La terapia con células madre podría ayudar a restaurar la debilitante pérdida de masa muscular relacionada con la edad



Como su nombre indica, células madre pluripotentes inducidas puede convertirse en cualquier tipo de célula de nuestro cuerpo, y los científicos tienen evidencia de que cuando las inducen a convertirse en células progenitoras musculares, pueden ayudar a restaurar la pérdida muscular, a veces debilitante, que ocurre con la edad.

La pérdida muscular progresiva relacionada con la edad se llama sarcopenia y puede afectar la movilidad y la calidad de vida, dice el Dr. Wanling Xuan, biólogo de células madre del Centro de Biología Vascular del Colegio Médico de Georgia.

El músculo sostiene el esqueleto y permite el movimiento, y la pérdida de tamaño y fuerza muscular aumenta las caídas, las estadías en el hospital y los tiempos de recuperación, lo que puede provocar aún más desgaste muscular, discapacidad y muerte prematura, dice Xuan. La sarcopenia también puede contribuir a enfermedades como la obesidad, la osteoporosis y la diabetes, aumentar los costos de atención médica y disminuir la calidad de vida, según Alliance for Aging Research.

“Queremos ayudar a las personas que sufren esta situación”, dice Xuan.

Ella tiene evidencia de que una de las formas más eficientes y efectivas de hacerlo es mediante el uso de una pequeña molécula artificial llamada givinostat para persuadir a las células madre pluripotentes inducidas, o iPSC, a convertirse en estas células progenitoras musculares o miogénicas. Estas células producen células musculares reales, así como las vesículas extracelulares, pequeños contenedores cercanos llenos de carga específica del músculo, como microARN, que ayudan a la reparación y regeneración muscular.

Xuan es investigador principal con una subvención de 1,6 millones de dólares (1RO1AG070145-01) de los Institutos Nacionales de Salud para explorar más a fondo el beneficio de administrar directamente estas células progenitoras miogénicas o las vesículas extracelulares que producen.

En su modelo animal de sarcopenia relacionada con el envejecimiento, ya han demostrado que las estrategias aumentan la cantidad de células madre musculares y disminuyen la inflamación destructiva, que generalmente aumenta con la edad.

Givinostat, que se encuentra en la fase final de los ensayos clínicos para la distrofia muscular, es una pequeña molécula artificial que inhibe las HDAC, enzimas que ayudan a desactivar los genes y pueden dirigir las iPSC para que se conviertan en células progenitoras musculares y vesículas extracelulares específicas de los músculos. Otras moléculas pequeñas producen una carga menos específica, dice Xuan.

“Givinostat los prepara, los sintoniza para producir el tipo correcto de vesículas”, dice el coinvestigador Dr. Mark Hamrick, biólogo de huesos y músculos del Departamento de Biología Celular y Anatomía de MCG y decano asociado principal de investigación de MCG.

Xuan ya ha identificado parte de la carga, incluidos los ARNm que activan las vías de señalización celular importantes para la regeneración muscular.

Dado que administrar la iPSC completa podría resultar en la producción de tumores, Xuan piensa y tiene evidencia temprana de que para la pérdida de músculo estrictamente relacionada con la edad, es probable que administrar las vesículas producidas por su proceso sea la mejor estrategia, y la mejor medicina, para ayudar a regenerar el tallo envejecido. células y restauran músculos más resistentes y jóvenes. De hecho, muchas de las propiedades regenerativas de las células progenitoras del músculo pueden atribuirse a las vesículas, dice Xuan.

Ella sospecha que en las personas mayores que tienen una lesión muscular real frente a la sarcopenia, administrar las células progenitoras del músculo en sí puede ser una mejor opción, debido a la capacidad deteriorada del individuo para generar nuevas células musculares que pueden ser necesarias para una reparación completa. Ella señala que en el entorno de alto estrés oxidativo de los músculos envejecidos o enfermos, puede ser difícil que las nuevas células musculares se integren y se vuelvan útiles, que es otra vía que están explorando.

Cuando somos más jóvenes, las células madre del músculo esquelético llamadas células satélite que flotan en las proximidades de nuestros músculos producen la mayoría de las células progenitoras musculares y las vesículas extracelulares en respuesta al ejercicio o una lesión. Pero la función y la cantidad de células satélite disminuyen con la edad, probablemente a partir de los 40 años, dice Hamrick.

Las vesículas de carga también probablemente transportan cambios en respuesta a un entorno de envejecimiento, como el aumento de los niveles de factores destructivos como la inflamación y el estrés oxidativo, dice Hamrick. También con la edad, algunas células se vuelven senescentes, no muertas, pero tampoco realizan su función habitual, y cada vez hay más evidencia de que estas células “zombies” también están produciendo factores dañinos, dice Hamrick.

Las enfermedades de desgaste muscular como la distrofia muscular también disminuyen el número y la función de las células satélite, y los científicos tienen evidencia de que su técnica también puede ayudar allí.

Xuan y su mentor durante mucho tiempo, el Dr. Muhammad Ashraf, profesor y biólogo de células madre en el Centro de Biología Vascular, publicaron un nuevo artículo en la revista Stem Cell Research & Therapy que indica que el uso de givinostat para inducir la acción de las iPSC ayuda a reponer las células satélite en la cara de los músculos. distrofia. La técnica también produce una gran cantidad de células progenitoras productoras de músculo, así como el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos para sostener nuevos músculos después de una lesión muscular en un modelo animal de distrofia muscular. También restaura los niveles de distrofina, una proteína clave para el músculo que sostiene el esqueleto que falta en la distrofia muscular, informan.

Los científicos dicen que su enfoque rejuvenecedor probablemente también podría aplicarse a otras afecciones, incluido cualquier tipo de célula envejecida, y que la formación de vesículas extracelulares ya se está explorando para la recuperación del accidente cerebrovascular y la reparación ósea, señala Hamrick.

Existe una gran variabilidad individual en la cantidad de pérdida muscular que experimentamos con la edad: las personas más activas tienden a tener menos, mientras que la inactividad y la enfermedad pueden acelerar la pérdida, dice Xuan.

La sarcopenia produce cambios como la atrofia de las fibras de contracción rápida, las fibras que generan la velocidad y la potencia de los músculos, dice Hamrick, una de las razones por las que las caídas se vuelven más probables.

“La gente no tiene la capacidad de moverse rápidamente, agarrarse, prevenir la caída”, dice. La grasa también se acumula en músculos previamente magros, lo que puede afectar su apariencia y función. El punto de comunicación entre los músculos y los nervios que les dicen qué hacer también se degrada.

Si bien se están estudiando algunos tratamientos, como los suplementos de la hormona del crecimiento, el ejercicio como la resistencia o la fuerza, el entrenamiento y una dieta saludable son las mejores opciones de prevención de la sarcopenia, dice Xuan. De hecho, existe evidencia en humanos de que el entrenamiento de resistencia mejora la proliferación de células madre, y por lo tanto la regeneración muscular, y aumenta el tamaño de las fibras musculares de contracción rápida, dice Hamrick.

Fuente:

Referencia de la revista:

Xuan, W., et al. (2021) Las células progenitoras del músculo esquelético inducidas por células madre pluripotentes con givinostat promueven la mioangiogénesis y restauran la distrofina en el músculo distrófico de Duchenne lesionado. Un análisis de rentabilidad. Investigación y terapia con células madre. doi.org/10.1186/s13287-021-02174-3.

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