Celula miozelatică - Myosatellite cell
| Celula miozelatică | |
|---|---|
| Detalii | |
| Identificatori | |
| latin | miozatellitocytusy |
| TH | H2.00.05.2.01020 |
|
Termeni anatomici ai microanatomiei | |
Celulele miozelite , cunoscute și sub numele de celule satelit sau celule stem musculare , sunt celule mici multipotente cu citoplasmă foarte mică găsită în mușchiul matur . Celulele satelit sunt precursori ai celulelor musculare scheletice , capabile să dea naștere celulelor satelit sau celulelor musculare scheletice diferențiate. Ei au potențialul de a furniza myonuclei suplimentari fibrei musculare părinte sau de a reveni la o stare de repaus . Mai precis, la activare, celulele satelit pot reintra în ciclul celular pentru a prolifera și diferenția în mioblaste .
Celulele miozelite sunt situate între membrana bazală și sarcolema fibrelor musculare și se pot așeza în caneluri, fie paralel, fie transversal față de axa longitudinală a fibrei. Distribuția lor pe fibră poate varia semnificativ. Celulele mioatelite neproliferative, în repaus, care se alătură mușchilor scheletici în repaus, pot fi identificate prin amplasarea lor distinctă între sarcolemă și lamina bazală, un raport ridicat de volum nuclear-citoplasmatic, puține organite (de exemplu, ribozomi, reticul endoplasmatic, mitocondrii, complexe golgi ), dimensiunea nucleară mică și o cantitate mare de heterocromatină nucleară față de myonuclei. Pe de altă parte, celulele satelit activate au un număr crescut de caveole , organite citoplasmatice și niveluri scăzute de heterocromatină. Celulele satelit sunt capabile să se diferențieze și să se contopească pentru a mări fibrele musculare existente și pentru a forma fibre noi. Aceste celule reprezintă cea mai veche nișă de celule stem adulte cunoscute și sunt implicate în creșterea normală a mușchilor, precum și în regenerare după leziuni sau boli .
La mușchiul nedeteriorat, majoritatea celulelor satelit sunt în repaus ; nici nu diferențiază și nici nu se supun diviziunii celulare. Ca răspuns la tulpina mecanică, celulele satelit devin activate . Celulele satelit activate proliferează inițial ca mioblaste scheletice înainte de a suferi diferențierea miogenă .
Structura
Markeri genetici
Celulele satelit exprimă o serie de markeri genetici distinctivi . Gândirea actuală este că majoritatea celulelor satelit exprimă PAX7 și PAX3 . Celulele satelite din musculatura capului au un program unic de dezvoltare și sunt Pax3-negative. Mai mult, atât celulele satelite umane în repaus, cât și cele activate pot fi identificate prin molecula de adeziune a celulei neuronale legată de membrană (N-CAM / CD56 / Leu-19), o glicoproteină de la suprafața celulei. Factorul nuclear miocitar (MNF) și proto-oncogenul c-met (receptor pentru factorul de creștere a hepatocitelor ( HGF )) sunt markeri mai puțin utilizați.
Markerii CD34 și Myf5 definesc în mod specific majoritatea celulelor satelite în repaus. Celulele satelit activate se dovedesc problematice de identificat, mai ales că markerii lor se schimbă odată cu gradul de activare; de exemplu, o activare mai mare are ca rezultat pierderea progresivă a expresiei Pax7 pe măsură ce intră în stadiul proliferativ. Cu toate acestea, Pax7 este exprimat proeminent după diferențierea celulei prin satelit. O activare mai mare are ca rezultat, de asemenea, o expresie crescută a factorilor de transcripție de bază helicoid-buclă- elicoidă MyoD , miogenină și MRF4 - toți responsabili de inducerea genelor specifice miocitelor. Testarea HGF este de asemenea utilizată pentru a identifica celulele satelit active. Celulele satelite activate încep, de asemenea, să exprime proteine din filamente musculare specifice, cum ar fi desmin, pe măsură ce se diferențiază.
Domeniul biologiei celulelor satelite suferă de aceleași dificultăți tehnice ca și celelalte câmpuri de celule stem. Studiile se bazează aproape exclusiv pe citometria în flux și pe analiza de sortare a celulelor activate cu fluorescență (FACS), care nu oferă informații despre genealogia sau comportamentul celular. Ca atare, nișa de celule satelit este relativ prost definită și este probabil ca aceasta să fie formată din mai multe subpopulații.
Funcţie
Reparația musculară
Atunci când celulele musculare suferă leziuni, celulele satelite în repaus sunt eliberate de sub membrana bazală . Acestea devin activate și reintră în ciclul celular. Aceste celule care se împart sunt cunoscute sub numele de „bazin de amplificare a tranzitului” înainte de a fi supuse diferențierii miogene pentru a forma miotuburi noi (post-mitotice). Există, de asemenea, dovezi care sugerează că aceste celule sunt capabile să se contopească cu miofibrele existente pentru a facilita creșterea și repararea.
Procesul de regenerare musculară implică o remodelare considerabilă a matricei extracelulare și, acolo unde apare daune extinse, este incomplet. Fibroblastele din țesutul cicatricial depun mușchi, care pot afecta funcția musculară și reprezintă o parte semnificativă a patologiei distrofiilor musculare .
