La capacità di rigenerazione del muscolo dipende dalle cellule satelliti, le cellule staminali adulte del muscolo, che in seguito a un danno si attivano, proliferano, differenziano, ed infine riparano il tessuto. Dopo l'attivazione alcune cellule satelliti si autorinnovano al fine di mantenere la riserva di staminali del muscolo. In alcuni contesti patologici, come nella Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD) e durante l'invecchiamento, il processo dell'autorinnovamento risulta compromesso, e di conseguenza anche l'efficienza della rigenerazione muscolare diminuisce. Studi precedenti del nostro laboratorio hanno mostrato che l'assenza o l'inibizione della Protein Chinasi C Theta (PKC¿), in un modello murino di DMD (mdx), modula la qualità dell'infiltrato infiammatorio, portando a una riduzione del danno muscolare1,2. A fronte di tale riduzione, è stato pero osservato che la rigenerazione viene migliorata, anche in fasi avanzate della patologia, suggerendo che l'assenza della PKC¿ possa avere un effetto benefico anche sul mantenimento del compartimento staminale. La PKC¿ influenza molti aspetti della crescita e dell'omeostasi muscolare, ma il suo ruolo nelle cellule satelliti non è stato indagato. Nostri risultati preliminari suggeriscono che la PKC possa regolare l'autorinnovamento delle cellule satelliti, e di conseguenza anche la riserva di staminali nel muscolo. 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 espandere la riserva di cellule satelliti e la loro funzione in contesti patologici.
1. Marrocco V et al. EBiomedicine 16:150-161, 2017.
2. Lozanoska-Ochser B et al. J Pathol. 244(3):323-33, 2018.
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, si autorinnovano, e infine differenziano per riparare il tessuto. Questi processi sono finemente regolati da fattori intrinseci ed estrinseci alle cellule satelliti. Nel nostro laboratorio abbiamo identificato la PKC¿ come un potenziale fattore tra questi. Questa proteina infatti, come abbiamo osservato, è espressa nelle cellule satelliti durante le fasi di quiescenza e attivazione, per poi diminuire progressivamente durante la proliferazione e il differenziamento. Nelle cellule satelliti la PKC¿ sembra regolare in particolare il processo di autorinnovamento, come suggeriscono i nostri risultati preliminari. Nel modello murino PKC¿-/- infatti abbiamo osservato un¿espansione nella riserva di cellule staminali quiescenti, dopo un danno muscolare acuto. L'inibizione di PKC¿ quindi potrebbe essere di beneficio per quelle patologie in cui si osserva un depauperamento della riserva di cellule satelliti. Una fra queste è la DMD, dove a causa di mutazioni nel gene della distrofina il muscolo degenera e va in contro all¿instaurarsi di infiammazione cronica. I continui cicli di degenerazione e rigenerazione a cui il muscolo distrofico è sottoposto, portano a un costante reclutamento della popolazione staminale, che con il tempo si esaurisce.
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 muscolare4,5. In un contesto patologico come questo quindi, l'inibizione farmacologica della PKC¿ potrebbe avere una doppia valenza, riducendo l'infiammazione da un lato, e aumentando l'autorinnovamento delle cellule satelliti dall'altro.
Un altro contesto patologico in cui sono stati osservati difetti nel compartimento delle cellule satelliti è il muscolo di soggetti anziani. In questo caso sia fattori esterni legati al microambiente, che interni alle cellule satelliti, portano a un depauperamento della riserva di cellule staminali, con una conseguente riduzione nella capacità di rigenerazione. Anche in questo caso, il trattamento con farmaci che facilitino la divisione simmetrica delle cellule satelliti e quindi l'autorinnovamento, potrebbe essere d'aiuto per prevenire la perdita delle staminali.
I nostri risultati ottenuti nei topi PKC¿-/- sono molto incoraggianti, ma per comprendere l'applicabilità di questo modello in un contesto clinico è necessario analizzare quello che accade in seguito all'inibizione farmacologia di PKC¿. Come descritto negli obiettivi, lo scopo di questo studio è investigare la possibilità di espandere la riserva di staminali del muscolo inibendo la PKC¿ per un breve periodo in seguito a un danno muscolare, senza compromettere la rigenerazione.
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.Inoltre nei nostri lavori precedenti l'utilizzo del C20 per brevi periodi di tempo non ha mostrato nessun effetto collaterale grave nei topi trattati.
In conclusione, l'inibizione farmacologica di PKC¿ potrebbe essere una strategia terapeutica promettente per aumentare l'autorinnovamento delle cellule satelliti.