Transcriptional reprogramming of muscle fibers by chronic electrical stimulation

Introduzione: Le fibre del muscolo scheletrico possiedono una notevole capacità di modificare le loro proprietà molecolari, funzionali e metaboliche in risposta a stimoli di crescita e ambientali. Esperimenti di cross-innervazione e stimolazione elettrica hanno dimostrato il ruolo fondamentale dell’attività neuromuscolare nel determinare il tipo di fibra. La stimolazione cronica a bassa frequenza (CLFS) è in grado di indurre il processo di trasformazione di una fibra veloce verso un fenotipo lento. Fino ad ora, questi processi sono stati studiati dopo lunghi periodi di stimolazione. In questo lavoro, mi sono proposta di identificare i cambiamenti trascrizionali precoci di questo processo. Metodi: Il muscolo veloce EDL di topo è stato sottoposto a CLFS per 6 e 12 ore. Inizialmente ho utilizzato il muscolo intero per produrre i profili di espressione Successivamente, per ovviare al problema dell’eterogenea composizione del muscolo, ho utilizzato l’approccio microgenomico, producendo profili di espressione a livello di una singola fibra, isolata utilizzando il protocollo sviluppato nel mio laboratorio. Tutti i profili sono stati ottenuti mediante l’utilizzo di piattaforme Agilent (SurePrint G3 Mouse GE 8x60K). Risultati e discussione: I profili di espressione con il muscolo intero hanno identificato circa 200 geni differenzialmente espressi (DE). Lo sviluppo dei vasi sanguigni e la regolazione della trascrizione sono risultate le categorie funzionali più arricchite. Le analisi genomiche a livello di singola fibra hanno identificato più di mille geni DE dopo 12 ore di stimolazione. La categoria funzionale riguardante lo sviluppo dei vasi sanguigni risulta arricchita anche con questo approccio, suggerendo un’interazione tra le fibre muscolari e gli altri tipi cellulari al fine di stimolare il processo di angiogenesi. La maggiorparte dei geni strutturali risulta essere ugualmente espressa, suggerendo che i cambiamenti nel tipo di fibra richiedono un tempo prolungato. Al contrario, i geni coinvolti nella trascrizione, nel rimodellamento della cromatina e alcuni geni miofibrillari che agiscono come molecule di segnale, si attivano rapidamente in risposta a CLFS.