Masa, funkcja i zdolność naprawcza mięśni szkieletowych stopniowo spada wraz ze starzeniem się, ograniczając mobilność, dobrowolną funkcję i jakość życia. Naprawa mięśni szkieletowych jest ułatwiona przez populację dedykowanych mięśniowych komórek macierzystych (MuSC), znanych również jako komórki satelitarne. mięśniowych (MuSC), znanych również jako komórki satelitarne, które znajdują się w anatomicznie anatomicznie zdefiniowanych niszach w tkankach mięśniowych. W dorosłych tkankach MuSC są utrzymywane w stanie stanie spoczynku, dopóki nie zostaną przygotowane do regeneracji uszkodzonych mięśni poprzez cykle samoodnowy. Wraz ze starzeniem się, homeostaza tkanki mięśniowej jest stopniowo zakłócana, a zdolność MuSCs do naprawy uszkodzonych mięśni do naprawy uszkodzonych mięśni. Do niedawna spadek ten był w dużej mierze przypisywany zewnętrznym związanym z wiekiem zmianom w mikrośrodowisku, na które narażone są MuSCs. narażone. Jednakże, jak podkreślono w niniejszej Perspektywie, ostatnie doniesienia pokazują, że MuSCs również stopniowo ulegają zmianom wewnątrzkomórkowym, które głęboko wpływają na funkcje regeneracyjne komórek macierzystych wraz z wiekiem. Bardziej kompleksowe zrozumienie wzajemnego oddziaływania czynników wewnętrznych i zewnętrznych komórek macierzystych pozwoli na udoskonalenie terapii komórkowych zdolnych do przywrócenia homeostazy tkanek homeostazę tkanek i wzmocnienie naprawy mięśni u osób starszych. --- Komórki satelitarne (SC) są spokojnymi dorosłymi komórkami macierzystymi mięśni o krytycznym znaczeniu dla rozwoju postnatalnego. Dzieci z porażeniem mózgowym mają upośledzony wzrost mięśni i mięśni i rozwijają przykurcze. Podczas gdy cytometria przepływowa wcześniej wykazała zmniejszoną populację SC, nieprawidłowości macierzy zewnątrzkomórkowej mogą wpływać na stosowane metody izolacji komórek. stosowane metody izolacji komórek, systematycznie izolując mniej komórek z mięśni CP i tworząc stronniczy wynik. W związku z tym, celem tego badania było zastosowanie immunohistochemii na seryjnych skrawkach mięśni w celu ilościowego określenia SC in situ. Seryjne przekroje z ludzkich biopsji mięśni gracilis (n = 11) zostały oznaczone przeciwciałami fluorescencyjnymi dla Pax7 (marker transkrypcji SC), lamininy (podstawowa lamina) i 4',6-diamidino-2-fenyloindol (jądra). Mikroskopia fluorescencyjna pod dużym powiększeniem została wykorzystana do identyfikacji SC na podstawie znakowania i lokalizacji. Średnia SC/100 włókien mięśniowych była zmniejszona o ∼70% (p < 0,001) u dzieci z CP (2,89 ± 0,39) w porównaniu do dzieci z TD (8,77 ± 0,79). Ponadto rozkład SC w poszczególnych polach był różny (p < 0,05), ze zwiększonym odsetkiem SC w polach będących pojedynczymi komórkami (p < 0,01) u dzieci z CP. Kwantyfikacja liczby SC in situ, bez jakiejkolwiek innej manipulacji tkanką, potwierdza, że dzieci ze spastycznym CP mają zmniejszoną ich liczbę. Ta utrata komórek macierzystych może częściowo wyjaśniać upośledzony wzrost mięśni i pozornie zmniejszoną reaktywność mięśni CP na ćwiczenia. --- Komórki satelitarne mięśni szkieletowych odgrywają kluczową rolę w poporodowym wzroście i regeneracji mięśni. regeneracji. Aby zbadać molekularną regulację komórek satelitarnych, bezpośrednio przygotowaliśmy komórki satelitarne od 8- do 12-tygodniowych myszy C57BL/6 i przeprowadziliśmy analizę ekspresji genów w całym genomie. W porównaniu z aktywowanymi 507 genów było silnie regulowanych