L¿abilità del muscolo scheletrico di rigenerare in seguito a un danno dipende dalla capacità delle cellule satelliti (SCs), le cellule staminali adulte del muscolo, di proliferare, differenziare, e alla fine riparare il danno. Allo stesso tempo una parte di queste cellule deve andare in contro ad auto-rinnovamento, per preservare la riserva di cellule staminali. La funzione delle SCs declina in alcuni contesti patologici, come nella Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD). Infatti, è stato suggerito che l¿esaurimento della riserva di SCs e/o difetti nella capacità di auto-rinnovamento, contribuiscono alla riduzione di rigenerazione caratteristica di questa patologia. Nostri studi precedenti hanno dimostrato che l¿assenza o l¿inibizione delle Protein Chinasi C Theta (PKC¿) in un modello animale di distrofia muscolare (topo mdx), modula quali-quantitativamente l¿infiltrato infiammatorio, riducendo il danno muscolare. Tale riduzione è però accompagnata da un miglioramento della capacità rigenerativa, anche in fasi avanzate della patologia, suggerendo un effetto positivo anche nel compartimento staminale. La PKC¿ influenza molti aspetti della crescita e dell¿omeostasi del muscolo, tuttavia il suo ruolo nelle SCs ancora è sconosciuto. Nostri risultati preliminari suggeriscono che questa proteina possa avere un ruolo anche nel mantenimento della riserva di cellule satelliti, e nella regolazione del loro autorinnovamento. Utilizzando il modello animale mancante della PKC¿ (PKC¿-/-), o la sua inibizione farmacologica in topi WT, intendiamo verificare se la PKC¿ possa essere proposta come bersaglio per migliorare la funzione delle SCs in contesti patologici. In particolare, intendiamo verificare se l¿effetto positivo osservato sulla capacità rigenerativa in assenza di PKC¿, dipenda da un suo ruolo diretto nella attivazione, proliferazione o differenziamento delle SCs, oppure da un ruolo indiretto mediato dalle cellule infiammatorie.
Il corretto funzionamento delle cellule satelliti è fondamentale affinché la rigenerazione muscolare sia efficiente. Nel muscolo sano, in seguito a danno, le cellule satelliti escono dallo stato di quiescenza, si attivano, proliferano e infine differenziano per riparare il tessuto. Laddove c¿è un difetto nella funzionalità delle cellule staminali, come nel muscolo anziano o in quello distrofico, la rigenerazione risulta compromessa. Nel muscolo distrofico, lo stato di infiammazione cronica che si instaura a causa della continua necrosi, rende il microambiente sfavorevole all¿attività delle satelliti. Inoltre i continui cicli di degenerazione e rigenerazione portano a un costante reclutamento della popolazione staminale, che con il tempo si esaurisce. A ciò si aggiunge il difetto nel selfrenewal, che contribuisce al depauperamento delle cellule satelliti. Più recentemente è stato dimostrato che le cellule satelliti mdx possiedono difetti intrinseci, dovuti all¿assenza della distrofina, che causerebbe un¿alterazione nella divisione asimmetrica, portando a una riduzione nel numero di progenitori miogenici, e dunque a inefficiente rigenerazione (1).
L¿unica terapia risolutiva per la DMD è la terapia genica. Tuttavia, i problemi associati a questa terapia sono numerosi. Il trattamento attuale consiste nella somministrazione di glucocorticoidi, antinfiammatori generali che però a lungo andare sono associati a gravi effetti collaterali. La terapia farmacologica ideale dovrebbe agire sia sulla componente infiammatoria, sia sulle cellule satelliti, per rallentare il più possibile il decorso della patologia. Studi recenti hanno individuato alcune vie di segnalazione che potrebbero essere colpite farmacologicamente per migliorare la funzione delle satelliti. Ad esempio l¿inibizione della via di JAK/STAT (2), o di p-38 (3), porterebbero a una promozione della divisione simmetrica e asimmetrica rispettivamente, portando in entrambi i casi a un miglioramento del selfrenewal. A queste terapie dovrebbero essere associati poi eventualmente farmaci antinfiammatori. Nel nostro laboratorio abbiamo già dimostrato come l¿inibizione della PKC¿ sia in grado di ridurre tutte le componenti del sistema infiammatorio infiltranti il muscolo distrofico. Questo effetto è principalmente legato all¿inibizione del reclutamento dei Linfociti T, dove la PKC¿ regola l¿attivazione e la sopravvivenza. A questo si associa anche una riduzione della necrosi, della fibrosi, e un miglioramento nella performance muscolare (4,5). Inoltre l¿assenza di PKC¿ sembrerebbe anche agire sulle cellule satelliti, aumentando il self-renewal, e quindi contrastando il depauperamento della riserva di staminali. Come conseguenza i topi mdx PKC¿-/- mostrano un miglioramento nella capacità rigenerativa anche in fasi avanzate della patologia, quando i difetti nella rigenerazione sono più evidenti. Lo scopo di questo progetto è quello di capire in che modo l¿assenza/inibizione di PKC¿ agisca sulle cellule satelliti, sia direttamente che indirettamente. In questo studio abbiamo osservato che il pool di cellule satelliti non cambia in condizioni fisiologiche nel muscolo PKC¿-/-, tuttavia dopo induzione di danno muscolare, a rigenerazione completata, esso risulta significativamente incrementato rispetto ai WT. Risultati preliminari suggeriscono che possa esserci un effetto diretto, in quanto la PKC¿ è espressa dalle satelliti. Inoltre gli esperimenti sulle miofibre in vitro hanno mostrato che il numero di cellule che tornano quiescenti è maggiore nelle fibre PKC¿-/-, e che la via di segnalazione coinvolta nell¿aumento del self-renewal potrebbe essere quella di Notch. Gli effetti indiretti potrebbero essere invece legati al microambiente modificato del muscolo PKC¿-/-. Per capire quali possano essere verrà analizza la componente infiammatoria nel muscolo PKC¿-/- rigenerante, e verrà studiato il crosstalk tra le cellule infiammatorie e le satelliti.
Precedentemente è stato dimostrato che l¿inibizione della PKC¿ è efficace nel trattamento di patologie che richiedono una modulazione della risposta immunitaria, e contemporaneamente mantiene inalterata la risposta contro i patogeni. L¿uso di inibitori di PKC¿ potrebbe inoltre avere meno effetti collaterali dei glucocorticoidi, in quanto agiscono selettivamente sui linfociti T. Nella distrofia muscolare gli inibitori di PKC¿ potrebbero avere il vantaggio di sommare alla modulazione della risposta immunitaria l¿effetto positivo sulle cellule satelliti. Ulteriori studi saranno comunque necessari per capire quali possano essere gli eventuali effetti collaterali.
1. Dumont A et al. NPJ Regen Med 1:16006, 2016.
2. Price FD et al. Nat Med 20(10):1174-81, 2014.
3. Troy A et al. Cell Stem Cell 11:541¿553, 2012.
4. Marrocco V et al. EBiomedicine 16:150-161, 2017.
5. Lozanoska-Ochser B et al. J Pathol. 244(3):323-33, 2018.