Celulele satelite proliferează în urma traumei musculare și formează noi miofibre printr-un proces similar cu dezvoltarea mușchilor fetali. După mai multe diviziuni celulare, celulele satelit încep să fuzioneze cu miotuburile deteriorate și să sufere diferențieri și maturări suplimentare, cu nuclei periferici ca în semnul distinctiv. Unul dintre primele roluri descrise pentru IGF-1 a fost implicarea sa în proliferarea și diferențierea celulelor satelit. În plus, expresia IGF-1 în mușchiul scheletic extinde capacitatea de a activa proliferarea celulelor prin satelit (Charkravarthy, și colab., 2000), crescând și prelungind efectele benefice asupra mușchiului îmbătrânit.
Efectele exercițiului
Activarea celulei prin satelit este măsurată prin gradul de proliferare și diferențiere. De obicei, conținutul de celule prin satelit este exprimat pe fibre musculare sau ca procent din conținutul nuclear total, suma nucleilor de celule prin satelit și mionuclei. În timp ce răspunsul adaptiv la exercițiu variază în mare măsură pe bază individuală pe factori precum genetica, vârsta, dieta, aclimatizarea la exerciții și volumul de exerciții, studiile la om au demonstrat tendințe generale.
Se sugerează că exercițiul declanșează eliberarea de molecule de semnalizare, inclusiv substanțe inflamatorii, citokine și factori de creștere din țesuturile conjunctive înconjurătoare și mușchii scheletici activi. În special, HGF , o citokină, este transferată din matricea extracelulară în mușchi prin calea dependentă de oxidul nitric. Se crede că HGF activează celulele satelite, în timp ce factorul de creștere asemănător insulinei-I ( IGF-1 ) și factorul de creștere a fibroblastelor (FGF) sporesc rata de proliferare a celulelor satelite după activare. Studiile au demonstrat că exercițiile intense cresc, în general, producția de IGF-1, deși răspunsurile individuale variază semnificativ. Mai precis, IGF-1 există în două izoforme: factorul de creștere mecanic (MGF) și IGF-IEa. În timp ce prima induce activarea și proliferarea, cea din urmă determină diferențierea celulelor satelit proliferante.
Studiile la om au arătat că atât antrenamentul de rezistență ridicată, cât și antrenamentul de rezistență au dat un număr crescut de celule satelit. Aceste rezultate sugerează că un regim ușor de antrenament de anduranță poate fi util pentru a contracara scăderea celulelor satelite corelate cu vârsta. În antrenamentul de înaltă rezistență, activarea și proliferarea celulelor satelit sunt evidențiate de niveluri crescute de mRNA de ciclină D1 și p21 de mARN. Acest lucru este în concordanță cu faptul că reglarea ascendentă a ciclinei D1 și p21 se corelează cu diviziunea și diferențierea celulelor.
Activarea celulei prin satelit a fost, de asemenea, demonstrată la un nivel ultrastructural după exerciții. Sa demonstrat că exercițiile aerobe cresc semnificativ reticulul endoplasmatic granular , ribozomii liberi și mitocondriile grupurilor musculare stimulate. În plus, s-a demonstrat că celulele satelit se contopesc cu fibrele musculare, dezvoltând noi fibre musculare. Alte dovezi ultrastructurale pentru celulele satelit activate includ concentrația crescută a aparatului Golgi și a veziculelor pinocitotice.
Cercetare
La o stimulare minimă, celulele satelit in vitro sau in vivo vor fi supuse unui program de diferențiere miogenă.
Din păcate, se pare că celulele satelite transplantate au o capacitate limitată de migrare și sunt capabile să regenereze mușchiul doar în regiunea locului de livrare. Ca atare, tratamente sistemice sau chiar tratamentul unui întreg mușchi în acest mod nu sunt posibile. Cu toate acestea, s-a demonstrat că alte celule din corp, cum ar fi pericite și celule stem hematopoietice, pot contribui la repararea mușchilor într-un mod similar cu celula satelit endogenă. Avantajul utilizării acestor tipuri de celule pentru terapia bolilor musculare este că acestea pot fi administrate sistemic, migrând în mod autonom la locul leziunii. Deosebit de recent a fost livrarea celulelor mezoangioblaste în modelul de câine Golden Retriever al distrofiei musculare Duchenne , care a vindecat în mod eficient boala. Cu toate acestea, dimensiunea eșantionului utilizat a fost relativ mică și studiul a fost criticat de atunci pentru lipsa unor controale adecvate pentru utilizarea medicamentelor imunosupresoare. Recent, s-a raportat că celulele care exprimă Pax7 contribuie la repararea plăgii dermice prin adoptarea unui fenotip fibrotic printr-un proces mediat de Wnt / β-catenină.
Regulament
Se știe puțin despre reglarea celulelor satelit. În timp ce împreună PAX3 și PAX7 formează în prezent markerii definitivi prin satelit, genele Pax sunt activatori de transcripție notorii săraci. Dinamica activării și quiesence și inducerea programului myogenic prin factorii de reglementare myogenic , Myf5 , MyoD , miogeninei și MRF4 rămâne să fie determinat.
Există unele cercetări care indică faptul că celulele satelit sunt reglementate negativ de o proteină numită miostatină . Nivelurile crescute de miostatină reglează în sus un inhibitor de kinază dependentă de ciclină numit p21 și astfel inhibă diferențierea celulelor satelite.