Cellulære mekanismer involveret i muskelpatologi

Skeletmuskelbelastningsskader er en af ​​de mest almindelige sportsskader, som er forårsaget af overdreven trækbelastning af musklen og påvirker det område, hvor muskelfascikler indsættes i bindevævet (aponeurose). Det er derfor ikke en skade, der udelukkende påvirker skeletmuskulaturen, men skeletmuskel-aponeurose-grænsefladen. At have pådraget sig en belastningsskade øger risikoen for genskade væsentligt, ændrer biomekanikken i den involverede muskel og fører til en betydeligt forstørret aponeurose. For nylig har efterforskerne opdaget akkumulering af ektopisk fedt i det intra-fascikulære rum og i myofibriller. Opbygningen af ​​ektopisk fedt i skeletmuskulaturen er en degenerativ tilstand og er for det meste blevet beskrevet for rotator cuff-skader, hvor det er forbundet med dårligere skulderfunktionsscore. Samtidig har efterforskerne observeret en høj cellularitet i den patologiske muskel-aponeurose efter belastningsskader, men det vides ikke, hvilke celletyper disse celler er. Det forekommer derfor sandsynligt, at i det mindste nogle af cellerne er Fibro/adipogene progenitorer (FAP'er), som bidrager til fedtophobningen i belastningsskadede muskler, og at fedtophobning kan være en faktor, der bidrager til den høje risiko for tilbagevendende skader, samt andre medicinske problemer såsom smerter og nedsat funktion ofte beskrevet lang tid efter en belastningsskade.

En anden almindelig skade på underbenet er den fulde akillesseneruptur. Nylige data viser, at patienter har langvarige svækkelser i det skadede ben sammenlignet med den ikke-skadede side. Også efter fulde akillessenerupturer er der rapporteret fedtdegenerering af musklerne i læggen og er blevet forbundet med dårligt patientresultat. For nylig har efterforskerne observeret fedtinfiltration af lægmuskler hos patienter efter akillesseneruptur, hvilket kan føre til et fald i muskelfunktion og derved til et dårligt patientresultat.

På trods af den høje udbredelse af muskelbelastningsskader ved man meget lidt om de cellulære mekanismer efter en belastningsskade. Derudover er litteraturen om den cellulære sammensætning og ændringer efter akillessenerupturer sparsom. For et årti siden er en gruppe celler ved navn fibro/adipogene progenitorer (FAP'er) blevet identificeret i skeletmuskulaturens interstitielle rum baseret på tilstedeværelsen af ​​stamcelleantigen 1+, CD34+, blodpladeafledt vækstfaktorreceptor α (PDGFR α)+ . Bortset fra deres understøttende aktivitet i muskelregenerering, har FAP'er potentialet til at adoptere en adipogen eller profibrotisk fænotype. På trods af den høje forekomst er det ikke undersøgt, om den traumatiske skade og de efterfølgende biomekaniske ændringer i skeletmuskulaturen og tilhørende bindevæv efter belastningsskader eller akillesseneruptur aktiverer FAP'er, og hvordan disse celler bidrager til fedtophobningen i skeletmuskulaturen. .

Hypoteser:

1. Der er en høj mængde fibro-adipogene progenitorer (FAP'er) med et adipogent mønster i patologisk skeletmuskulatur efter en muskelbelastningsskade og en fuld akillesseneruptur. Forskerne antager, at der er et øget antal FAP'er med en adipogen signatur allerede i den akutte fase efter en belastningsskade, men et signifikant højere antal i det kroniske stadie såvel som i musklen efter en akillesseneruptur.
2. Mekaniske signaler er en væsentlig drivkraft for den fænotypiske drift af FAP'er. Manglen på mekaniske stimuli initierer vedtagelsen af ​​en adipogen vej i naive FAP'er, hvorimod naive FAP'er udsat for mekaniske stimuli vil bevare deres udifferentierede fænotype.
3. Adhærensen af ​​FAP'er til et blødt materiale vil aktivere adoptionen af ​​en adipogen fænotype, hvorimod et stift materiale vil favorisere en mere fibrotisk fænotype i naive FAP'er isoleret fra sunde skeletmuskler.

For at teste dette vil efterforskerne tage små vævsprøver fra det skadede område i enten den akutte fase (emnegruppe A) eller den kroniske fase (emnegruppe B) efter en belastningsskade samt fra muskelvævet hos personer, der havde en fuld akillesseneruptur mindst et år før inklusion (faggruppe C). I alle tre grupper vil efterforskerne også tage en lille vævsprøve fra den samme muskel som den skadede på den raske side. Derudover tages en større muskelbiopsi fra den kontralaterale raske vastus lateralis-muskel for at sammenligne den cellulære sammensætning og den cellulære profil mellem den patologiske skeletmuskel-aponeurose og en sund skeletmuskel.

For at teste vigtigheden af ​​mekaniske stimuli vil isolerede muskelceller blive sorteret med Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) og derefter dyrket in vitro. Efterforskerne fokuserer især på kultur under statisk og dynamisk spænding og i de-spændt tilstand.

Et alfa-niveau på 0,05 vil blive betragtet som signifikant. Baseret på tidligere data vil 10 deltagere blive rekrutteret til hver gruppe, hvilket gør det muligt for efterforskerne at detektere en estimeret fordobling af FAP'er i de skadede muskler (primært resultat). Effektanalyse for det primære resultat resulterede i n=4 for hver gruppe (α=0,05, β=0,80, CV=72,4%), som efterforskerne vurderer som klinisk relevant. Forskerne planlægger at inkludere 10 deltagere i hver gruppe for at have tilstrækkeligt biopsimateriale fra 5 individer til RNA-sekventering af enkeltkerner og 5 biopsier til fluorescensaktiveret cellesortering og de efterfølgende in vitro undersøgelser.