Accelerazione della guarigione ossea nelle donne in menopausa

Accelerazione della guarigione ossea nelle donne in menopausa

Avccelerazione guarigione ossea in pazienti anziani
Accelerazione guarigione ossea
Credito: Shutterstock

Le donne anziane guariscono le fratture ossee più lentamente degli uomini. Ora un team ha scoperto che una singola somministrazione localizzata di estrogeni a una frattura può accelerare la guarigione nei topi in postmenopausa. I risultati potrebbero avere implicazioni per il modo in cui le fratture nelle donne verranno trattate in futuro.

Oltre 250.000 fratture dell’anca si verificano ogni anno negli adulti di età pari o superiore a 65 anni negli Stati Uniti, tre quarti dei quali sono donne. Entro un anno, tra il 15 e il 36% dei pazienti con frattura dell’anca morirà. Sebbene sbalorditivo, il divario di genere non sorprende dato che più donne che uomini soffrono di osteoporosi, una malattia che indebolisce le ossa. Eppure, solo di recente la comunità scientifica ha spostato la propria attenzione sulla comprensione di questa differenza.

“La maggior parte della ricerca sulle cellule staminali viene condotta su animali maschi. C’è pochissima ricerca che sia stata effettivamente condotta sulle femmine”, ha affermato Charles Chan, Ph.D., membro della Wu Tsai Alliance, assistente professore di chirurgia presso la Stanford University e co- autore senior dell’articolo pubblicato il 30 ottobre su Nature Communications . “La ricerca è attesa da tempo, in particolare la questione del perché le donne guariscono in modo diverso dagli uomini”.

L’osso è un organo vivente che costruisce e ricostruisce costantemente i suoi tessuti. È anche noto che uomini e donne differiscono nel loro sistema immunitario e che il sistema immunitario di una persona deriva dal midollo osseo , il tessuto spugnoso che contiene le cellule staminali .

Quel pensiero ha portato Chan a indagare sulle cellule staminali come potenziale colpevole dei diversi esiti di guarigione. Per determinare se ci sono differenze nelle cellule staminali scheletriche negli uomini rispetto alle donne, Chan ha collaborato con il dottor George Yang, professore di chirurgia presso l’Università dell’Alabama a Birmingham e co-autore senior dello studio.

La loro intuizione ha avuto successo. Hanno scoperto che le cellule staminali scheletriche di topo e umane dipendono dagli estrogeni e che gli estrogeni regolano direttamente la proliferazione ossea a livello delle cellule staminali. Poiché gli estrogeni provengono tipicamente dalle ovaie, il team ha successivamente rimosso chirurgicamente le ovaie nei topi femmina per indurre uno stato simile alla menopausa. Hanno quindi somministrato estrogeni localizzati a un sito di frattura usando quella che è essenzialmente una pillola polverizzata che viene applicata direttamente sulla ferita.

Il team è stato in grado di ripristinare le cellule staminali scheletriche ai livelli basali e aumentare la guarigione nei topi senza ovaie. Sorprendentemente, il team ha dimostrato che gli estrogeni localizzati hanno anche salvato le cellule staminali scheletriche nei topi femmina in post-menopausa naturale. Tuttavia, le fratture nei topi maschi non hanno risposto alla somministrazione di estrogeni. È qui che entra in gioco il dimorfismo sessuale : gli estrogeni funzionano per le cellule staminali scheletriche femminili, ma non per i maschi.

“Si scopre che queste cellule staminali scheletriche maschili non esprimono lo stesso tipo di recettore degli estrogeni delle femmine”, ha aggiunto Chan. “Esprimono il recettore degli estrogeni 1, ma non 2.”

Mentre le iniezioni di estrogeni nelle donne in menopausa possono aiutare a costruire le loro ossa, gli estrogeni iniettati per via sistemica, piuttosto che localmente, danno origine a rischi come il cancro al seno , il cancro alle ovaie e altro ancora.

“Sapere che le cellule staminali scheletriche esprimono effettivamente i recettori stessi ci consente di trovare una strategia alternativa rispetto agli estrogeni sistemici per il trattamento delle fratture ossee “, ha affermato Chan. “Quindi ora se Nana cade e si rompe i fianchi, possiamo rimettere insieme il suo bacino e localmente rilasceremo degli estrogeni per far guarire l’osso.”

I risultati del team potrebbero un giorno aiutare le donne che soffrono di fratture e osteoporosi, nonché informare gli interventi chirurgici di riaffermazione di genere e gli interventi di implantologia dentale. Chan e il suo team sperano di iniziare presto gli studi clinici.

