La Proteina Chinasi C-theta (PKC¿) è una serina-treonina chinasi espressa sia nelle cellule emopoietiche che nel tessuto muscolare, dove regola la crescita, l¿omeostasi e il differenziamento delle fibre muscolari. Abbiamo precedentemente dimostrato che la sua assenza o inibizione farmacologica in un modello murino di Distrofia Muscolare di Duchenne (il topo mdx), porta a una significativa riduzione del danno muscolare, associata alla riduzione dell¿infiammazione e al mantenimento della rigenerazione muscolare. Questo miglioramento è principalmente dovuto alla modulazione della risposta immunitaria nel muscolo, tuttavia, risultati preliminari suggeriscono che dipenda, in parte, anche da un miglioramento del mantenimento della riserva di cellule satelliti, e del loro autorinnovamento, processi alterati nel muscolo distrofico. Allo scopo di verificare se e come la PKC¿ medi segnali intracellulari coinvolti in tali processi, ci proponiamo di:
1. studiare il ruolo della PKC¿ nella regolazione dell¿attivazione, della specificazione e dell¿autorinnovamento delle cellule satelliti, isolate da muscolo di topi WT o knock out per PKC¿;
2. studiare gli effetti dell¿assenza/inibizione di PKC¿ nelle cellule satelliti isolate da topi distrofici.
I risultati di questi esperimenti ci consentiranno di verificare se gli effetti positivi osservati nel mantenimento della capacità rigenerativa del muscolo distrofico dipendano esclusivamente dalla modulazione dell¿ambiente, che favorisce l¿attività delle cellule satelliti, o anche da una attività intrinseca della proteina nelle cellule stesse.
Il muscolo scheletrico, in condizioni normali, ha una considerevole capacità di rigenerare. Questa abilità è conferita dalle cellule staminali muscolari, le cellule satelliti, che in risposta a un danno si attivano, proliferano e differenziano per riparare il danno. Al contempo alcune di queste si autorinnovano per mantenere una riserva di staminali muscolari (12). Secondo alcuni studi, nella Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD), una malattia genetica rara, questo processo è alterato. In questa patologia l'assenza della proteina distrofina causa un continuo danno muscolare, che porta a un alternarsi di cicli di degenerazione e rigenerazione, che esauriscono precocemente la riserva di staminali del muscolo. Questo, insieme al difetto dell'autorinnovamento, sono presumibilmente i motivi alla base della perdita della capacità di rigenerazione del muscolo distrofico (13). In contrasto con la teoria dell'esaurimento delle satelliti, alcuni studi riportano che il numero di cellule Pax7+ in realtà aumenta nei topi mdx, rispetto ai WT. Secondo questi studi, la perdita della capacità di rigenerazione non sarebbe da attribuire solo alla riduzione del numero di staminali (14). Tuttavia, nonostante questi risultati contrastanti, molti ricercatori concordano ormai sul fatto che la DMD sia anche una patologia delle cellule staminali. In un lavoro infatti è stato dimostrato che la stimolazione dell'espansione delle satelliti, attraverso la somministrazione temporanea di un inibitore di STAT3 in topi mdx, migliora significativamente la capacità rigenerativa del muscolo (15). Questo sottolinea l'importanza di intervenire anche sul compartimento staminale per migliorare il fenotipo distrofico. Ovviamente solo la correzione del difetto genetico sarebbe in grado di risolvere la patologia, ma in attesa di cure risolutive, le terapie più efficaci dovrebbero agire su più aspetti della distrofia. Il trattamento ad oggi disponibile si basa sulla somministrazione di glucocorticoidi, antinfiammatori generali che causano numerosi effetti collaterali, e non intervengono sulla perdita della capacità di rigenerazione.
A tal proposito risultati preliminari del nostro laboratorio hanno mostrato che, in seguito a induzione di un danno muscolare, la capacità di rigenerazione del muscolo distrofico migliora in assenza di PKC¿, anche in fasi avanzate della patologia. Un'analisi preliminare delle vie di segnalazione molecolari ha mostrato che le cellule satelliti isolate da topi mdx PKC¿-/- esprimono livelli più alti di Notch1 e Pax7, due regolatori cruciali della quiescenza e dell'autorinnovamento, rispetto alle satelliti isolate da topi mdx. Inoltre anche il numero delle cellule satelliti Pax7+ risulta essere maggiore nel muscolo mancante di PKC¿. Questi risultati suggeriscono che la riserva di staminali e la capacità di autorinnovamento potrebbero essere preservate nel muscolo distrofico in assenza di PKC¿, e questo potrebbe essere alla base del miglioramento osservato nella capacità rigenerazione. Il nostro gruppo ha già dimostrato che l'assenza o l'inibizione di PKC¿ nel topo mdx, durante la fase acuta della distrofia, migliora significativamente il quadro patologico. In assenza di PKC¿, o in seguito al trattamento di due settimane con il C20, un inibitore altamente specifico, si osserva infatti una significativa riduzione del danno muscolare, associata a una riduzione dell'infiltrato infiammatorio, e al mantenimento della rigenerazione muscolare. Anche la performance muscolare migliora,e risulta correlata alla conservazione dell'integrità tissutale. Questi effetti, come abbiamo dimostrato, sono primariamente dovuti all'attività immunoregolatoria dell'inibizione o assenza di PKC¿ (5),(6). L'effetto sulle cellule satelliti quindi, potrebbe agire parallelamente a quest'ultimo, rallentando ulteriormente la progressione della patologia, soprattutto nelle fasi più avanzate.
Lo scopo di questo lavoro sarà quindi quello di approfondire una delle vie coinvolte nel differenziamento delle cellule satelliti, e probabilmente anche nel loro autorinnovamento, ovvero quella di PKC¿, e di studiare gli eventuali effetti diretti che la sua assenza o inibizione causano sull'attività delle cellule satelliti. Questi effetti saranno poi valutati nel modello murino mdx, in fasi avanzate della patologia, al fine di testare eventuali benefici, e auspicare ad identificare farmaci più efficaci di quelli attualmente disponibili.
12. Almada AE et al. Nat Rev 17:267-279, 2016.
13. Morgan JE et al. Expl Cell Res 316:3100-3108, 2010.
14.Kottlors M et al. Cell Tissue Res 340:541¿548, 2010.
15.Tierney MT et al. Nat Med 20(10):1182-1186, 2014.