Gli scienziati identificano cellule tendinee sensibili ai cambiamenti del loro ambiente / Scientists Identify Tendon Cells Sensitive to Changes in Their Environment

Gli scienziati identificano cellule tendinee sensibili ai cambiamenti del loro ambiente / Scientists Identify Tendon Cells Sensitive to Changes in Their Environment

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Una popolazione di cellule tendinee altamente sensibili potrebbe offrire nuovi indizi sulle patologie tendinee.

I ricercatori della Queen Mary University di Londra sono ora più vicini a comprendere la tendinopatia, una condizione comune che può causare dolore persistente e limitazione dei movimenti nelle persone ed in molti animali.  

In una recente ricerca, pubblicata su Advanced Science, gli scienziati hanno identificato una popolazione di cellule tendinee particolarmente sensibili ai cambiamenti dell'ambiente fisico circostante, fornendo nuove informazioni su come il tessuto tendineo possa rispondere ai cambiamenti associati all'invecchiamento od alle lesioni. 

I tendini non sono costituiti da un'unica popolazione uniforme di cellule, bensì contengono diverse regioni con ambienti fisici distinti. I ricercatori si sono concentrati sulle cellule all'interno della matrice interfascicolare (IFM) , il tessuto più morbido che collega i fascicoli di collagene che compongono un tendine. 

Il gruppo è riuscito ad isolare e mantenere popolazioni di cellule IFM (cellule della matrice interfalangea) e di cellule della matrice fascicolare (FM), consentendo così di confrontare la risposta delle due popolazioni cellulari ai cambiamenti di rigidità meccanica. Mentre le prime si sono dimostrate altamente sensibili all'ambiente circostante, le seconde sono rimaste sostanzialmente invariate. 

 

Quando esposte a substrati rigidi, le cellule IFM hanno modificato la loro struttura interna, alterato rapidamente l'espressione dei geni associati alla funzione tendinea ed alla produzione della matrice extracellulare, e mostrato un declino nella loro capacità di proliferare. È importante sottolineare che, quando le cellule IFM sono state riportate su substrati più morbidi, simili a quelli dell'IFM, la loro morfologia e la capacità di proliferare si sono ripristinate, ed anche alcune delle alterazioni nell'espressione genica sono state recuperate. 

"I nostri risultati dimostrano che le diverse cellule tendinee possono rispondere in modo molto diverso ai cambiamenti del loro ambiente meccanico. Questo è importante perché i tendini possono subire modifiche nella loro struttura e rigidità durante le patologie, ed è fondamentale comprendere come le singole popolazioni cellulari reagiscono a tali cambiamenti", afferma il dottor Simon Grossemy, ricercatore principale della Queen Mary University di Londra. 

La responsabile principale della ricerca, la professoressa Hazel Screen, ha aggiunto: "Il recupero che abbiamo osservato quando le cellule IFM sono state riportate in un ambiente più morbido è stato particolarmente interessante. Sottolinea come l'ambiente fisico sia un fattore importante nel mantenimento del comportamento e delle caratteristiche di queste cellule." 

Per le persone affette da patologie tendinee, la ricerca offre una nuova prospettiva su come le alterazioni tissutali possano influenzare le cellule residenti, preservando la salute del tessuto o favorendo lo sviluppo di malattie. La tendinopatia può essere difficile da trattare, in parte perché i processi biologici alla base della degenerazione tendinea non sono ancora del tutto compresi. Identificando una popolazione cellulare altamente meccanosensibile, la ricerca fornisce agli scienziati un nuovo strumento per studiare come i cambiamenti nell'ambiente tendineo possano influenzare il comportamento cellulare. 

Potrebbero inoltre supportare la ricerca sulla salute dei tendini negli animali. Le lesioni tendinee rappresentano un problema importante nei cavalli, i cui tendini sono sottoposti a forze meccaniche considerevoli durante il movimento e l'attività atletica. Una migliore comprensione di come le cellule tendinee rispondono all'ambiente fisico circostante potrebbe aiutare i ricercatori a studiare i processi biologici coinvolti nelle lesioni e nella guarigione dei tendini nelle diverse specie. 