“Tutto questo è molto eccitante”, ha detto Chan. “Penso che le cellule staminali saranno la chiave per permetterci di ottimizzare la guarigione nei pazienti”.

 

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Un nuovo studio mostra come aumentare la rigenerazione muscolare e ricostruire i tessuti

Un nuovo studio mostra come aumentare la rigenerazione muscolare e ricostruire i tessuti

 

Un nuovo studio mostra come aumentare la rigenerazione muscolare e ricostruire i tessuti

Uno dei tanti effetti dell’invecchiamento è la perdita di massa muscolare, che contribuisce alla disabilità nelle persone anziane. Per contrastare questa perdita, gli scienziati del Salk Institute stanno studiando modi per accelerare la rigenerazione del tessuto muscolare, utilizzando una combinazione di composti molecolari comunemente usati nella ricerca sulle cellule staminali.

In uno studio pubblicato il 25 maggio 2021, su Nature Communications , i ricercatori hanno dimostrato che l’uso di questi composti ha aumentato la rigenerazione delle cellule muscolari nei topi attivando i precursori delle cellule muscolari, chiamati progenitori miogenici. Sebbene sia necessario più lavoro prima che questo approccio possa essere applicato negli esseri umani, la ricerca fornisce informazioni sui meccanismi sottostanti relativi alla rigenerazione e alla crescita muscolare e potrebbe un giorno aiutare gli atleti e gli adulti che invecchiano a rigenerare i tessuti in modo più efficace.

“La perdita di questi progenitori è stata collegata alla degenerazione muscolare legata all’età”, afferma il professor Salk Juan Carlos Izpisua Belmonte, autore senior dell’articolo. “Il nostro studio scopre fattori specifici che sono in grado di accelerare la rigenerazione muscolare, oltre a rivelare il meccanismo con cui ciò è avvenuto”.

I composti utilizzati nello studio sono spesso chiamati fattori Yamanaka dal nome dello scienziato giapponese che li ha scoperti. I fattori Yamanaka sono una combinazione di proteine ​​(chiamate fattori di trascrizione ) che controllano il modo in cui il DNA viene copiato per la traduzione in altre proteine. Nella ricerca di laboratorio, vengono utilizzati per convertire cellule specializzate, come le cellule della pelle, in più cellule simili alle cellule staminali che sono pluripotenti, il che significa che hanno la capacità di diventare molti diversi tipi di cellule.

“Il nostro laboratorio ha precedentemente dimostrato che questi fattori possono ringiovanire le cellule e promuovere la rigenerazione dei tessuti negli animali vivi “, dice il primo autore Chao Wang, un borsista post-dottorato nel laboratorio Izpisua Belmonte. “Ma come questo accade non era noto in precedenza.”

La rigenerazione muscolare è mediata dalle cellule staminali muscolari, chiamate anche cellule satellite. Le cellule satellite si trovano in una nicchia tra uno strato di tessuto connettivo (lamina basale) e fibre muscolari (miofibre). In questo studio, il team ha utilizzato due diversi modelli murini per individuare i cambiamenti specifici delle cellule staminali muscolari o specifici di nicchia in seguito all’aggiunta di fattori Yamanaka. Si sono concentrati sui topi più giovani per studiare gli effetti dei fattori indipendentemente dall’età.

Nel modello specifico di myofiber, hanno scoperto che l’aggiunta dei fattori Yamanaka ha accelerato la rigenerazione muscolare nei topi riducendo i livelli di una proteina chiamata Wnt4 nella nicchia, che a sua volta ha attivato le cellule satellite. Al contrario, nel modello specifico della cellula satellite, i fattori Yamanaka non hanno attivato le cellule satellite e non hanno migliorato la rigenerazione muscolare, suggerendo che Wnt4 svolge un ruolo vitale nella rigenerazione muscolare.

Secondo Izpisua Belmonte, che detiene la cattedra Roger Guillemin, le osservazioni di questo studio potrebbero eventualmente portare a nuovi trattamenti mirando a Wnt4.

“Il nostro laboratorio ha recentemente sviluppato nuove tecnologie di modifica genetica che potrebbero essere utilizzate per accelerare il recupero muscolare dopo un infortunio e migliorare la funzione muscolare”, afferma. “Potremmo potenzialmente utilizzare questa tecnologia per ridurre direttamente i livelli di Wnt4 nel muscolo scheletrico o per bloccare la comunicazione tra Wnt4 e le cellule staminali muscolari “.

I ricercatori stanno anche studiando altri modi per ringiovanire le cellule, compreso l’uso dell’mRNA e dell’ingegneria genetica. Queste tecniche potrebbero eventualmente portare a nuovi approcci per stimolare la rigenerazione dei tessuti e degli organi .

