Projekti / Programi
MOLEKULARNI MEHANIZMI REGENERACIJE ČLOVEŠKE SKELETNE MIŠICE IN VITRO V NORMALNIH IN HIPOKSIČNIH RAZMERAH.
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B640 |
Biomedicinske vede |
Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
človeška skeletna mišica, mišična regeneracija, mioblast, cevčica, satelitne celice, proliferacija, hipoksija, HIF-1, IL-6, gensko utišanje, BrdU
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
31530 |
dr. Urška Matkovič |
Medicina |
Vodja |
2011 - 2013 |
72 |
Organizacije (1)
Povzetek
Poškodbe skeletnih mišic so med najpogostejšimi stanji v medicini, pri čemer so zelo pogoste hipoksične okvare. Te imajo lahko različne vzroke kot so npr. nezadostna prekrvavitev zaradi aterosklerotičnih zožitev arterij, težka telesna aktivnost, huda šokovna stanja ali razne kombinacije vzrokov. Mišica se na poškodbo odzove z regeneracijo, kjer na mestu poškodbe nastane nova mišičnina. Končni izid poškodbe tako ni odvisen le od poškodbe same, temveč tudi od uspešnosti regeneracije, ki je zato potencialna terapevtska tarča pri zdravljenju mišičnih poškodb. Racionalni pristop k zdravljenju na ravni regeneracije pa zahteva poznavanje molekularnih mehanizmov udeleženih v tem procesu, kjer pa je še veliko odprtih vprašanj.
Proces regeneracije je stereotipen in neodvisen od tipa poškodbe. Začne se z aktivacijo t.i. satelitskih celic, ki se nahajajo pod bazalno membrano odraslih skeletnih mišičnih vlaken. Te se najprej delijo, po proliferaciji pa na novo nastali enojedrni mioblasti vstopijo v proces fuzije, kjer z združevanjem med sabo ali pa z poškodovanimi mišičnimi vlakni tvorijo večjedrne cevčice. Po oživčenju z motorični nevroni le-te postanejo normalna funkcionalna mišična vlakna. Končni obseg nove mišične mase je kritično odvisen od faze proliferacije, ko nastajajo nova jedra, s katerih nato steče sinteza novih beljakovin. Proliferacija mioblastov vključuje več mehanizmov. Poleg rastnih in vnetnih dejavnikov, ki jih prispevajo krvne celice, ki vdrejo na mesto poškodbe, velik pomen pri njenem spodbujanju pripisujejo citokinskemu signaliziranju. Pri tem je še posebej pomemben interlevkin 6 (IL-6), katerega izločanje je glavni mišični odgovor na dražljaje iz okolja. Fiziološki pomen izločanja IL-6 iz mioblastov naj bi bil v avtokrinem in parakrinem pospeševanje njihove proliferacije in predlagani projekt je usmerjen prav v to vlogo IL-6. Proliferativne učinke sicer pospešujejo tudi dejavniki iz vnetnih celic, v prid neodvisnosti IL-6 od teh pa govori ugotovitev, da IL-6 pospešuje proliferacijo mioblastov tudi ko gre za mišično hipertrofijo, kjer teh celic ni.
Projekt bom izvajala v raziskovalni skupini, ki ima v rutinski rabi poskusni model, v katerem je možno v razmerah in vitro opazovati vse prej naštete faze regeneracije človeške mišice, od proliferacije mioblastov do oživčenja. V primeru človeške mišice je to praktično edini model, kjer je možno v uravnavanih razmerah neposredno opazovati proces regeneracije človeške mišice in obenem nanj, prek vzpostavljanja in menjavanja fizikalno-kemičnih pogojev, tudi vplivati. Na tem modelu je skupina ugotovila, da robustno konstitutivno izločanje IL-6 še dodatno pospešijo provnetni dejavniki kot so TNF-? in bakterijski lipopolisaharid (LPS), V svojem desetmesečnem sodelovanju s skupino sem z metodo, ki sem jo vpeljala in ki temelji na vgradnji bromodioksiuridina v DNA delečih se celic, ugotovila, da eksogeni IL-6 nima učinka na humane mioblaste, njihovo proliferacijo pa pospeši medij, v katerega se izloča endogeni IL-6 po stimulaciji z LPS. V okviru predlaganega projekta nameravam ta pojav pojasniti in osvetliti mehanizme, po katerih IL-6 spoduja proliferacijo mioblastov. Ker so učinki IL-6 odvisni od kompleksnih interakcij tako z membransko vezanimi kot tudi topnimi oblikami njegovih receptornih molekul, bom preučevala vlogo teh molekul. Ker je bilo ugotovljeno, da imajo pri mišični regeneraciji pomembno vlogo tudi makrofagi, ki vdrejo na mesto mišične poškodbe, nameravam preučiti tudi vpliv njihovih dejavnikovi na proliferacijo mioblastov. Učinke IL-6 nameravam spremljati v normalnih in hipoksičnih pogojih; slednji so pogosti povzročitelji pošlodb in zato v takšnih razmerah poteka tudi mišična regeneracija. Preizkušala bom hipotezo, da molekularni mehanizmi odziva na hipoksijo, ki jih po današnjih spoznanjih organizira hipoksični inducibilni dejavnik -1 (HIF-1), vplivajo na mehanizme, ki uravnavajo proliferacijo človeških mioblastov.
Pomen za razvoj znanosti
Razjasnitev mehanizmov, ki so odgovorni za aktivacijo mišičnih zarodnih celic, t.i. satelitskih celic, in posledično za spodbuditev proliferacije in migracije enojedrnih mioblastov, predstavlja pomembno področje intenzivnih raziskav. Mišično maso, ki se razvije v procesu regeneracije, v največji meri določa proliferacija mioblastov. Pridobitev zadostnega števila donorskih mioblastov, potrebnih za učinkovito zdravljenje prizadete mišice, je namreč ena glavnih omejitev obetavne terapije prenosa mioblastov. Zato je opredelitev dejavnikov, ki uravnavajo zgodnje stopnje mišične regeneracije, in njihovih učinkov velikega pomena, saj bo pripomoglo k pospeševanju rasti donorskih mioblastov v pogojih in vitro. Ker so ob poškodbah skeletnih mišic pogosto prisotni hipoksični pogoji, predstavlja raziskovanje proliferativnih učinkov v takšnih pogojih nove možnosti pozitivnega vplivanja na ta proces, kar bo izboljšalo terapevtske možnosti v takih primerih.
Pomen za razvoj Slovenije
Preko projekta sem se intenzivneje vključila v mednarodno dogajanje iz področja nevrobiologije in tako prispevala k odpiranju novih možnosti za sodelovanje in izmenjavo znanja med sorodnimi raziskovalnimi skupinami. Na ta način sem pripomogla k uvajanju novih pristopov in metod v naš prostor ter preko objavljanja znanstvenih prispevkov na mednarodnih kongresih k vključevanju Slovenije v skupino znanstveno razvitih držav. Rezultati raziskav so ojačali že obstoječe sodelovanje z raziskovalno skupino prof. Paole Lorenzon iz Univerze v Trstu. Poleg neposrednega raziskovalnega dela smo v projekt vključevali tudi študente in diplomante različnih smeri in tako pomebno prispevali k vzgoji in izobraževanju kadrov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
