Βιοϊατρικοί μηχανικοί του Πανεπιστημίου Duke έδειξαν στο εργαστήριο ότι ο ανθρώπινος μυς έχει την έμφυτη ικανότητα να αποτρέπει τις βλαβερές συνέπειες της χρόνιας φλεγμονής, όταν ασκείται.
Η ανακάλυψη κατέστη δυνατή χάρη στη χρήση εργαστηριακών, ανθρώπινων μυών. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Advances.
«Πολλές διεργασίες πραγματοποιούνται σε όλο το ανθρώπινο σώμα κατά τη διάρκεια της άσκησης και είναι δύσκολο να διαχωριστεί ποια συστήματα και κύτταρα το κάνουν αυτό σε ένα άτομο που ασκείται», δήλωσε ο Nenad Bursac, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Duke. «Με την πλατφόρμα μυϊκής μηχανικής μας μπορούμε να συνδυάσουμε και να ταιριάξουμε διάφορους τύπους κυττάρων και συστατικών ιστών. Ανακαλύψαμε ότι τα μυϊκά κύτταρα είναι ικανά να κάνουν αντιφλεγμονώδεις ενέργειες από μόνα τους».
Η φλεγμονή δεν είναι εγγενώς καλή ή κακή. Όταν το σώμα τραυματίζεται, μια αρχική απόκριση φλεγμονής χαμηλού επιπέδου καθαρίζει τα συντρίμμια και βοηθά στην ανοικοδόμηση των ιστών. Άλλες φορές, το ανοσοποιητικό σύστημα αντιδρά υπερβολικά και δημιουργεί μια φλεγμονώδη απόκριση που προκαλεί βλάβη, όπως π.χ. οι καταιγίδες κυτοκινών που προκαλούνται σε ορισμένες περιπτώσεις της νόσου COVID-19 και μπορεί να είναι θανατηφόρες. Επίσης, υπάρχουν ασθένειες που οδηγούν σε χρόνια φλεγμονή, όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα και η σαρκοπενία, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν απώλεια μυών και εξασθένιση της ικανότητάς τους να συστέλλονται.
Μεταξύ των πολλών μορίων που μπορούν να προκαλέσουν φλεγμονή, ένα προφλεγμονώδες μόριο, η ιντερφερόνη γάμμα, έχει συσχετιστεί με διάφορους τύπους μυϊκής σπατάλης και δυσλειτουργίας.
Ενώ η έρευνα σε ανθρώπους και ζώα έχει δείξει ότι η άσκηση μπορεί να βοηθήσει στην άμβλυνση των επιπτώσεων της φλεγμονής γενικά, ήταν δύσκολο να διακριθεί ο ρόλος που μπορούν να παίξουν τα ίδια τα μυϊκά κύτταρα, πόσο μάλλον το πώς αλληλεπιδρούν με συγκεκριμένα φλεγμονώδη μόρια, όπως η ιντερφερόνη γάμμα.
«Γνωρίζουμε ότι οι χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες προκαλούν μυϊκή ατροφία, αλλά θέλαμε να δούμε αν θα συνέβαινε το ίδιο με τους μηχανικούς ανθρώπινους μυς που αναπτύχθηκαν σε ένα πιάτο Petri», δήλωσε ο Zhaowei Chen, μεταδιδακτορικός ερευνητής και πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Όχι μόνο επιβεβαιώσαμε ότι η ιντερφερόνη γάμμα λειτουργεί κυρίως μέσω μιας συγκεκριμένης οδού σηματοδότησης, αλλά δείξαμε ότι η άσκηση των μυϊκών κυττάρων μπορεί να αντιμετωπίσει άμεσα αυτό το προφλεγμονώδες σήμα ανεξάρτητα από την παρουσία άλλων τύπων κυττάρων ή ιστών».
Για να αποδείξουν ότι από μόνος του ο μυς είναι ικανός να εμποδίσει τις καταστροφικές δυνάμεις της ιντερφερόνης γάμμα, οι Bursac και Chen στράφηκαν σε μια κατασκευασμένη μυϊκή πλατφόρμα την οποία το εργαστήριο έχει αναπτύξει για σχεδόν μια δεκαετία. Πρώτα αναπτύχθηκαν λειτουργικοί ανθρώπινοι σκελετικοί μυς σε ένα τρυβλίο Petri και αργότερα προστέθηκαν ανοσοκύτταρα και δεξαμενές βλαστικών κυττάρων στη συνταγή.
Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές πήραν αυτούς τους πλήρως λειτουργικούς, εργαστηριακούς μυς και τους πλημμύρισαν με υψηλά επίπεδα ιντερφερόνης γάμμα για επτά ημέρες ώστε να μιμηθούν τα αποτελέσματα της χρόνιας φλεγμονής. Όπως αναμενόταν, ο μυς έγινε μικρότερος και έχασε μεγάλο μέρος της δύναμής του.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εφάρμοσαν ξανά την ιντερφερόνη γάμμα, αλλά αυτή τη φορά έβαλαν επίσης τον μυ σε ένα προσομοιωμένο καθεστώς άσκησης, διεγείροντάς τον με ηλεκτρόδια. Αν και περίμεναν ότι η διαδικασία θα προκαλούσε ανάπτυξη των μυών, όπως φάνηκε στις προηγούμενες μελέτες τους, ανακάλυψαν ότι σχεδόν απέτρεψε τα αποτελέσματα της χρόνιας φλεγμονής.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές έδειξαν ότι η προσομοιωμένη άσκηση ανέστειλε μια συγκεκριμένη μοριακή οδό στα μυϊκά κύτταρα και ότι δύο φάρμακα που έχουν χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της ρευματοειδούς αρθρίτιδας, το tofacitinib και το baricitinib, τα οποία μπλοκάρουν την ίδια οδό, είχαν παρόμοιο αντιφλεγμονώδες αποτέλεσμα.
«Κατά την άσκηση, τα ίδια τα μυϊκά κύτταρα αντιτίθενται άμεσα στο προφλεγμονώδες σήμα που προκαλείται από την ιντερφερόνη γάμμα, κάτι που δεν περιμέναμε να συμβεί», δήλωσε ο Bursac.
Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν πόσο πολύτιμοι θα μπορούσαν να είναι οι εργαστηριακοί ανθρώπινοι μυς στην ανακάλυψη νέων μηχανισμών ασθένειας και πιθανών θεραπειών. Επίσης δείχνουν ότι τα βέλτιστα επίπεδα και σχήματα άσκησης θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν τη χρόνια φλεγμονή.