w spoczynkowych komórkach satelitarnych. Obejmowały one obejmowały negatywne regulatory cyklu komórkowego i inhibitory miogeniczne. Zestaw genów ujawniła, że quiescent komórki satelitarne preferencyjnie wyrażają geny zaangażowane w adhezję komórka-komórka, regulację wzrostu komórek, tworzenie macierzy zewnątrzkomórkowej, homeostazę miedzi i żelaza oraz transport lipidów. transport lipidów. Ponadto, reakcja łańcuchowa odwrotnej transkrypcji-polimerazy na różnicowo wyrażonych genów potwierdziła, że receptor kalcytoniny (CTR) był w uśpionych komórkach satelitarnych, ale nie w aktywowanych komórkach satelitarnych. komórkach satelitarnych. Ponadto, mRNA CTR jest prawie niewykrywalne w komórkach niemyogennych. Dlatego, następnie zbadaliśmy ekspresję CTR in vivo. CTR ulegał specyficznej ekspresji na spokojnych komórkach satelitarnych, ale ekspresji nie stwierdzono na aktywowanych/proliferujących komórkach satelitarnych podczas regeneracji mięśni. Komórki CTR-pozytywne pojawiły się ponownie na obrzeżach regenerujących się włókien mięśniowych w późniejszych etapach regeneracji mięśni. regeneracji mięśni. Stymulacja kalcytoniną opóźniała aktywację spoczynkowych komórek satelitarnych. komórek satelitarnych. Nasze dane wskazują na rolę CTR w spoczynkowych komórkach satelitarnych i solidne rusztowanie do dalszej analizy molekularnej regulacji komórek satelitarnych. Ujawnienie potencjalnych konfliktów interesów znajduje się na końcu tego artykułu. artykułu. --- Badania koncentrujące się na kanonicznym progenitorze miogenicznym dorosłych, komórkach satelitarnych mięśni szkieletowych mięśni szkieletowych, są wciąż rozwijającą się dziedziną 46 lat od ich początkowego opisu. początkowego opisu. Ostatnie publikacje ujawniły wiele nowych aspektów biologii komórek satelitarnych, począwszy od ich życia rozwojowego do ich roli jako jako główna samoodnawiająca się miogenna komórka macierzysta w dorosłych mięśniach szkieletowych, a także wreszcie ich utratę podczas starzenia się. Potencjał miogenny komórek satelitarnych jest pod kontrolą molekularną specyficznych czynników transkrypcyjnych bHLH i parowanych których ściśle zaaranżowana równowaga odpowiada za skuteczną regenerację mięśni szkieletowych. mięśni szkieletowych. Nowe doniesienia wskazują również na związek komórek satelitarnych z naczyniami krwionośnymi i wysoki potencjał miogenny podzbiorów komórek macierzystych związanych z obiema liniami z obiema liniami. --- Komórki satelitarne mięśnia szkieletowego to spokojne, jednojądrzaste komórki miogenne, zlokalizowane pomiędzy sarkolemą a błoną podstawną terminalnie zróżnicowanych włókien mięśniowych. Są one zwykle w stanie spoczynku w dorosłych mięśniach mięśni, ale działają jako rezerwowa populacja komórek, zdolna do proliferacji w odpowiedzi na w odpowiedzi na uraz i dać początek zregenerowanym mięśniom i większej liczbie komórek satelitarnych. komórek satelitarnych. Niedawne odkrycie szeregu markerów wyrażanych przez komórki satelitarne komórek satelitarnych dostarczyło dowodów na to, że komórki satelitarne, które przez długi czas uważano za jednorodną populację komórek macierzystych mięśni, mogą nie być równoważne. Jest możliwe, że subpopulacja komórek satelitarnych może pochodzić z bardziej prymitywnych komórek macierzystych. prymitywnej komórki macierzystej. Komórki prekursorowe mięśni pochodzące z komórek satelitarnych mogą być wykorzystywane do do naprawy i regeneracji uszkodzonych