Role of collagen VI in skeletal muscle homeostasis

Il collagene Vi è una proteina della matrice extracellulare presente in diversi tessuti e costituito da tre catene proteiche α1(VI), α2(VI) and α3(VI), codificate da tre geni distinti. Mutazioni a carico dei geni codificanti il collagene VI causano nell'uomo una serie di disordini muscolari, tra cui la miopatia di Bethlem (BM) e la distrofia congenita muscolare di Ullrich (UCMD). I topi privi di collagene VI (Col6a1-/-) presentano un fenotipo miopatico associato a disfunzione mitocondriale ed apoptosi spontanea delle fibre muscolari. L'analisi delle biopsie muscolari e delle colture primarie di pazienti affetti da UCMD rivela un fenotipo simile a quello osservato nei topi Col6a1-/-. Il trattamento farmacologico con ciclosporina A e i suoi derivati non immunosoppressivi permette il recupero del fenotipo mitocondriale ed apoptotico. Durante i primi due anni del mio lavoro di dottorato mi sono occupata di una serie di progetti con lo scopo di chiarire i difetti patomolecolari del collagene VI nelle patologie umane, di caratterizzare tre nuove catene del collagene VI nell'uomo e nel topo e di chiarire gli eventi molecolari legati al fenotipo riscontrato nei topi privi di collagene VI. Durante l'ultimo anno del mio dottorato ho avviato uno studio sulla rigenerazione muscolare e l'attività delle cellule satelliti nei topi Col6a1-/-. In condizioni fisiologiche i topi privi di collagene VI presentano un'alterata attività rigenerativa dei muscoli scheletrici. A seguito di danno acuto, mediante cardiotossina, o cronico, dopo esercizio volontario, i topi Col6a1-/- hanno evidenziato una riduzione della capacità rigenerativa dei muscoli TA ed EDL. Inoltre, le analisi di immunofluorescenza per Pax7, noto marcatore delle cellule satelliti, ha evidenziato l'incapacità di espansione e mantenimento delle cellule Pax7-positive nei topi Col6a1 a seguito dei danni. Durante le prime fasi di rigenerazione, nei muscoli dei topi selvatici il collagene VI appare maggiormente depositato in matrice ed in stretto contatto con le cellule Pax7-positive. Inoltre, l'analisi dell'apoptosi ha mostrato un forte incremento delle cellule apoptotiche nei muscoli in fase rigenerativa dei topi Col6a1-/-, sia rispetto ai muscoli sevatici in fase di rigenerazione che ai muscoli Col6a1-/- in condizioni fisiologiche. Con lo scopo di studiare più in dettaglio l'attività delle cellule satelliti, ho allestito colture di singole fibre isolate da EDL di topi selvatici e privi di collagene VI. Le analisi condotte hanno evidenziato che, dopo 48 ore di coltura, il numero delle cellule satelliti quiescenti per fibra dei topi Col6a1-/- risulta inferiore rispetto a quello selvatico. In conclusione, questi studi suggeriscono che il collagene VI svolga un ruolo importante durante la rigenerazione muscolare e che le cellule satelliti in assenza della proteina possiedono una minore abilità al mantenimento del pool staminale.