Con l'avanzare dell'età, bisogna prestare attenzione alle "malattie muscoloscheletriche". La nuova ricerca dell'accademico Tang Peifu svela il meccanismo dell'invecchiamento sincrono di muscoli e ossa!

Con il crescente invecchiamento della popolazione mondiale, l'osteoporosi e l'atrofia muscolare (sarcopenia), due "fratelli in difficoltà", sono diventati silenziosamente due importanti "ostacoli" sulla strada della salute per gli anziani.

Nel mio Paese, il 32,0% della popolazione con più di 65 anni soffre di osteoporosi e tra le donne la percentuale raggiunge addirittura il 51,6%. L'invecchiamento dei muscoli scheletrici e delle ossa provoca una diminuzione della massa e della funzionalità muscolare nonché una riduzione della densità ossea, condizioni collettivamente denominate sindrome da sarcopenia-osteoporosi (SOS). Non solo indeboliscono la resistenza delle ossa e dei muscoli, ma aumentano anche notevolmente il rischio di cadute e fratture, mettendo seriamente a repentaglio la capacità dei pazienti anziani di vivere in modo indipendente. Le malattie muscoloscheletriche hanno un impatto enorme sulla vita degli anziani, ma le attuali opzioni terapeutiche sono ancora limitate.

I trattamenti esistenti si concentrano sull'alleviamento dei sintomi e sulla prevenzione delle fratture, ad esempio utilizzando integratori di calcio e vitamina D per migliorare la densità ossea e la terapia fisica per aumentare la forza muscolare. Tuttavia, questi approcci spesso rallentano solo la progressione della malattia, ma non riescono a invertire radicalmente il processo di invecchiamento di muscoli e ossa. Di fronte a questa sfida, un team di ricerca guidato dall'accademico Tang Peifu, membro dell'Accademia cinese di ingegneria e direttore del Dipartimento di ortopedia presso l'Ospedale generale dell'Esercito popolare di liberazione, ci ha fornito una nuova prospettiva. Un importante risultato della ricerca del team, intitolato Deciphering Immune Landscape Remodeling Unravels the Underlying Mechanism for Synchronized Muscle and Bone Aging, è stato pubblicato sulla rivista Advanced Science, svelando il rimodellamento del panorama immunitario durante l'invecchiamento muscolare e osseo, che potrebbe fornire potenziali obiettivi per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. *Acquisendo una comprensione più approfondita dei cambiamenti che avvengono a livello cellulare durante l'invecchiamento, si prevede che gli scienziati riusciranno a sviluppare trattamenti in grado di agire direttamente su questi cambiamenti, prevenendo e curando in modo più efficace le malattie muscoloscheletriche e migliorando la qualità della vita degli anziani.

Il team di ricerca guidato dall'accademico Tang Peifu ha innanzitutto esaminato le conoscenze esistenti sull'invecchiamento muscolare e osseo. Sottolineano che i meccanismi molecolari alla base dell'invecchiamento sincronizzato di muscoli e ossa sono ancora poco compresi. Cruz-Jentoft e Sayer (2019) hanno evidenziato il grave impatto dei disturbi muscoloscheletrici sulla vita quotidiana degli anziani, tra cui un aumento del rischio di cadute e fratture. Kirk e altri (2020) hanno discusso i meccanismi molecolari dell'invecchiamento muscolare, mentre Compston et al. (2019) si è concentrato sull'epidemiologia e sulle strategie di trattamento dell'osteoporosi. Karsenty e Olson (2016) hanno proposto una relazione di accoppiamento endocrino tra osso e muscolo, che potrebbe svolgere un ruolo nell'invecchiamento sincrono di muscolo e osso. Gli studi sopra citati forniscono una base per comprendere l'invecchiamento muscolare e osseo, ma non hanno ancora completamente rivelato i cambiamenti a livello cellulare durante il processo di invecchiamento. Il team di ricerca ha utilizzato la tecnologia del sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNA-seq) per esplorare la diversità cellulare e le dinamiche trascrizionali di muscoli e ossa durante l'invecchiamento, allo scopo di svelare i meccanismi alla base dell'invecchiamento sincronizzato. Il team ha raccolto campioni di muscoli e ossa da persone di età diverse e ha analizzato il tipo di cellule e i cambiamenti trascrizionali. Hanno identificato diversi tipi di cellule, tra cui cellule endoteliali, fibroblasti, linfociti, cellule staminali mesenchimali, cellule muscolari lisce, cellule satellite, cellule mieloidi e linfociti.