lub miopatycznych mięśni szkieletowych lub jako wektory do terapii genowej. FAKTY O KOMÓRKACH: (1) Liczba komórek w organizmie: 2 x 10(7) do 3 x 10(7) miojąder/g, 20-25 kg mięśni u przeciętnego człowieka; 2 x 10(5) do 10 x 10(5) komórek satelitarnych/g, tj. komórek satelitarnych/g, tj. około 1 x 10(10) do 2 x 10(10) komórek satelitarnych na osobę. (2) Główne funkcje: naprawa i utrzymanie mięśni szkieletowych. (3) Wskaźnik obrotu: bliski zeru w warunkach nieurazowych - wysoki w chorobie lub ciężkim urazie. ciężkim urazie. --- Komórki satelitarne mięśni szkieletowych są dorosłymi komórkami macierzystymi pochodzącymi z mięśni. coraz większą uwagę. Owcze komórki satelitarne wykazują większe podobieństwo do ludzkich komórek satelitarnych pod względem metabolizmu, długości życia, proliferacji i różnicowania niż komórki satelitarne szczura i myszy. niż komórki satelitarne szczura i myszy. Zastosowaliśmy dwuetapowe enzymatyczne trawienie i zróżnicowane metody adhezji do izolacji i oczyszczania owczych komórek satelitarnych mięśni szkieletowych, zidentyfikowaliśmy komórki i indukowaliśmy różnicowanie w celu zbadania ich pluripotencji. Najbardziej wydajną metodą izolacji komórek satelitarnych mięśni szkieletowych owiec była kolagenaza typu I i trypsyna, z najlepszymi warunkami dla hodowli in vitro w pożywce zawierającej 20% FBS. w pożywce zawierającej 20% FBS + 10% surowicy końskiej. Barwienie immunofluorescencyjne wykazało, że komórki satelitarne wyrażały Desminę, α-Sarcomeric Actinin, MyoD1, Myf5 i PAX7. Po indukcji miogenicznej powstały wielojądrowe miotuby, na co wskazuje ekspresja MyoG i szybkiej miozyny mięśniowej. Po indukcji osteogennej komórki wyrażały osteokalcynę, z barwieniem czerwienią alizarynową i ALP (fosfataza alkaliczna). fosfataza alkaliczna) były pozytywne. Po indukcji adipogennej, komórki wyrażały PPARγ2 (receptor γ2 aktywowany przez proliferatory peroksysomów) i wyraźne kropelki lipidów były obecne wokół komórek, z barwieniem Oil Red-O dającym pozytywny wynik. Podsumowując, opracowano skuteczny system do izolacji, oczyszczania i identyfikacji komórek satelitarnych mięśni szkieletowych owiec. komórek satelitarnych mięśni szkieletowych owiec. --- Wyjątkowa zdolność regeneracyjna mięśni szkieletowych jest przypisywana macierzystej komórce mięśniowej zwanej komórką satelitarną. Komórki satelitarne są niezbędne dla regeneracji mięśni szkieletowych, ponieważ ostatecznie dostarczają miogennych prekursorów miogenne, które odbudowują uszkodzoną tkankę mięśniową. Komórki satelitarne są heterogenną populacją komórek macierzystych i progenitorowych. komórek progenitorowych. Określenie hierarchii komórkowej i zrozumienie, w jaki sposób w populacji komórek satelitarnych będzie nieocenione dla rozwoju komórek macierzystych i progenitorowych. nieocenione dla rozwoju terapii regeneracyjnych mięśni.
Czym są komórki satelitarne mięśni szkieletowych?
Komórki satelitarne mięśni szkieletowych (SC) to miogenne komórki macierzyste Pax7(+), które znajdują się między blaszką podstawną a plazmalemmą miofibryli. W dojrzałych mięśniach SC są zazwyczaj w stanie spoczynku, ale mogą być aktywowane w odpowiedzi na uszkodzenie mięśni. W zależności od wielkości urazu tkanki, SCs mogą dzielić się minimalnie, aby naprawić subtelne uszkodzenia w obrębie poszczególnych włókien mięśniowych lub wytworzyć większą pulę potomstwa, która tworzy nowe włókna mięśniowe w przypadkach jawnego uszkodzenia mięśni