Onderzoekers ontdekken eiwit dat spierherstel stimuleert
Onderzoekers uit de groepen van Jeroen Bakkers (Hubrecht Institute/UMC Utrecht) en Peter Currie (Monash University, Australia) ontdekten een eiwit dat spierstamcellen aanzet tot delen en daarmee tot genezing. De introductie van dit natuurlijk voorkomende eiwit in muizen met ernstige spierschade leidde tot volledige regeneratie van spieren en de terugkeer van normale beweging na ernstig spiertrauma. Deze ontdekking kan in de toekomst leiden tot een sneller herstel van spierblessures of spierziekten. De studie is op 10 februari gepubliceerd in Nature.
Wanneer we een spier scheuren, repareren de stamcellen in de spier de schade. We zien dit niet alleen bij ernstige spierziekten, zoals spierdystrofie, maar ook in ons dagelijks leven wanneer we een spier verrekken. Ook als we ouder en kwetsbaarder worden, verliezen we veel van onze spieren en lijken spierstamcellen niet meer zo goed te werken. Spierstamcellen zijn de onzichtbare motoren die zorgen voor de groei en het herstel van weefsel na zulke verwondingen. Het is echter enorm moeilijk om deze cellen in het lab te laten groeien en ze te gebruiken om beschadigde spieren te herstellen.
Spierregeneratie
Onderzoekers uit de groepen van Jeroen Bakkers, groepsleider bij het Hubrecht Instituut, en Peter Currie, directeur van het Australian Regenerative Medicine Institute van Monash University in Melbourne hebben nu een stof ontdekt die ervoor zorgt dat spierstamcellen zich vermenigvuldigen en genezen. De introductie van dit natuurlijk voorkomende eiwit in muizen met ernstige spierschade leidde tot volledige regeneratie van spieren en de terugkeer van normale beweging na ernstig spiertrauma.
Knuffelende stamcellen
Door in de zebravis de cellen te bestuderen die naar een spierblessure stromen, identificeerden de wetenschappers een groep immuuncellen, zogenoemde macrofagen, die een rol leken te spelen bij de regeneratie van spierstamcellen. “Wat we zagen waren macrofagen die letterlijk de spierstamcellen knuffelden, waarna de stamcellen zich begonnen te vermenigvuldigen. Zodra dit proces in gang was gezet, knuffelden de macrofagen de volgende spierstamcel. Al snel genas de wond,” vertelt Currie.
Macrofagen vervangen
Macrofagen zijn de cellen die naar elke verwonding of infectieplaats in het lichaam stromen, rotzooi opruimen en genezing bevorderen. “Zij zijn de opruimploeg van het immuunsysteem”, zegt Currie. Verder onderzoek wees uit dat de “knuffelende” macrofagen een stof uitscheiden die NAMPT heet. Door de macrofagen uit de zebravis te verwijderen en NAMPT aan het aquariumwater toe te voegen, ontdekten de wetenschappers dat NAMPT de spierstamcellen konden stimuleren om te groeien en te genezen. Experimenten waarbij een hydrogelpleister met NAMPT op muizen met ernstige spierschade werd geplaatst leidden tot een aanzienlijk herstel van de beschadigde spier. De onderzoekers zijn nu in gesprek met een aantal biotech-bedrijven om klinische onderzoeken naar het effect van NAMPT als behandeling voor spierziektes en -letsel op te zetten.
Vruchtbare samenwerking
“Dit was een zeer vruchtbare samenwerking tussen Monash University en het Hubrecht Instituut en het is erg spannend om te zien dat macrofagen zo’n belangrijke rol spelen tijdens de regeneratie van skeletspieren,” zegt Jeroen Bakkers, groepsleider bij het Hubrecht Instituut en een van de auteurs van de publicatie. Phong Nguyen, een van de andere onderzoekers van het project, voegt eraan toe: “We gebruiken onze spieren elke dag, bij eenvoudige taken, zoals uit bed komen, maar ook bij intensievere activiteiten zoals sporten. Deze activiteiten kunnen kleine tot grote verwondingen veroorzaken en het is geruststellend om te weten dat de andere cellen in ons lichaam deze spierstamcellen helpen om hun werk te doen.” Macrofagen spelen ook een belangrijke rol tijdens de regeneratie van het hart, wat uitgebreid wordt bestudeerd in de Bakkers groep. “Dit werk kan ook bijdragen aan meer kennis over de rol van macrofagen in het hart,” besluit Bakkers.
Publicatie
Macrophages provide a transient muscle stem cell niche via NAMPT secretion. Dhanushika Ratnayake, Phong D. Nguyen, Fernando J. Rossello, Verena C. Wimmer, Jean L. Tan, Laura A. Gavlis, Ziad Julier, Alasdair J. Wood, Thomas Boudier, Abdulsalam I. Isiaku, Silke Berger, Viola Oorschot, Carmen Sonntag, Kelly L. Rogers, Christophe Marcelle, Graham J. Lieschke, Mikaël M. Martino, Jeroen Bakkers & Peter D. Currie. Nature (2021).
Jeroen Bakkers is groepsleider bij het Hubrecht Instituut en hoogleraar Moleculaire Cardiogenetica aan het UMC Utrecht.
Peter Currie is hoogleraar en wetenschappelijk directeur van het Australian Regenerative Medicine Instituut aan Monash University in Melbourne, Australië.