Войти
| Миоспутниковая клетка | |
|---|---|
| Детали | |
| Идентификаторы | |
| латинский | миосателлитоцитузы |
| TH | H2.00.05.2.01020 |
| Анатомические термины микроанатомии [ редактировать в Викиданных ] | |
Миосателлитные клетки, также известные как сателлитные клетки или мышечные стволовые клетки, представляют собой небольшие мультипотентные клетки с очень небольшой цитоплазмой, обнаруженной в зрелых мышцах. Клетки-сателлиты являются предшественниками клеток скелетных мышц, способными давать начало клеткам-сателлитам или дифференцированным клеткам скелетных мышц. У них есть потенциал предоставить дополнительные миоядра своему родительскому мышечному волокну или вернуться в состояние покоя. Более конкретно, после активации сателлитные клетки могут повторно войти в клеточный цикл, чтобы пролиферировать и дифференцироваться в миобласты.
Миосателлитные клетки расположены между базальной мембраной и сарколеммой мышечных волокон и могут располагаться в бороздках, параллельных или поперечных продольной оси волокна. Их распределение по волокну может значительно различаться. Непролиферативные, покоящиеся миоспателлитные клетки, которые примыкают к покоящимся скелетным мышцам, можно идентифицировать по их четкому расположению между сарколеммой и базальной пластинкой, высокому соотношению объема ядра и цитоплазмы, небольшому количеству органелл (например, рибосом, эндоплазматической сети, митохондрий, комплексов Гольджи).), малый размер ядра и большое количество ядерного гетерохроматина относительно миоядер. С другой стороны, активированные сателлитные клетки имеют повышенное количество кавеол, цитоплазматических органелл и пониженные уровни гетерохроматина. Клетки-сателлиты способны дифференцироваться и сливаться для увеличения существующих мышечных волокон и образования новых. Эти клетки представляют собой старейшую известную нишу взрослых стволовых клеток и участвуют в нормальном росте мышц, а также в регенерации после травмы или заболевания.
В неповрежденной мышце большинство сателлитных клеток находятся в состоянии покоя ; они не дифференцируются и не подвергаются клеточному делению. В ответ на механическое напряжение сателлитные клетки активируются. Активированные сателлитные клетки сначала пролиферируют в виде скелетных миобластов, а затем подвергаются миогенной дифференцировке.
Клетки-сателлиты экспрессируют ряд отличительных генетических маркеров. Текущее мышление является то, что большинство спутников клетки экспрессируют Pax7 и Рах3. Клетки-спутники в мускулатуре головы имеют уникальную программу развития и являются Pax3-отрицательными. Более того, как покоящиеся, так и активированные сателлитные клетки человека могут быть идентифицированы с помощью мембраносвязанной молекулы адгезии нервных клеток (N-CAM / CD56 / Leu-19), гликопротеина клеточной поверхности. Ядерный фактор миоцитов (MNF) и протоонкоген c-met (рецептор фактора роста гепатоцитов ( HGF )) являются менее часто используемыми маркерами.
Маркеры CD34 и Myf5 специфически определяют большинство покоящихся сателлитных клеток. Активированные сателлитные клетки трудно идентифицировать, особенно потому, что их маркеры меняются со степенью активации; например, большая активация приводит к прогрессирующей потере экспрессии Pax7, когда они вступают в стадию пролиферации. Однако Pax7 заметно экспрессируется после дифференцировки сателлитных клеток. Большая активация также приводит к повышенной экспрессии миогенных основных факторов транскрипции спираль-петля-спираль MyoD, миогенина и MRF4 - все они ответственны за индукцию генов, специфичных для миоцитов. Тестирование HGF также используется для идентификации активных сателлитных ячеек. Активированные сателлитные клетки также начинают экспрессировать специфические для мышц белки филаментов, такие как десмин, по мере их дифференциации.
Область биологии сателлитных клеток страдает теми же техническими трудностями, что и другие области стволовых клеток. Исследования основаны почти исключительно на проточной цитометрии и анализе сортировки клеток с активацией флуоресценции (FACS), который не дает информации о происхождении или поведении клеток. Таким образом, ниша сателлитных клеток относительно плохо определена и, вероятно, состоит из нескольких субпопуляций.
Когда мышечные клетки повреждаются, покоящиеся сателлитные клетки высвобождаются из-под базальной мембраны. Они активируются и повторно входят в клеточный цикл. Эти делящиеся клетки известны как «транзитный пул амплификации» перед тем, как подвергнуться миогенной дифференцировке с образованием новых (постмитотических) мышечных трубок. Есть также данные, свидетельствующие о том, что эти клетки способны сливаться с существующими миофибриллами для облегчения роста и восстановления.
Процесс регенерации мышц включает в себя значительное ремоделирование внеклеточного матрикса и, когда происходит обширное повреждение, является неполным. Фибробласты в мышечной ткани откладывают рубцовую ткань, которая может нарушать мышечную функцию и является значительной частью патологии мышечных дистрофий.