La mappa UMAP mostra la distribuzione dei diversi tipi di cellule immunitarie e i cambiamenti legati all'età. Di particolare rilievo è il fatto che lo studio ha evidenziato cambiamenti nelle cellule mieloidi durante l'invecchiamento, in particolare il significativo aumento dei macrofagi TREM2+ nei muscoli e nelle ossa invecchiati, che potrebbero essere correlati all'atrofia muscolare e alla perdita ossea, indicando che queste cellule potrebbero svolgere un ruolo chiave nel processo di invecchiamento di muscoli e ossa. I risultati rivelano i principali tipi di cellule e percorsi di segnalazione nei muscoli e nelle ossa durante l'invecchiamento.

Colorazione immunofluorescente

Grazie alla colorazione con immunofluorescenza, i ricercatori possono osservare la posizione e il numero di queste cellule nel tessuto e se cambiano con l'età. Lo studio ha scoperto che i geni correlati alla distrofia muscolare e alla perdita ossea, come la fosfoproteina 1 secreta (SPP1), sono altamente espressi nei Mac TREM2+. Ciò suggerisce che la SPP1 potrebbe essere una molecola chiave che svolge un ruolo centrale nell'invecchiamento muscolare e osseo, il che fornisce importanti indizi per comprendere il meccanismo dell'invecchiamento sincrono di muscoli e ossa. Abbiamo osservato che nelle cellule T CD4+ invecchiate si verifica uno spostamento verso un fenotipo proinfiammatorio attivato dalla subunità 1 del fattore nucleare kappa B (NFKB1). Nel muscolo, le cellule T CD4+ hanno subito una differenziazione di tipo Th1, mentre nelle ossa è stata osservata una inclinazione verso le cellule Th17. Ciò suggerisce che il sistema immunitario potrebbe subire specifici cambiamenti durante l'invecchiamento, che potrebbero essere associati a fenotipi di invecchiamento nei muscoli e nelle ossa.

Il nostro studio evidenzia il ruolo degli esosomi contenenti BAG6 prodotti dai cardiomiociti in degenerazione nella sincronizzazione dell'invecchiamento muscolare e osseo. Questi esosomi comunicano con le cellule Th17 presenti nell'osso attraverso il loro recettore NCR3, regolando positivamente l'espressione di CD6 nelle cellule Th17. Successivamente, le cellule Th17 interagiscono con i Mac TREM2+ attraverso la segnalazione CD6-ALCAM, stimolando infine la trascrizione di SPP1 nei Mac TREM2+. Questa scoperta rivela un possibile meccanismo di comunicazione intercellulare a lungo raggio tra muscolo e osso, che potrebbe regolare l'invecchiamento sincronizzato di muscolo e osso durante l'invecchiamento. Il muscolo in degenerazione trasporta BAG6 tramite esosomi, che vengono trasportati attraverso i vasi sanguigni e interagiscono con le cellule Th17 nell'osso, TREM2+ Macs che promuovono la differenziazione degli osteoclasti e il riassorbimento osseo

Riferimenti:

[1] Compston JE, McClung MR, Leslie WD. Osteoporosi. Lancetta. Italiano: 2019;393(10167):364-374. doi:10.1016/S0140-6736(18)31703-0. Numero di registrazione PMI: 30640958.

[2] Cruz-Jentoft AJ, Sayer AA. Sarcopenia. Lancetta. Italiano: 2019;393(10183):2636-2650. doi: 10.1016/S0140-6736(18)32366-0. Numero di registrazione PMI: 30863398.

[3] Karsenty G, Olson EN. Regolazione endocrina dello sviluppo osseo e dell'omeostasi. Biol. di Cold Spring Harb Perspect. Italiano: 2016;8(6):a017219. doi: 10.1101/cshperspect.a017219. Numero di registrazione PMI: 27223286.

[4] Kirk B, Zanker J, Duque G. Meccanismi molecolari dell'invecchiamento muscolare. J Cachexia Sarcopenia Muscolo. Italiano: 2020;11(1):609-620. doi: 10.1002/jcsm.12479. Numero di registrazione PMI: 31980573.

[5] Yin P, Chen M, Rao M, Lin Y, Zhang M, Xu R, Hu X, Chen R, Chai W, Huang X, Yu H, Yao Y, Zhao Y, Li Y, Zhang L, Tang P. Decifrare il rimodellamento del paesaggio immunitario svela il meccanismo sottostante all'invecchiamento sincronizzato di muscoli e ossa. Scienze avanzate (Weinh). Febbraio 2024;11(5):e2304084. doi: 10.1002/advs.202304084. Epub 2023 13 dicembre. PMID: 38088531; Numero di registrazione: PMC10837389.

Scritto da: Xiaoyu

Recensione: Shuxia

Disposizione: Chu Han