Sebbene lo studio non stabilisca che le cellule IFM causino direttamente la tendinopatia né offra un nuovo trattamento, fornisce un nuovo ed interessante quadro sperimentale che consente ai ricercatori di indagare su questi quesiti. 

Il gruppo ha inoltre sviluppato un protocollo di coltura di laboratorio ben definito che aiuta a mantenere in vitro importanti caratteristiche delle cellule IFM. Questo è significativo perché le cellule possono modificare il loro comportamento quando vengono rimosse dal loro ambiente tissutale naturale. 

I ricercatori sperano che i loro risultati contribuiscano ad una comprensione più dettagliata della biologia dei tendini e supportino futuri studi volti a sviluppare approcci più mirati per prevenire, gestire e riparare i danni ai tendini nell'uomo e negli animali. 

ENGLISH

A highly sensitive tendon cell population could offer new clues to tendon disease.

Researchers at Queen Mary University of London are now closer to understanding tendinopathy, a common condition that can cause persistent pain and impaired movement in people and many animals.  

In recent research, published in Advanced Science, scientists identified a population of tendon cells that is particularly sensitive to changes in the physical environment around them, providing new insight into how tendon tissue may respond to the changes associated with ageing or injury. 

Tendons are not made up of one uniform population of cells, instead they contain different regions with distinct physical environments. The researchers focused on cells within the interfascicular matrix (IFM) – the softer tissue that connects the collagen bundles, or fascicles, that make up a tendon. 

The team successfully isolated and maintained populations of IFM cells and fascicular matrix (FM) cells, allowing them to compare how the two cell populations respond to changes in mechanical stiffness. While the prior were highly sensitive to their surroundings, the latter remained largely unchanged. 

 

When exposed to stiff substrates, the IFM cells changed their internal structure, rapidly altered the expression of genes associated with tendon function and the extracellular matrix production, and showed a decline in their ability to proliferate. Importantly, when IFM cells were returned to softer, IFM-like substrates, their morphology and ability to proliferate recovered, while some of the changes in gene expression were also restored. 

“Our findings show that different tendon cells can respond very differently to changes in their mechanical environment. This is important because tendons can undergo changes in their structure and stiffness during disease, and we need to understand how individual cell populations respond to those changes.” says Dr Simon Grossemy, the lead researcher from Queen Mary University of London. 

The Principal Investigator, Professor Hazel Screen added “The recovery we observed when IFM cells were returned to a softer environment was particularly interesting. It highlights how the physical environment is an important factor in maintaining the behaviour and characteristics of these cells.” 

For people living with tendon conditions, the research provides a new perspective on how tissue changes may affect the resident cells and maintain tissue health or drive disease. Tendinopathy can be difficult to treat, partly because the biological processes underlying tendon degeneration are still not fully understood. By identifying a highly mechanosensitive cell population, the research gives scientists a new way to investigate how changes in the tendon environment could influence cellular behaviour. 

They could also support research into tendon health in animals. Tendon injuries are an important concern in horses, whose tendons experience substantial mechanical forces during movement and athletic activity. A better understanding of how tendon cells respond to their physical surroundings could help researchers investigate the biological processes involved in tendon injury and recovery across species. 

Even though the study does not establish that IFM cells directly cause tendinopathy or provide a new treatment, it provides an exciting new experimental framework that enables researchers to investigate these questions. 

The team has also developed a defined laboratory culture framework that helps maintain important characteristics of IFM cells in vitro. This is significant because cells can change their behaviour when removed from their natural tissue environment. 

The researchers hope that their findings will contribute to a more detailed understanding of tendon biology and support future work towards more targeted approaches to preventing, managing and repairing tendon damage in people and animals. 

Da:

https://www.technologynetworks.com/cell-science/news/scientists-identify-tendon-cells-sensitive-to-changes-in-their-environment-416605?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz-_Y04oUC1fjV0vvQHcg8wxq5Z6NEat9oQDXF70iy6q87X8saBY3k0orlOpHW4aOX7rmNYmQbcOB0F0UCSk1fJ_mO-Xel8EPHt0241Ve35TxT5iJPBU&_hsmi=439472138&utm_content=439472138&utm_source=hs_email