LAMA2-ассоциированная мышечная дистрофия — тяжелое врожденное заболевание, возникающее из-за мутаций в гене LAMA2, кодирующем субъединицу ламинина-α2. Этот белок входит в состав базальной мембраны мышечных волокон и традиционно рассматривается как ключевой компонент, обеспечивающий механическую прочность мышцы. Однако работа мышечных волокон затронута намного сильнее, чем можно было бы ожидать лишь от хрупкости базальной мембраны, что заставляет предполагать наличие дополнительных механизмов. Одним из кандидатов стали мышечные стволовые клетки (MuSC) — единственный источник регенерации мышечной ткани. Группа ученых из Швейцарии и Польши поставила задачу выяснить, выполняют ли MuSC собственную роль в секреции ламинина-α2 и может ли его потеря нарушать их способность к пролиферации и восстановлению мышцы.
Сначала авторы показали, что в здоровой мышце активированные MuSC действительно экспрессируют Lama2 и активно выделяют ламинин-α2, формируя собственную микросреду. Это подтвердили как по РНК, так и по белку, включая анализ одиночных мышечных волокон, где пролиферирующие Pax7⁺ клетки окружались новым ламинином-α2. В отличие от них, дифференцирующиеся клетки почти не содержали Lama2.
Мышиные модели dyW/dyW и dy3K/dy3K, лишенные ламинина-α2, демонстрировали существенные регенеративные нарушения: мышцы восстанавливались медленнее, сохраняли широкие промежутки между волокнами и демонстрировали отставание в наращивании массы после повреждения. MuSC таких мышей, хотя и могли активироваться и дифференцироваться, пролиферировали значительно медленнее.
Чтобы отделить влияние мутантной ткани от внутреннего дефекта клеток, исследователи пересадили MuSC dyW/dyW в здоровую мышцу иммунодефицитных мышей. Несмотря на нормальную среду, такие клетки все равно пролиферировали хуже и давали меньший вклад в образование новых волокон. При визуализации было видно, что WT-MuSC быстро формируют вокруг себя «микронишу» из ламинина-α2, тогда как Lama2-дефицитные клетки оставались без собственной матриксной поддержки.
Затем исследователи получили мышей с условным нокаутом Lama2 в MuSC (MuSC-Lama2KO). Эти клетки полностью утрачивают способность секретировать ламинин-α2, но при этом сохраняют нормальную дифференцировку. Оказалось, что их пролиферация была замедлена как в культуре, так и на одиночных волокнах, а регенерация после мышечного повреждения у мышей начиналась позже. В первые дни после повреждения в таких мышцах регистрировался сниженный уровень ламинина-α2; это подтверждало, что в раннюю фазу регенерации именно MuSC являются одним из главных его источников.
Анализ сигнальных путей показал, что замена собственными мутантными клетками снижает активность ERK1/2 и Akt — ключевых пролиферативных каскадов, чувствительных к взаимодействию с матриксом. При этом активация β1-интегрина снижалась лишь частично, что говорит о более сложном механизме.
Наконец, авторы воспроизвели эксперимент на человеческих iPSC-производных миогенных предшественниках, создав две линии с точечными мутациями LAMA2. В обоих случаях клетки пролиферировали значительно медленнее, несмотря на нормальное образование миотрубок. Секвенирование РНК выявило активацию p53-зависимых путей и сильное подавление генов клеточного цикла, что согласуется с наблюдаемой задержкой пролиферации.
Таким образом, ламинин-α2 — это не только структурный белок базальной мембраны, но и критически важный аутокринный фактор для самих мышечных стволовых клеток. Активированные MuSC здоровой мышцы интенсивно создают вокруг себя собственную обогащенную ламинином-α2 нишу, необходимую для быстрого прохождения клеточного цикла и эффективного восстановления ткани. Потеря LAMA2 как у мыши, так и у человека лишает клетки этой возможности, резко замедляет пролиферацию, задерживает регенерацию и, вероятно, вносит прямой вклад в тяжелую клиническую картину LAMA2-ассоциированной мышечной дистрофии. Таким образом, ее патология связана не только с хрупкостью волокон, но и с дисфункцией самой регенеративной системы мышцы, что открывает путь к новым клеточно-ориентированным терапиям.