28/10/2020

Het team onder leiding van prof. Massimiliano Mazzone (VIB-KU Leuven Centrum voor Kankerbiologie), in samenwerking met Dr. Emanuele Berardi en Dr. Min Shang, onthulde een nieuwe metabole interactie tussen ontstekingscellen en spierstamcellen. De onderzoekers tonen aan dat het versterken van deze interactie het spierherstel en de fysieke prestaties verbetert in experimentele modellen van spierdegeneratie zoals trauma, ischemie, en veroudering.

De rol van glutamine

Skeletspieren zijn essentieel om ons lichaam te bewegen, maar ze vormen ook een groot reservoir van aminozuren die als eiwitten worden opgeslagen en dit beïnvloedt het energie- en eiwitmetabolisme doorheen het hele menselijk lichaam. De rol van het aminozuur glutamine wordt beschouwd als centraal in het spiermetabolisme omdat het overvloedig aanwezig is. De precieze rol ervan na trauma of tijdens chronische spierdegeneratieve aandoeningen werd echter grotendeels verwaarloosd.

Het team van prof. Massimiliano Mazzone (VIB-KU Leuven Centrum voor Kankerbiologie) stelde vast dat bij beschadiging of bij veroudering de normale niveaus van glutamine in de spier afnemen als gevolg van dood spierweefsel. De onderzoekers ontdekten een metabole 'dialoog' tussen de ontstekingscellen die na een blessure arriveerden, en de aanwezige spierstamcellen. Deze cellulaire conversatie herstelt de oorspronkelijke niveaus van glutamine in de spier en stimuleert daarbij de regeneratie van de spiervezels.

Emanuele Berard en Massimiliano Mazzone

Spierherstel

Met behulp van in vitro en in vivo state-of-the-art methodologieën toonden de onderzoekers aan dat spierletsel, ischemie, en aan veroudering gerelateerd spierverlies aandoeningen zijn die worden gekenmerkt door een verminderde hoeveelheid glutamine. Een reden hiervoor is het verlies van glutamineproductie door de spier zelf vanwege de schade.

Dr. Berardi legt uit: "Met behulp van genetische hulpmiddelen en farmacologische geneesmiddelen die GLUD1 remmen, een enzym dat glutamine metaboliseert, konden we de daling van glutamine na verwonding voorkomen. Dit resulteerde in de overproductie van glutamine door ontstekingscellen, macrofagen genaamd, die de spier bereiken na schade. De nieuw geproduceerde glutamine zou door spierstamcellen kunnen worden gebruikt om het beschadigde spierweefsel snel te regenereren. We vonden hetzelfde bij zowel acute als chronische degeneratieve aandoeningen, zoals veroudering, wat leidt tot een sneller functioneel herstel van de spieren."

Degeneratie voorkomen

Deze studie onthult glutamine als een sensor waarvan de niveaus in het spierweefsel een regeneratief programma regelen. De bevindingen suggereren dat GLUD1 een therapeutisch doelwit is dat mogelijkheden zou kunnen bieden voor spierherstel na acuut letsel of chronische degeneratieve aandoeningen zoals veroudering.

Prof. Mazzone benadrukt het potentieel van hun ontdekking: "Dit biedt hoop voor de behandeling van degeneratieve spieraandoeningen, waaronder trauma, ischemie en veroudering. Vooral dit laatste vertegenwoordigt een belangrijke uitdaging voor de gezondheidszorg met een toenemende gemiddelde leeftijd van de wereldbevolking, vergezeld van ouderdoms-gerelateerde sarcopenie. In samenwerking met VIB Discovery Sciences en het Center for Drug Design and Discovery ontwikkelen en testen we momenteel meer selectieve GLUD1-remmers voor chronische degeneratieve spieraandoeningen, waaronder spierdystrofie. "

Representatieve beelden van expressie van embryonic myosin heavy chain (eMyHC) in TA-spier 6 dagen na CTX-letsel.

Publicatie

Shang M, Cappellesso F, Amorim R, Serneels J, Virga F, Di Matteo M, Eelen G, Carobbio S, Rincon MY, De Bock K, Maechler P, Ho PC, Sandri M,  Ghesquière B, Carmeliet P, Berardi E, and Mazzone M#. (2020). Macrophage-derived glutamine boosts satellite cells and muscle regeneration. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2857-9.

Share this story

Research

Press

For press related issues contact VIB' Press Contacts or call +32 9 244 66 11