Fat-Muscle Cross-Talk in the Injured Rotator Cuff

Washington University, Saint Louis MO

Investigators

Linked publications, trials & patents

Abstract

PROJECT SUMMARY  Persistent shoulder pain, stiffness and weakness are common symptoms of chronic rotator cuff (RC) tears that  limit function and decrease quality of life for >10% of the population over age 60. Degeneration of RC muscles,  particularly  the  accumulation  of  fat  within  and  around  these  muscles,  is  thought  to  be  linked  to  persistent  shoulder dysfunction, but the nature of this link remains undefined. The long-­term objective of this research is  to  understand  the  role  of  fat-­muscle  crosstalk  on  the  processes  of  muscle  degeneration  and  regeneration.  Currently,  the  accumulation  of  RC  fat  is  thought  to  be  an  irreversible  feature  of  chronic  RC  tears  that  contributes to poor surgical and rehabilitative outcomes. We believe, however, that the unique properties of RC  fat  make  it  a  novel  therapeutic  target  to  promote,  rather  than  inhibit,  muscle  functional  recovery.  Specifically,  RC  fat  has  a  beige  phenotype  that  may  be  stimulated  to  take  on  some  properties  of  brown  fat,  such  as  the  local  secretion  of  anabolic  factors.  Accordingly,  for  this  application,  our  primary  objective  is  to  elucidate  the  cellular  targets  and  downstream  effects  of  phenotype-­specific  fat-­muscle  cross-­talk  in  the  injured  rotator  cuff.   Our central hypothesis is that anabolic signaling from brown fat mitigates muscle atrophy and promotes muscle  hypertrophy.  To  address  our  hypothesis,  our  approach  will  be  to  adapt  models  of  RC  injury  and  repair  to  include transplant of known fat phenotypes (brown, beige and white) and quantify the downstream effects on  muscle size, strength and intracellular signaling. Specifically, Aim #1 will identify the effects of RC fat-­muscle  cross-­talk on atrophic changes in an experimental model of RC tear and Aim #2 will determine the potential for  brown fat to promote muscle hypertrophy following repair of the tear. Altogether, these studies will broaden our  understanding  of  the  contribution  of  RC  fat  accumulation  to  muscle  pathology  and  the  nature  of  fat-­muscle  crosstalk in general. Ultimately, we expect this will have a significant impact on the development of treatment  strategies  designed  to  target  fat  accumulation,  not  only  in  the  RC  but  also  in  other  conditions  such  as  aging  and type 2 diabetes where fat accumulation is thought to impact muscle function.