Клеточные механизмы, вовлеченные в мышечную патологию

Травма растяжения скелетных мышц является одной из наиболее распространенных спортивных травм, которая вызвана чрезмерным растяжением мышц и поражает область, где мышечные пучки прикрепляются к соединительной ткани (апоневрозу). Таким образом, это повреждение затрагивает не только скелетную мышцу, но и границу между скелетной мышцей и апоневрозом. Получение однократного растяжения существенно увеличивает риск повторного повреждения, изменяет биомеханику пораженной мышцы и приводит к значительному увеличению апоневроза. Недавно исследователи обнаружили накопление эктопического жира во внутрипучковом пространстве и внутри миофибрилл. Накопление эктопического жира в скелетных мышцах является дегенеративным состоянием и в основном описано при травмах вращательной манжеты плеча, где оно связано с ухудшением функциональных показателей плеча. В то же время исследователи наблюдали высокую клеточность в патологических мышцах-апоневрозах после растяжения, но неизвестно, к какому типу клеток относятся эти клетки. Поэтому представляется вероятным, что по крайней мере некоторые из клеток являются фибро/адипогенными предшественниками (FAP), которые способствуют накоплению жира в мышцах, поврежденных растяжением, и что накопление жира может быть фактором, способствующим высокому риску повторных травм, а также другие медицинские проблемы, такие как боль и снижение функции, часто описываются спустя долгое время после перенапряжения.

Другой распространенной травмой голени является полный разрыв ахиллова сухожилия. Последние данные показывают, что пациенты имеют долгосрочные нарушения в поврежденной ноге по сравнению с неповрежденной стороной. Также сообщалось о жировой дегенерации мышц голени после полных разрывов ахиллова сухожилия, что было связано с неблагоприятным исходом для пациентов. Недавно исследователи наблюдали жировую инфильтрацию икроножных мышц у пациентов после разрыва ахиллова сухожилия, что могло привести к снижению мышечной функции и, таким образом, к неблагоприятному исходу для пациента.

Несмотря на высокую распространенность растяжения мышц, очень мало известно о клеточных механизмах после растяжения. Кроме того, литературы по клеточному составу и изменениям после разрывов ахиллова сухожилия мало. Десять лет назад в интерстициальном пространстве скелетных мышц была идентифицирована группа клеток, называемых фибро/адипогенными предшественниками (FAP), на основании наличия антигена стволовых клеток 1+, CD34+, рецептора тромбоцитарного фактора роста α (PDGFR α)+. . Помимо своей поддерживающей активности в регенерации мышц, FAP могут принимать адипогенный или профибротический фенотип. Несмотря на высокую заболеваемость, не было изучено, активируют ли САП травматическое повреждение и последующие биомеханические изменения в скелетных мышцах и связанной с ними соединительной ткани после растяжения или разрыва ахиллова сухожилия, и как эти клетки способствуют накоплению жира в скелетных мышцах. .

Гипотезы:

1. Существует большое количество фибро-адипогенных предшественников (ФАП) с адипогенным паттерном в патологических скелетных мышцах после травмы мышечного растяжения и полного разрыва ахиллова сухожилия. Исследователи предполагают, что существует повышенное количество САП с адипогенными признаками уже в острой фазе после растяжения, но значительно большее количество в хронической стадии, а также в мышцах после разрыва ахиллова сухожилия.
2. Механические сигналы являются основным фактором фенотипического дрейфа FAP. Отсутствие механических стимулов инициирует принятие адипогенного пути у наивных FAP, тогда как наивные FAP, подвергнутые механическим раздражителям, сохранят свой недифференцированный фенотип.
3. Прилипание FAP к мягкому материалу активирует принятие адипогенного фенотипа, тогда как жесткий материал будет способствовать более фиброзному фенотипу у наивных FAP, выделенных из здоровых скелетных мышц.

Чтобы проверить это, исследователи возьмут небольшие образцы ткани из области повреждения либо в острой фазе (группа субъектов A), либо в хронической фазе (группа субъектов B) после растяжения, а также из мышечной ткани лиц, перенесших травму. полный разрыв ахиллова сухожилия по крайней мере за год до включения (группа С). Во всех трех группах исследователи также возьмут небольшой образец ткани из той же мышцы, что и поврежденная, на здоровой стороне. Кроме того, для сравнения клеточного состава и клеточного профиля между апоневрозом патологической скелетной мышцы и здоровой скелетной мышцей берется биопсия большего размера из контралатеральной здоровой латеральной широкой мышцы бедра.

Чтобы проверить важность механических раздражителей, изолированные мышечные клетки будут сортироваться с помощью сортировки клеток с активацией флуоресценции (FACS) и после этого культивироваться in vitro. Особое внимание исследователи уделяют культуре при статическом и динамическом напряжении и в состоянии денапряжения.

Альфа-уровень 0,05 будет считаться значимым. На основании предыдущих данных в каждую группу будет набрано по 10 участников, что позволит исследователям обнаружить предполагаемое удвоение FAP в поврежденных мышцах (первичный результат). Анализ мощности для основного результата дал n = 4 для каждой группы (α = 0,05, β=0,80, CV=72,4%), что исследователи считают клинически значимым. Исследователи планируют включить по 10 участников в каждую группу, чтобы получить достаточное количество биопсийного материала от 5 человек для секвенирования РНК отдельных ядер и 5 биопсий для сортировки флуоресцентно-активированных клеток и последующих исследований in vitro.