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Alcune cellule del sangue hanno una origine sorprendente: l’intestino

Alcune cellule del sangue hanno una origine sorprendente:  l’intestino

L’intestino umano può fornire fino al 10% delle cellule del sangue in circolazione dal suo stesso serbatoio di cellule staminali ematopoietiche, un nuovo sorprendente studio condotto da ricercatori della Columbia University del Vagelos College of Physicians and Surgeons.

Gli scienziati avevano precedentemente pensato che le cellule del sangue venissero create esclusivamente nel midollo osseo da una speciale popolazione di cellule staminali ematopoietiche.

Perchè è importante

Il trapianto intestinale è l’unica opzione a lungo termine per i pazienti con il morbo di Crohn e altre malattie se il loro intestino collassa. Ma alti tassi di rigetto e complicanze potenzialmente fatali derivanti dall’immunosoppressione hanno limitato il successo del trapianto intestinale umano.

Quando una persona riceve un organo trapiantato, il sistema immunitario spesso riconosce il nuovo organo come estraneo e lo distrugge. Potenti farmaci immunosoppressivi riducono queste risposte, ma questo rende il paziente molto più suscettibile alle infezioni e ad altre complicazioni.

In che modo le cellule del sangue del donatore aiutano il trapianto?

L’analisi dei globuli bianchi circolanti in pazienti dopo un trapianto intestinale suggerisce che le cellule derivate dall’intestino donato siano maturate e istruite nel ricevente per essere tolleranti ai propri tessuti del ricevente. Allo stesso modo, i globuli bianchi prodotti dal ricevente dopo il trapianto possono essere educati a tollerare il tessuto donato.

“Stiamo dimostrando chiaramente che c’è un cross-talk immunologico tra i due gruppi di cellule del sangue che protegge il trapianto dal sistema immunitario del paziente e protegge il paziente dal trapianto”, afferma Sykes.

Le cellule staminali ematopoietiche nell’intestino sono infine sostituite da un flusso proveniente dal ricevente, che è quello che i ricercatori hanno trovato.

Come l’individuazione potrebbe migliorare il trapianto

Poiché i pazienti con più cellule del sangue del donatore avevano tassi di rigetto di organo più bassi, i risultati indicano nuove strategie per la gestione del trapianto di organi.

Il serbatoio intestinale di cellule staminali emopoietiche è stato scoperto quando i ricercatori, guidati da Megan Sykes, MD, direttore del Columbia Center for Translational Immunology, hanno notato che il sangue dei pazienti che avevano ricevuto trapianti intestinali conteneva cellule del donatore. I ricercatori hanno rintracciato le cellule del sangue del donatore alla loro fonte: le cellule staminali ematopoietiche nell’intestino donato.

Anche le cellule del sangue create dalle cellule nell’intestino del donatore possono essere benefiche per il ricevente del trapianto . Più cellule del sangue dei donatori erano in circolazione, meno era probabile che rifiutassero i loro trapianti.

“È possibile che i pazienti con un alto livello di cellule donatrici non possano richiedere la stessa immunosoppressione che stanno ricevendo”, afferma Sykes, “e ridurre l’immunosoppressione potrebbe migliorare i risultati”.

L’impianto di organi trapiantati con cellule staminali ematopoietiche aggiuntive dal donatore può anche aumentare il cross-talk tra donatore e ricevente e aumentare la tolleranza del trapianto.

“Ciò potrebbe migliorare notevolmente la vita dei pazienti sottoposti a trapianto “, afferma Sykes. “Il nostro obiettivo finale è quello di ottenere la tolleranza immunitaria, che ci permetterebbe di eliminare completamente l’immunosoppressione e di sottoporre l’innesto a essere trattato dal paziente.” Questo è davvero il Santo Graal. ”

Qual’è la prossima tappa

I ricercatori stanno pianificando uno studio che cercherà di aumentare il numero di cellule staminali ematopoietiche erogate durante il trapianto intestinale, portando eventualmente a livelli più alti di cellule del sangue del donatore in circolazione, tolleranza immunitaria e una ridotta necessità di farmaci immunosoppressivi.

Altri tipi di trapianti possono beneficiare di interventi simili, anche per organi che non sembrano trasportare i propri serbatoi di cellule staminali ematopoietiche.

Avvertenze

Questo studio ha analizzato 21 pazienti che avevano ricevuto trapianti intestinali.

Sebbene il ritrovamento di una nuova popolazione di cellule staminali ematopoietiche sia eccitante, non giustifica ancora cambiamenti nell’attuale standard di cura.

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