Prostaglandina E2 reactivează celulele stem musculare îmbătrânite și redă capacitatea de regenerare a mușchilor

Îmbătrânirea populației, în special în țările dezvoltate, aduce cu sine o creștere semnificativă a fragilității fizice și a incapacității funcționale, afectând calitatea vieții vârstnicilor. Un factor-cheie în această degradare este pierderea progresivă a masei și forței musculare, cunoscută sub denumirea de sarcopenie, care reduce mobilitatea, crește riscul de căderi și spitalizări și contribuie la apariția unor afecțiuni asociate precum osteoporoza, insuficiența cardiacă sau declinul cognitiv.
Un studiu publicat în Cell Stem Cell de cercetători de la Sanford Burnham Prebys și Universitatea Stanford arată că prostaglandina E2 (PGE2) – un compus lipidic natural – poate inversa disfuncția celulelor stem musculare îmbătrânite și restaura capacitatea de regenerare a țesutului muscular. Descoperirea oferă o nouă cale terapeutică pentru contracararea sarcopeniei și recuperarea funcțională după leziuni musculare la vârstnici.

Celulele stem musculare sunt esențiale pentru menținerea și regenerarea mușchilor pe parcursul vieții. Odată cu vârsta, aceste celule suferă modificări intrinseci și epigenetice care le compromit viabilitatea, capacitatea de autoreînnoire și potențialul regenerativ. În paralel, microambientul muscular îmbătrânit afectează expresia receptorilor și semnalizarea celulară, accentuând disfuncțiile.

Prostaglandina E2 este cunoscută ca parte a răspunsului acut la leziuni musculare, acționând prin receptorul EP4 pentru a activa MuSC-urile tinere. Cercetările anterioare au arătat că inhibarea sintezei de PGE2 prin antiinflamatoare reduce semnificativ regenerarea musculară. Odată cu înaintarea în vârstă, nivelurile de PGE2 în mușchi scad din cauza activității crescute a enzimei 15-hidroxiprostaglandin dehidrogenază (15-PGDH), denumită simbolic „gerozimă”, ceea ce contribuie la declinul capacității regenerative.

Despre studiu

Cercetătorii au investigat modul în care PGE2 poate restabili funcționalitatea celulelor stem musculare îmbătrânite. Studiul a inclus următoarele etape și metode:

• Administrarea PGE2 într-o formă stabilă la șoareci vârstnici, după inducerea unei leziuni musculare sau în combinație cu exerciții fizice (alergare descendentă).
• Evaluarea funcțională: Masa musculară și forța șoarecilor tratați cu PGE2 au crescut comparativ cu martorii netratați.
• Analize moleculare multiomice, inclusiv transcriptomică și epigenomică (ATAC-seq) la nivel unicelular, au arătat modificări semnificative ale profilului de expresie genică și al accesibilității cromatinei.
• Modelare prin inteligență artificială (ChromBPNet) pentru a identifica factori de transcripție implicați în restaurarea epigenetică.

Studiul a demonstrat că:

• Celulele stem musculare îmbătrânite prezintă expresie redusă a receptorului EP4 și semnalizare scăzută a proteinei CREB fosforilate.
• După tratamentul cu PGE2, accesibilitatea cromatinei la nivelul motivelor CRE și E-box a crescut, în timp ce activitatea asociată cu factorul AP1, crescută în îmbătrânire, a fost suprimată.
• Celulele stem musculare îmbătrânite tratate cu PGE2 au reintrat în ciclul celular, au evitat moartea celulară și au menținut o capacitate regenerativă crescută chiar și după transplant.
• Un singur tratament cu PGE2 a avut efecte pe termen lung asupra funcției stem celulare.

Rezultate principale

• Restaurarea semnalizării PGE2-EP4 a permis depășirea blocajului mitotic și a angajamentului precoce spre diferențiere observate în celulele stem musculare îmbătrânite.
• Expunerea tranzitorie la PGE2 a reprogramat traseele epigenetice și transcriptomice, resetând celulele stem la un profil funcțional asemănător celor tinere.
• Creșterea forței musculare după exerciții fizice combinate cu tratament PGE2 a fost semnificativă, demonstrând efectul de regenerare intrinsecă a țesutului.
• Capacitatea de autoreînnoire a celulelor stem a fost restaurată chiar și în microambientul îmbătrânit, ceea ce indică o inversare a trăsăturilor senescente.

Concluzii și perspective

Acest studiu demonstrează că prostaglandina E2 poate acționa ca o terapie regenerativă eficientă, reprogramând celulele stem musculare îmbătrânite și restabilind funcțiile pierdute odată cu vârsta. Impactul este deosebit prin faptul că o singură doză de tratament are efecte de durată asupra regenerării musculare și a forței fizice.

Pe termen lung, această abordare ar putea fi extinsă și altor țesuturi afectate de îmbătrânire, precum fibrele musculare, neuronii motori, intestinele sau ficatul, în condițiile în care PGE2 este implicată în procese regenerative diverse.

Obiectivul final al acestei linii de cercetare este de a îmbunătăți calitatea vieții persoanelor în vârstă, oferind o strategie terapeutică viabilă pentru prevenirea și tratarea sarcopeniei.