Sousa-Victor, PedroNeves, Joana MendesLagoa, Filipa Narciso2024-02-282025-12-072023-12-07http://hdl.handle.net/10362/164240Abstract Age-related loss of regenerative capacity in the skeletal muscle is associated with a reduction in myeloid cells in the regenerating tissue, diminished muscle stem cell (MuSC) populations, and intrinsic defects within the remaining MuSCs. However, the consequences of the age-related immune alterations on MuSCs remain a subject of investigation. Preliminary investigations in both aged mice and mouse models of immune aging (that mimic age-related reductions in myeloid populations), have shown a dual phenomenon occurring during regeneration involving a reduction in MuSC numbers and the conversion of MuSCs into a distinct subpopulation characterized by the expression of Sca-1. Transcriptomic analysis of this new MuSC population showed a link with interferon (IFN) responses. This project aims to investigate the immune system's role in MuSC aging during regeneration and study the potential impact of IFN signaling on MuSC’s behavior during skeletal muscle regeneration in conditions of immune dysfunction. In this work, we showed that in the absence of macrophages during regeneration, MuSCs disappear from the skeletal muscle due to an increase in cell death and a cell fate switch mechanism from 7IntegrinposSca-1neg MuSCs to 7IntegrinposSca-1pos MuSC population, both happening at 3dpi. Interferon alpha, but also Poly IC (an inducer of IFN signaling, mimicking cellular debris), administration in vivo were sufficient to induce the cell fate switch observed after macrophage ablation. Using in vitro experiments, we found that IFN acts directly on MuSCs and the effects are mediated by the JAK-STAT pathway. Finally, we showed that the IFN administration is sufficient to impair myofiber formation following regeneration. With this work, we propose that the accumulation of cell debris after injury, in the absence of macrophages, activates an unknown cell to produce IFN that stimulates the MuSC to switch from a 7IntegrinposSca-1neg MuSC population into a 7IntposSca-1pos MuSC population, through the JAK-STAT pathway. We suggest a similar mechanism could mediate the cell fate switch of MuSCs in aging.A perda de capacidade regenerativa relacionada à idade no músculo esquelético está associada a uma redução nas células mieloides no tecido em regeneração, à diminuição das populações de células estaminais musculares (MuSC) e acumulação de defeitos intrínsecos nas MuSCs remanescentes. No entanto, continuam por serem investigadas, as consequências das alterações imunológicas relacionadas com o envelhecimento nas MuSCs. Investigações preliminares em ratinhos idosos e em modelos com defeitos imunológicos associados à idade que mimetizam o decréscimo na população mieloide, mostraram um fenômeno duplo durante a regeneração envolvendo uma redução no número de MuSCs e a conversão de uma porção de MuSCs numa subpopulação distinta caracterizada pela expressão de Sca-1. Análises transcriptómicas desta nova população de MuSC (7IntegrinposSca-1pos) mostraram uma conexão da população com genes relacionados com a resposta de interferão (IFN). Este projeto visa investigar o papel do sistema imunológico no envelhecimento de MuSCs durante a regeneração muscular, e estudar o potencial impacto do interferão no comportamento de MuSCs em regenerações musculares modificadas imunologicamente. Neste trabalho, percebemos que na ausência de macrófagos durante a regeneração, as MuSCs desaparecem do músculo esquelético devido a dois fatores simultâneos a três dias após a regeneração: um aumento na morte celular das MuSCs e a um mecanismo de mudança de destino celular da população 7IntposSca-1neg para a população 7IntposSca-1pos. A administração in vivo de Interferon alfa (IFN) mas também o Poly IC (um indutor da via de sinalização do interferão, mimetizando debris celular) foi suficiente para induzir a mudança do destino celular observada após a eliminação de macrófagos. Através de experiências in vitro, descobrimos que o IFN atua diretamente nas MuSC e os efeitos são mediados pela via JAK-STAT. Finalmente, mostramos que a administração de IFN é suficiente para prejudicar a formação miofibras após a regeneração. Com a elaboração deste trabalho, propomos que o acúmulo de detritos celulares na ausência de macrófagos, ativa uma população celular desconhecida para produzir IFN que estimula as MuSC a mudar de uma população 7IntposSca-1neg para uma população 7IntposSca-1pos, através da via JAK-STAT. Sugerimos que um mecanismo semelhante poderia mediar a mudança do destino celular das MuSCs no envelhecimento.engSkeletal muscleMuSCs agingclodronate-treated micecell fate switchInterferon alpha7IntegrinposSca-1posmaster thesis203539443