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Uno studio internazionale ha portato alla luce un meccanismo fondamentale per il controllo della rigenerazione del tessuto muscolare danneggiato (per esempio da distrofie) e/o invecchiato. E in tale contesto giocano un ruolo fondamentale le cellule staminali muscolari e la proteina CRIPTO. I risultati, pubblicati sulla rivista Developmental Cell, sono frutto di una collaborazione tra l’Istituto di genetica e biofisica “A. Buzzati-Traverso” del CNR di Napoli, l’Istituto Sanford Burnham di La Jolla (California), l’Università degli Studi di Napoli Federico II e l’IRCCS Fondazione Santa Lucia di Roma. Il lavoro è stato sostenuto dal progetto europeo Marie Curie-ITN RENOIR (EU H2020) e dal PNRR Investment PE8 – Project Age-It “Ageing Well in an Aging Society”.
Cellule staminali muscolari: un sistema dinamico per rigenerare e conservare
Al centro della ricerca ci sono le cellule staminali muscolari, in particolare le cosiddette cellule satelliti, una popolazione di cellule adulte situate lungo la superficie esterna delle fibre muscolari. Queste cellule rappresentano un pilastro nella conservazione e nella riparazione del muscolo scheletrico, un tessuto che costituisce circa il 40% della massa corporea negli adulti.
“I muscoli forniscono sostegno strutturale al corpo, consentono il movimento e contribuiscono attivamente al metabolismo basale. Il tessuto muscolare scheletrico costituisce circa il 40% del peso corporeo di un individuo adulto. Comprendere i meccanismi alla base dei processi di rigenerazione dei tessuti in condizioni fisiologiche e nella patologia è di fondamentale importanza.” Così spiega Gabriella Minchiotti (Cnr-Igb), coordinatrice dello studio.
CRIPTO: una piccola proteina con un grande impatto
Uno degli aspetti più rilevanti dello studio riguarda il ruolo di una proteina chiamata CRIPTO. Essa si è rivelata determinante per orientare il destino delle cellule satellite. A seconda della quantità di CRIPTO presente sulla superficie, queste cellule possono decidere se avviarsi verso il differenziamento in cellule muscolari attive. Oppure possono ritornare in uno stato di quiescenza, contribuendo al mantenimento della “riserva” staminale.
“Il mantenimento dell’integrità muscolare dipende principalmente da un gruppo di cellule staminali dette cellule satellite. Quando il muscolo è a riposo, esse si trovano in uno stato inattivo/dormiente, denominato “quiescenza”. Viceversa, in risposta a danni muscolari, si attivano e manifestano la straordinaria capacità di compiere due azioni cruciali. Esse sono in grado di differenziarsi, cioè trasformarsi in nuove cellule muscolari (mioblasti) che contribuiscono a rigenerare il tessuto danneggiato. Parallelamente, hanno la capacità di auto-rinnovarsi, cioè dare origine a nuove cellule quiescenti, assicurando il mantenimento di una “riserva” di cellule staminali pronta per i successivi cicli rigenerativi”. Questa è la spiegazione nel dettaglio di Gabriella Minchiotti che così continua.
“Abbiamo scoperto che le cellule satellite attivate non sono tutte uguali. Si distinguono, appunto, per la presenza di quantità diverse sulla loro superficie della piccola proteina che si chiama CRIPTO. In seguito a un danno muscolare, le cellule staminali si “svegliano” rivestendo la loro superficie con la proteina CRIPTO. Quando il rivestimento diventa sufficiente, le cellule CRIPTO positive vanno incontro a differenziamento. Al contrario, le cellule con livelli più bassi o assenti di CRIPTO – o CRIPTO negative – ritornano allo stato quiescente e ripopolano la “riserva” di cellule satellite. Quantità diverse di CRIPTO sulla superficie delle cellule creano una micro-eterogeneità. Questa è, in pratica, una sorta di ‘mappa’ che cambia rapidamente sulla loro superficie”.
Una “mappa” molecolare dinamica
Il comportamento delle cellule staminali muscolari non è statico. La ricerca ha messo in luce l’esistenza di una micro-eterogeneità tra le cellule satellite. Evidenza una sorta di “mappa dinamica” sulla loro superficie, determinata dalla variabilità nella presenza della proteina CRIPTO.
“Le cellule CRIPTO positive diventano CRIPTO negative e viceversa e questo avviene eliminando la proteina in eccesso dalla superficie cellulare o rivestendo la superficie con la proteina che è immagazzinata internamente alla cellula”. Così sottolinea Ombretta Guardiola (CNR-IGB), autrice principale dello studio. “Questa plasticità consente alle cellule satellite di adattarsi rapidamente ai cambiamenti dell’ambiente circostante che avvengono durante la rigenerazione muscolare. Infatti, CRIPTO agisce sulla superficie cellulare come “sensore” molecolare che “legge” le variazioni dell’ambiente, inclusa la presenza di molecole infiammatorie che si accumulano in seguito ad un danno muscolare”.
Prospettive future nella medicina rigenerativa grazie alle cellule staminali muscolari
La scoperta del ruolo chiave di CRIPTO apre nuove strade per comprendere e modulare l’equilibrio tra differenziamento e autorinnovamento delle cellule staminali muscolari, un bilanciamento che tende a deteriorarsi con l’età.
“Le perturbazioni di questo equilibrio sono state associate alla degenerazione muscolare legata all’età, e il nostro studio identifica un nuovo meccanismo in grado di controllare questo equilibrio. In futuro, riuscire a controllare l’espressione e la localizzazione della proteina CRIPTO nelle cellule staminali muscolari delle persone anziane potrebbe migliorare l’efficienza della rigenerazione muscolare” conclude Minchiotti.
