentes: células sensibles (o activas), células intermedias y células sensoriales (que están más cerca de las células madre no asignadas). Cuanto más activa era la célula, menos protuberancias tenían, mientras que las células madre sensoriales tenían más protuberancias, por lo general. En medio de una lesión, los investigadores observaron que las células madre musculares se enfocan en una reacción rápida de sus células sensibles. Si una lesión es lo suficientemente grande o toma suficiente tiempo, se incorporan células intermedias y, eventualmente, células sensoriales para abordar el daño y ajustar su forma en consecuencia.

En efecto, si las células madre musculares estuvieran organizadas como un ejército, las células de respuesta con menos (o sin) protuberancias serían las tropas de choque y las células sensoriales con cuatro o más protuberancias serían equivalentes a las reservas que un general podría llamar si el frente Las tropas de línea estaban siendo abrumadas. A medida que se activan estas celdas de reserva, cambian de forma para tener menos protuberancias.

En el escenario del ejército, las proteínas Piezo1 actuarían como generales. Estas proteínas parecían tener la capacidad de dictar la forma de las protuberancias en cada célula.

La distrofia muscular de Duchenne es un trastorno genético que se caracteriza por el deterioro persistente de los músculos y, por lo tanto, una necesidad constante de reparación. El estudio encontró que los ratones con músculos distróficos tenían niveles notablemente más bajos de Piezo1 en sus células madre que aquellos sin la condición. Cuando los investigadores observaron las respuestas de las células madre musculares a las lesiones en los ratones distróficos, notaron retrasos significativos en pasar del estado sensorial al estado activo. Las células también tenían protuberancias que eran más gruesas y largas, lo que indica que no estaban siendo controladas adecuadamente.

Efectivamente, sin un general capaz que los dirija, el ejército de células madre musculares se desmorona y se ve abrumado por el volumen de respuesta necesario para reparar el daño infligido por la distrofia muscular de Duchenne.

Sin embargo, a través de estas observaciones, Mourkioti y su equipo creen que descubrieron una clave para cambiar el rumbo.

A través de un tratamiento de molécula pequeña conocido como Yoda1, los canales para Piezo1 se reabrieron en los animales con músculos distróficos. A través de eso, notaron que las células madre musculares volvieron a su estructura y función normales, y la regeneración muscular parecía más fuerte que antes.

«Aunque se ha avanzado en la última década en los tratamientos para la distrofia muscular de Duchenne, las estrategias actuales aún no tienen en cuenta las células madre musculares», dijo Mourkioti. «Pero si nos enfocamos en minimizar el agotamiento de las células madre y mantener la capacidad regenerativa de las células madre musculares, nuestro trabajo sugiere que la reactivación de Piezo1 podría ser clave para eso y se usa solo o en combinación con otras terapias».

Este trabajo no solo tiene implicaciones específicas para la distrofia muscular de Duchenne, sino que también podría beneficiar a otras personas con músculos débiles como resultado de las capacidades comprometidas de las células madre, incluido el envejecimiento natural.

Mourkioti y su equipo esperan estudiar si se necesitarán tratamientos inyectados adicionales para mantener la actividad de las células madre musculares. También esperan examinar más a fondo las funciones de Piezo1 en el cuerpo y realizar más pruebas en modelos animales distróficos preclínicos con masas corporales comparables a las de los humanos.

«Comprender la forma en que Piezo1 funciona mejor podría ser útil para diseñar terapias más precisas», dijo Mourkioti.