Mitochondriën zijn opmerkelijke organellen die van vorm veranderen en die al lang worden beschouwd als de krachtpatsers in onze cellen. Maar er is relatief weinig bekend over hoe de constante splitsing en fusie van deze kleine energiegeneratoren de stamcelfunctie en weefselregeneratie beïnvloedt.

Nu onthult overtuigend nieuw onderzoek van het laboratorium van Dr. Mireille Khacho aan de Faculteit der Geneeskunde van de Universiteit van Ottawa een hoofdrol voor mitochondriale dynamiek in volwassen spierstamcellen - die unieke en primitieve cellen die dienen als de grondstof van het lichaam voor spiervernieuwing en -herstel.

Vandaag gepubliceerd in Cell Stem Cell , ontdekte de studie dat de vormovergangen van mitochondriën naarmate ze langer worden en zich delen, in feite de slapende toestand van volwassen spierstamcellen reguleren.

De nieuwe bevindingen zouden een belangrijke openbaring kunnen zijn, omdat volwassen spierstamcellen - die meestal in een slapende toestand bestaan ​​die bekend staat als rust - essentieel zijn voor weefselstabiliteit. Kiemrust is cruciaal voor de levensduur van deze cellen en ze vereisen een delicaat evenwicht. Ze worden uit hun beschermende staat gewekt wanneer ze worden geactiveerd voor vernieuwing en bij het repareren van weefsel dat een verwonding heeft opgelopen of is aangetast door een ziekte.

In wezen suggereert haar laboratorium een ​​breed repertoire voor mitochondriën. Ze fungeren niet alleen als interne sensoren en communicators, maar hun fragmentatie speelt een grote rol in het algehele onderhoud en functioneren van stamcellen. Door een reeks manipulaties met een uniek muismodel, toonden de onderzoekers aan dat het essentiële mitochondriale vormgevende eiwit OPA1 de slapende toestand van volwassen spierstamcellen reguleert. En het chronische verlies van dit eiwit en aanhoudende fragmentatie leidt tot ernstige spierstamceldefecten.

Dr. Khacho's team zegt dat de bevindingen voor het eerst aantonen dat het eiwit OPA1 - een van de belangrijkste regulatoren van mitochondriale fusie - essentieel is voor het onderhoud en de functie van spierstamcellen. Ze legden een verband tussen de uitputting van stamcellen en mitochondriën die onevenwichtig en disfunctioneel worden.

"Dit artikel is een combinatie van het blootleggen van fysiologische mechanismen en dat vervolgens gebruiken om uit te leggen wat er mis kan gaan bij ziekten en veroudering", zegt dr. Khacho, een assistent-professor in uOttawa bij de afdeling Biochemie, Microbiologie en Immunologie die de Canada Research Chair bekleedt. in mitochondriale dynamiek en regeneratieve geneeskunde.

De rol van de kleine structuur is enigszins contra-intuïtief. Over het algemeen is fragmentatie van mitochondriën een destructief fenomeen voor cellen in weefsels, legt Dr. Khacho uit. Maar in hun experimenten met volwassen spierstamcellen ontdekte haar team dat hun fragmentatie ook dient als een fysiologisch mechanisme dat de signalering naar de kern activeert. Het doet dit door de niveaus van een antioxidant-peptide, glutathion genaamd, te verhogen. Nog intrigerender is dat ze een nieuwe functie voor dit peptide hebben ontdekt:het fungeert als een signaalmolecuul dat de overspraak tussen mitochondriën en de kern bemiddelt.

"Verstoring van mitochondriën kan de reden zijn waarom we onze stamcellen verliezen te midden van ziekten en veroudering", zegt Dr. Khacho. "Als je een scenario hebt waarin je een onevenwichtige mitochondriale dynamiek hebt, wat zou kunnen gebeuren bij ziekten en bij veroudering, wat er uiteindelijk zou gebeuren, is dat je stamcellen hun beschermende rustperiode verliezen en dat ze na verloop van tijd uitgeput raken."

De inzichten van het team zullen zeker van groot belang zijn voor wetenschappers die een reeks spiergerelateerde degeneratieve ziekten bestuderen, evenals spierzwakte en -atrofie tijdens het ouder worden. Verder kan het uiteindelijk helpen de weg vrij te maken voor therapeutische strategieën om de mitochondriale dynamiek en functie in stamcellen te wijzigen om het regeneratieve potentieel van weefsels te herstellen.

Dat is belangrijk omdat spierdegeneratie wereldwijd een belangrijke oorzaak van invaliditeit is. Bevindingen die licht werpen op de bijdrage van mitochondriale verstoringen aan disfuncties van volwassen stamcellen, kunnen een stap zijn in de richting van inspanningen om het regeneratieve potentieel van spieren te herstellen bij degeneratieve aandoeningen en veroudering. + Verder verkennen

Hyaluronzuur, een natuurlijk voorkomende verbinding, wekt stamcellen om beschadigde spieren te herstellen