Клетки-сателлиты размножаются после мышечной травмы и образуют новые миофибриллы посредством процесса, аналогичного развитию мышц плода. После нескольких делений клетки сателлитные клетки начинают сливаться с поврежденными мышечными трубками и претерпевают дальнейшую дифференцировку и созревание с периферическими ядрами, как и в случае с признаком. Одна из первых ролей, описанных для IGF-1, заключалась в его участии в пролиферации и дифференцировке сателлитных клеток. Кроме того, экспрессия IGF-1 в скелетных мышцах увеличивает способность активировать пролиферацию сателлитных клеток (Charkravarthy, et al., 2000), увеличивая и продлевая благоприятные эффекты для стареющих мышц.
Активация сателлитных клеток измеряется степенью пролиферации и дифференцировки. Обычно содержание сателлитных клеток выражается в расчете на мышечное волокно или в процентах от общего содержания ядер, сумме ядер и миоядерных клеток. В то время как адаптивная реакция на физические упражнения в значительной степени варьируется в зависимости от индивидуальных факторов, таких как генетика, возраст, диета, акклиматизация к упражнениям и объем упражнений, исследования на людях продемонстрировали общие тенденции.
Предполагается, что упражнения вызывают высвобождение сигнальных молекул, включая воспалительные вещества, цитокины и факторы роста, из окружающих соединительных тканей и активных скелетных мышц. Примечательно, что цитокин HGF переносится из внеклеточного матрикса в мышцы посредством зависимого от оксида азота пути. Считается, что HGF активирует сателлитные клетки, в то время как инсулиноподобный фактор роста-I ( IGF-1 ) и фактор роста фибробластов (FGF) после активации повышают скорость пролиферации сателлитных клеток. Исследования показали, что интенсивные упражнения обычно увеличивают выработку IGF-1, хотя индивидуальные реакции значительно различаются. Более конкретно, IGF-1 существует в двух изоформах: механофакторе роста (MGF) и IGF-IEa. В то время как первый вызывает активацию и пролиферацию, последний вызывает дифференциацию пролиферирующих сателлитных клеток.
Исследования на людях показали, что как тренировки с высоким сопротивлением, так и тренировки на выносливость привели к увеличению количества сателлитных клеток. Эти результаты показывают, что легкий режим тренировок на выносливость может быть полезным для противодействия коррелированному с возрастом уменьшению сателлитных клеток. При тренировке с высоким сопротивлением активация и пролиферация сателлитных клеток подтверждается повышенными уровнями мРНК циклина D1 и p21. Это согласуется с тем фактом, что активация циклина D1 и p21 коррелирует с делением и дифференцировкой клеток.
Активация сателлитных клеток также была продемонстрирована на ультраструктурном уровне после упражнений. Было показано, что аэробные упражнения значительно увеличивают гранулярный эндоплазматический ретикулум, свободные рибосомы и митохондрии стимулированных групп мышц. Кроме того, было показано, что сателлитные клетки сливаются с мышечными волокнами, развивая новые мышечные волокна. Другие ультраструктурные доказательства активированных сателлитных клеток включают повышенную концентрацию аппарата Гольджи и пиноцитотических пузырьков.
При минимальной стимуляции сателлитные клетки in vitro или in vivo подвергаются программе миогенной дифференцировки.
К сожалению, похоже, что трансплантированные клетки-сателлиты обладают ограниченной способностью к миграции и способны регенерировать только мышцы в области места доставки. Таким образом, системное лечение или даже лечение всей мышцы невозможно. Однако было показано, что другие клетки в организме, такие как перициты и гемопоэтические стволовые клетки, способны вносить вклад в восстановление мышц аналогично эндогенным сателлитным клеткам. Преимущество использования этих типов клеток для терапии мышечных заболеваний состоит в том, что они могут доставляться системно, автономно мигрируя к месту повреждения. В последнее время особенно успешной была доставка клеток мезоангиобластов в модель мышечной дистрофии Дюшенна у собак золотистого ретривера, что эффективно вылечило болезнь. Однако размер используемой выборки был относительно небольшим, и с тех пор исследование подверглось критике за отсутствие надлежащего контроля за использованием иммунодепрессантов. Недавно сообщалось, что клетки, экспрессирующие Pax7, вносят вклад в заживление кожных ран, принимая фиброзный фенотип через процесс, опосредованный Wnt / β-catenin.
Мало что известно о регуляции сателлитных клеток. Хотя вместе Рах3 и Pax7 в настоящее время формируют окончательные спутниковые маркеры, гены Pax, как известно, бедные транскрипционные активаторы. Динамика активации и покоя, а также индукция миогенной программы через миогенные регуляторные факторы, Myf5, MyoD, миогенин и MRF4 еще предстоит определить.
Некоторые исследования показывают, что сателлитные клетки негативно регулируются белком миостатином. Повышенные уровни миостатина активируют ингибитор циклин-зависимой киназы, называемый p21, и тем самым ингибируют дифференцировку сателлитных клеток.
