Odkrywanie tajemnic angiogenezy wywołanej wysiłkiem fizycznym
Wszyscy wiedzą, że ćwiczenia fizyczne są zdrowe i dobrze wpływają na organizm. Ale czy wiedzą także, że podczas biegania, jazdy na rowerze czy gry w koszykówkę, tworzą się nowe naczynia krwionośne? „Mięśnie w ruchu potrzebują więcej krwi, a żeby mogła do nich dotrzeć tworzą dodatkowe naczynia krwionośne, proces ten zwany jest angiogenezą”, mówi Katrien De Bock, profesor prowadząca badania dotyczące ćwiczeń i zdrowia na Politechnice Federalnej w Zurychu. „W zasadzie wysiłek fizyczny jest jedną z niewielu sytuacji fizjologicznych, w których powstają funkcjonalne naczynia krwionośne”. Angiogeneza jest bardzo ważną funkcją organizmu, ale wiemy zaskakująco mało o związanych z nią podstawowych mechanizmach molekularnych i komórkowych. „Ich zrozumienie pozwoliłoby nam pracować nad systematyczną poprawą ukrwienia mięśni pacjentów”, wyjaśnia De Bock.
Lepsze przygotowanie metaboliczne do angiogenezy
Badania nad tym procesem mogą przynieść korzyści pacjentom cierpiącym na cukrzycę lub niedrożność tętnic oraz biorcom przeszczepów narządów, dlatego De Bock postanowiła rozwikłać tajemnice angiogenezy. Przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu MusEC jej zespół przyjrzał się, w jaki sposób komórki śródbłonka w mięśniach zmieniają swój metabolizm podczas angiogenezy wywołanej wysiłkiem fizycznym. „Odkryliśmy znaczną różnorodność metaboliczną w komórkach śródbłonka w mięśniach”, mówi badaczka. Dokładniej rzecz ujmując, zespół odkrył subpopulację śródbłonka, którą wyróżnia obecność regulacyjnego białka ATF4. Według De Bock, subpopulacja ta jest metabolicznie lepiej przygotowana do angiogenezy. „Można powiedzieć, że te komórki śródbłonka są w trybie gotowości, zawsze gotowe do działania i tworzenia nowych naczyń, gdy tylko zacznie się wykonywać ćwiczenia”, stwierdza profesor. Naukowcy zbadali również, czy komórki śródbłonka w mięśniach mogą wykorzystać swój metabolizm jako środek komunikacji ze swoim mikrośrodowiskiem. „Początkowo postawiliśmy hipotezę, że komórki śródbłonka komunikują się również z włóknami mięśniowymi, ale odkryliśmy, że w rzeczywistości wykorzystują swój wysoce glikolityczny charakter do kierowania regeneracją mięśni”, wyjaśnia De Bock. „Wpływają tym samym na funkcjonalną polaryzację makrofagów, głównych immunologicznych komórek efektorowych znajdujących się wewnątrz mięśni”.
Droga ku rozwojowi terapii regeneracyjnych
Wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projekt MusEC poszerzył naszą wiedzę na temat tworzenia się naczyń krwionośnych w mięśniach podczas procesu angiogenezy, ale wiele pytań wciąż pozostaje bez odpowiedzi. „Głęboko wierzę, że dalsze pogłębianie wiedzy na temat angiogenezy wywołanej wysiłkiem fizycznym to klucz do opracowania terapii regeneracyjnych tych schorzeń, w których zaburzenia angiogenezy odgrywają kluczową rolę”, zaznacza De Bock. Badacze z laboratorium De Bock, które ugruntowało swoją wiodącą pozycję w zakresie badań nad komunikacją międzykomórkową i metabolizmem mięśni, planują rozszerzyć zakres prac podjętych w ramach projektu. „Nasze odkrycie, że komórki śródbłonka komunikują się z makrofagami otworzyło zupełnie nową ścieżkę badań, którą chcielibyśmy dalej podążać w najbliższej przyszłości”, podsumowuje.
Słowa kluczowe
MusEC, mięśnie, angiogeneza, naczynia krwionośne, terapie regeneracyjne, cukrzyca, niedrożność tętnic, przeszczep narządów, komórki śródbłonka w mięśniach, metabolizm, regeneracja mięśni