Buněčné mechanismy zapojené do svalové patologie

Poranění natažením kosterního svalstva je jedno z nejčastějších sportovních úrazů, které je způsobeno nadměrným tahovým namáháním svalu a postihuje oblast, kde se svalové fascikuly zavádějí do pojivové tkáně (aponeuróza). Nejedná se tedy o poranění postihující pouze kosterní sval, ale rozhraní kosterního svalu a aponeurózy. Poranění z jednoho kmene podstatně zvyšuje riziko opětovného zranění, mění biomechaniku postiženého svalu a vede k výrazně zvětšené aponeuróze. Nedávno výzkumníci objevili akumulaci ektopického tuku v intrafascikulárním prostoru a v myofibrilách. Ukládání ektopického tuku v kosterním svalstvu je degenerativní stav a byl většinou popsán u poranění rotátorové manžety, kde je spojen s horším funkčním skóre ramene. Současně výzkumníci pozorovali vysokou celularitu u patologické svalové aponeurózy po úrazech způsobených kmenem, ale není známo, jaké typy buněk tyto buňky jsou. Zdá se tedy pravděpodobné, že alespoň některé z buněk jsou fibro/adipogenní progenitory (FAP), které přispívají k hromadění tuku v natažených poraněných svalech a že hromadění tuku může být faktorem přispívajícím k vysokému riziku opakujících se zranění, jakož i další zdravotní problémy, jako je bolest a snížená funkce, často popisované dlouho po úrazu z přetížení.

Dalším častým poraněním bérce je úplná ruptura Achillovy šlachy. Nedávné údaje ukazují, že pacienti mají dlouhodobé postižení poraněné nohy ve srovnání s neporaněnou stranou. Také po úplném přetržení Achillovy šlachy byla hlášena tuková degenerace svalů v lýtku a byla spojena se špatným výsledkem pacienta. V poslední době badatelé pozorovali tukovou infiltraci lýtkových svalů u pacientů po ruptuře Achillovy šlachy, která by mohla vést ke snížení svalové funkce a tím ke špatnému výsledku u pacienta.

Navzdory vysoké prevalenci zranění z přetažení svalů je o buněčných mechanismech po zranění z přepětí známo velmi málo. Kromě toho je literatura o buněčném složení a změnách po ruptuře Achillovy šlachy vzácná. Před deseti lety byla v intersticiálním prostoru kosterního svalu identifikována skupina buněk zvaných fibro/adipogenní progenitory (FAP) na základě přítomnosti antigenu kmenových buněk 1+, CD34+, receptoru růstového faktoru odvozeného z krevních destiček α (PDGFR α)+ . Kromě podpůrné aktivity při regeneraci svalů mají FAP potenciál přijmout adipogenní nebo profibrotický fenotyp. Navzdory vysoké incidenci nebylo studováno, zda traumatické poranění a následné biomechanické změny v kosterním svalu a související pojivové tkáni po natažení nebo ruptuře Achillovy šlachy aktivují FAP a jak tyto buňky přispívají k hromadění tuku v kosterním svalu. .

hypotézy:

1. V patologickém kosterním svalu je po svalovém natažení a úplné ruptuře Achillovy šlachy velké množství fibroadipogenních progenitorů (FAP) s adipogenním vzorem. Vyšetřovatelé předpokládají, že existuje zvýšený počet FAP s adipogenním podpisem již v akutní fázi po úrazu z přepětí, ale výrazně vyšší počet v chronickém stádiu a také ve svalu po ruptuře Achillovy šlachy.
2. Mechanické podněty jsou hlavní hnací silou fenotypového driftu FAP. Nedostatek mechanických stimulů iniciuje přijetí adipogenní dráhy u naivních FAP, zatímco naivní FAP vystavené mechanickým stimulům si zachovají svůj nediferencovaný fenotyp.
3. Přilnavost FAP k měkkému materiálu aktivuje přijetí adipogenního fenotypu, zatímco tuhý materiál upřednostní více fibrotický fenotyp u naivních FAP izolovaných ze zdravého kosterního svalstva.

Aby to bylo možné otestovat, vyšetřovatelé odeberou malé vzorky tkáně z poraněné oblasti buď v akutní fázi (skupina subjektů A) nebo v chronické fázi (skupina subjektů B) po úrazu z přepětí, jakož i ze svalové tkáně jedinců, kteří měli úplná ruptura Achillovy šlachy alespoň rok před zařazením (skupina předmětů C). Ve všech třech skupinách vyšetřovatelé také odeberou malý vzorek tkáně ze stejného svalu jako zraněný na zdravé straně. Kromě toho se odebere větší svalová biopsie z kontralaterálního zdravého m. vastus lateralis pro porovnání buněčného složení a buněčného profilu mezi patologickou aponeurózou kosterního svalstva a zdravým kosterním svalem.

Aby se ověřila důležitost mechanických stimulů, izolované svalové buňky budou tříděny pomocí fluorescenčně aktivovaného třídění buněk (FACS) a poté kultivovány in vitro. Vyšetřovatelé se zaměřují zejména na kulturu ve statickém a dynamickém napětí a v uvolněném stavu.

Hladina alfa 0,05 bude považována za významnou. Na základě předchozích údajů bude pro každou skupinu přijato 10 účastníků, což umožní vyšetřovatelům detekovat odhadované zdvojnásobení FAP v poraněných svalech (primární výsledek). Analýza síly pro primární výsledek vedla k n=4 pro každou skupinu (α=0,05, β=0,80, CV=72,4 %), což výzkumníci považují za klinicky relevantní. Výzkumníci plánují zahrnout 10 účastníků do každé skupiny, aby měli dostatek bioptického materiálu od 5 jedinců pro jednojaderné sekvenování RNA a 5 biopsií pro fluorescenčně aktivované třídění buněk a následné studie in vitro.