Ocena zdolności regeneracyjnych komórek satelitarnych mięśnia czworogłowego w porównaniu z przeponą (ECARS)

Niniejsza praca koncentruje się na wentylacji mechanicznej stosowanej na oddziale intensywnej terapii w celu uzupełnienia funkcji wentylacji u pacjentów. Rzeczywiście, wentylacja mechaniczna może „paradoksalnie” być przyczyną powikłań, które mogą zagrażać życiu pacjentów. Rzeczywiście, wentylacja mechaniczna powoduje odciążenie mięśni oddechowych, może wywołać zanik tych mięśni i zmianę ich właściwości kurczliwych wywołaną zaburzeniem stanu redoks i regeneracji tkanek. Ta patologia mięśniowa nazywana jest dysfunkcją przepony wywołaną wentylacją (DDIV).

W modelach zwierzęcych cząsteczki przeciwutleniaczy wykazały korzystny wpływ na ograniczenie tej patologii, podkreślając znaczenie stresu oksydacyjnego w patofizjologii DDIV. Wśród różnych testowanych cząsteczek SS-31, który jest chelatorem wolnych rodników specyficznych dla mitochondriów, wykazał swoją skuteczność w zapobieganiu VIDD na modelu zwierzęcym. Jednak nadal potrzebne są dane fizjopatologiczne u ludzi, aby zaproponować tę cząsteczkę w próbie terapeutycznej. Rzeczywiście, utrzymanie masy mięśniowej, a tym samym regeneracja tkanek, zależy od zdolności komórek macierzystych mięśni (MuSC) lub komórek satelitarnych do aktywacji i różnicowania. Homeostaza mięśniowa zależy również od zdolności tych komórek do aktywacji genów spoczynkowych w celu utrzymania puli komórek spoczynkowych, które zachowują zdolność do samoodnawiania. W kontekście patologicznego mikrośrodowiska sprzyjającego nadmiernej aktywacji komórek satelitarnych, takiej jak podczas wentylacji mechanicznej, badacze mogą postulować, że doprowadzi to do utraty puli komórek uśpionych, indukując tym samym utratę homeostazy tkanki mięśniowej odpowiedzialnej za długotrwała atrofia. Niedawne badania na myszach wykazały wyższy potencjał aktywacji tych nieaktywnych komórek przepony i udziału w odnowie uszkodzonych włókien mięśniowych w porównaniu z mięśniami obwodowymi. Ta specyfika wczesnej aktywacji komórek satelitarnych przepony może osłabić je w stosunku do patologicznego mikrośrodowiska indukowanego przez wentylację mechaniczną, zmieniając ich zdolność do regeneracji. Ale obecnie nie ma danych dotyczących ludzi.

Dlatego badacze chcą w tym badaniu ocenić specyficzność przepony mechanizmów fizjopatologicznych zaangażowanych w VIDD, poprzez badanie porównawcze u tego samego podmiotu biologicznej funkcji satelitarnych komórek macierzystych pochodzących z mięśnia czworogłowego i przepony. Niniejsze badanie jest uzupełnieniem projektu BOTAN zatwierdzonego przez IRB z Montpellier (numer akredytacji IRB: 198711), w dniu 24.11.2021 pod numerem 2021_IRB-MTP_08-37, umożliwiając pobranie przeponowych komórek satelitarnych z opieki. W rzeczywistości u osób objętych badaniem BOTAN badacze wykonają podczas tej samej interwencji chirurgicznej, umożliwiającej dostęp do biopsji przepony, biopsję mięśnia czworogłowego, aby równolegle ocenić zdolności regeneracyjne komórek macierzystych mięśnia czworogłowego w porównaniu do przepony u tego samego pacjenta.

Nasza hipoteza jest taka, że ​​stres mechaniczny i oksydacyjny wywołany wentylacją mechaniczną doprowadzi do upośledzonej aktywacji komórek satelitarnych, wyczerpania puli nieaktywnych komórek satelitarnych. Konsekwencją będzie niezdolność do regeneracji tkanki mięśniowej i ostatecznie zanik związany z dysfunkcją kurczliwości przepony. W ten sposób porównując funkcję biologiczną komórek satelitarnych i ich zdolności regeneracyjne pochodzące z przepony i mięśnia czworogłowego tego samego pacjenta, badacze będą w stanie odpowiedzieć na pytanie, czy komórki macierzyste przepony są bardziej aktywne w odnowie w porównaniu z komórkami mięśnia czworogłowego i w związku z tym są bardziej podatne na utratę puli komórek spoczynkowych, co jest przyczyną zaniku mięśni i VIDD.

Praca ta pozwoli nam w przyszłości zidentyfikować nowe cele terapeutyczne mające na celu ograniczenie wczesnej aktywacji spoczynkowych komórek satelitarnych, szkodliwej dla utrzymania puli nieaktywnych komórek satelitarnych podczas wentylacji mechanicznej, w celu ograniczenia wpływu VIDD.

Ponadto badanie BOTAN pozwoli nam zaproponować model in vitro VIDD z hodowli ludzkich komórek macierzystych przepony, które będą poddane obciążeniom mechanicznym podobnym do spotykanych u wentylowanych pacjentów. Dzięki obecnym badaniom, które pozwolą nam ocenić specyficzność wczesnej aktywacji komórek satelitarnych mięśnia czworogłowego uda w porównaniu do przepony u tej samej osoby, badacze będą mogli również zwalidować narzędzie in vitro pozwalające na skrining bioaktywnych cząsteczek będących przedmiotem zainteresowania w celu ograniczenia VIDD, bez potrzeby biopsji przepony, a jedynie biopsji mięśnia czworogłowego uda, co jest znacznie prostsze i mniej inwazyjne. Zatem badanie to jest pierwszym badaniem na ludziach, w którym zaproponowano tego rodzaju ocenę porównawczą, która umożliwi zaproponowanie nowych, minimalnie inwazyjnych narzędzi w ocenie i optymalizacji leczenia farmakologicznego w celu ograniczenia wpływu VIDD.