Regulacja funkcji komórek śródmiąższowych zastawki (VIC) w odpowiedzi na uszkodzenie tkanki i chorobę zastawki i choroby zastawek nie jest dobrze poznana. Ponieważ transformujący czynnik wzrostu czynnik wzrostu-beta (TGF-beta) był zaangażowany w naprawę tkanek, przetestowaliśmy hipotezę, że TGF-beta jest regulatorem aktywacji VIC i związanych z nią odpowiedzi komórek odpowiedzi, które występują podczas wczesnych procesów naprawczych. Wykorzystaliśmy dobrze scharakteryzowany model rany, który został utworzony przez mechaniczną denudację konfluentnej monowarstwy VIC do badania aktywacji i naprawy 24 godziny po zranieniu. Aktywacja VIC została wykazana przez immunofluorescencyjną lokalizację aktyny mięśni gładkich alfa (alfa-SMA), a poziomy mRNA alfa-SMA określono ilościowo za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy w czasie rzeczywistym. reakcję łańcuchową w czasie rzeczywistym. Proliferację i apoptozę określono ilościowo za pomocą barwienia bromodeoksyurydyną i znakowanie końcowym nickiem deoksynukleotydylotransferazy dUTP, odpowiednio. Naprawa została określona ilościowo poprzez pomiar wydłużenia VIC do rany, a ekspresję TGF-beta wykazano przez immunofluorescencyjną lokalizację wewnątrzkomórkowego TGF-beta. W porównaniu z monowarstwami bez rany, VIC na krawędzi rany wykazały barwienie alfa-SMA, zwiększoną zawartość mRNA alfa-SMA, wydłużenie do rany z włóknami naprężeniowymi, proliferacją i apoptozą. VIC na krawędzi rany wykazały również zwiększone barwienie TGF-beta i pSmad2/3 z koekspresją alfa-SMA. Dodanie przeciwciała neutralizującego TGF-beta do rany zmniejszyło aktywację VIC, zawartość mRNA alfa-SMA, proliferację, apoptozę, szybkość zamykania się rany i włókna naprężeniowe. I odwrotnie, egzogenne dodanie TGF-beta do rany zwiększało aktywację VIC, proliferację, szybkość zamykania rany i włókna stresowe. szybkość zamykania rany i włókna stresowe. Tak więc zranienie aktywuje VIC, a sygnalizacja TGF-beta moduluje odpowiedź VIC na uraz. --- Fibroblasty są dominującym typem komórek w śródmiąższu serca. Jako główne komórki produkujące macierz w sercu dorosłego ssaka, fibroblasty utrzymują integralność sieci macierzy zewnątrzkomórkowej, zachowując w ten sposób geometrię i funkcję. Po zawale mięśnia sercowego fibroblasty przechodzą dynamiczne zmiany fenotypowe i kierują reakcją naprawczą. Ze względu na ich strategiczną lokalizację, fibroblasty sercowe służą jako komórki wartownicze, które wyczuwają uraz i aktywują i aktywują inflamasom wydzielający cytokiny i chemokiny. Podczas fazy proliferacyjnej gojenia, fibroblasty zawału przechodzą transdyferencjację miofibroblastów tworząc włókna naprężeniowe i wyrażając białka kurczliwe (takie jak α-aktyna mięśni gładkich). aktyna mięśni gładkich). Stres mechaniczny, sygnalizacja transformującego czynnika wzrostu (TGF)-β/Smad3 sygnalizacja i zmiany w składzie macierzy zewnątrzkomórkowej indukują nabycie fenotypu miofibroblastów. W wysoce komórkowym i bogatym aktywowane miofibroblasty wytwarzają białka macierzy, proteazy i ich inhibitory. białka macierzy, proteazy i ich inhibitory regulujące metabolizm macierzy. W miarę dojrzewania w miarę dojrzewania zawału, "osłona przed stresem" miofibroblastów przez usieciowaną macierz i odstawienie czynnika wzrostu może indukować spoczynek i ostatecznie powodować śmierć apoptotyczną śmierć. Ze względu na ich kluczową rolę w przebudowie mięśnia sercowego po zawale remodelingu, fibroblasty są obiecującymi celami terapeutycznymi po zawale mięśnia sercowego. mięśnia sercowego. Jednak złożoność funkcji fibroblastów i patofizjologiczna heterogeniczność patofizjologiczna heterogeniczność przebudowy pozawałowej w kontekście klinicznym w kontekście klinicznym zniechęcają do zbyt uproszczonego podejścia w tłumaczeniu klinicznym. Niniejszy artykuł jest częścią wydania specjalnego zatytułowanego: Biologia kardiomiocytów: Ścieżki różnicowania Ścieżki różnicowania, metabolizmu i skurczu. --- Autologiczne komórki progenitorowe serca (CPC) izolowane jako kardiosfery (CSps) stanowią obiecującego kandydata do terapii regeneracyjnej serca. Lepsze zrozumienie pochodzenia i mechanizmów leżących u podstaw powstawania i dojrzewania ludzkich CSps. CSps jest niewątpliwie wymagane w celu zwiększenia ich potencjału kardiomiogennego. Przejście nabłonkowo-mezenchymalne (EMT) jest kluczowym procesem morfogenetycznym, który jest zaangażowany w nabywanie właściwości podobnych do komórek macierzystych w różnych dorosłych tkankach. tkankach i jest aktywowany w nasierdziu po niedokrwiennym uszkodzeniu serca. serca. Zbadaliśmy, czy EMT jest zaangażowany w tworzenie i różnicowanie ludzkich CSps. i różnicowaniu ludzkich CSps, ujawniając, że wzrost ekspresji genów związanych z EMT genów związanych z EMT towarzyszy tworzeniu CSps, które jest względne w stosunku do pierwotnych komórek pochodzących z eksplantów i komórek pochodzących z CSp hodowanych w monowarstwie. EMT i tworzenie CSps jest nasilone w obecności transformującego czynnika wzrostu β1 (TGFβ1) i drastycznie blokowane przez inhibitor receptora TGFβ typu I SB431452, wskazując, że zależna od TGFβ EMT jest niezbędna do tworzenia tych niszowych klastrów wielokomórkowych 3D. Ponieważ TGFβ jest aktywowany w mięśniu sercowym w odpowiedzi na uraz, nasze dane sugerują, że tworzenie CSps naśladuje adaptacyjny mechanizm mechanizm, który może być potencjalnie wzmocniony w celu zwiększenia in vivo lub ex vivo potencjału regeneracyjnego dorosłych CPC. --- Zawał mięśnia sercowego jest najczęstszą przyczyną uszkodzenia serca i powoduje ostrą utratę dużej liczby komórek mięśnia sercowego. ostrą utratę dużej liczby komórek mięśnia sercowego. Ponieważ serce ma zdolność do regeneracji, śmierć kardiomiocytów wywołuje reakcję naprawczą, która ostatecznie prowadzi do reparacyjną, która ostatecznie prowadzi do powstania blizny i jest związana z remodelingiem komory. Uszkodzenie serca aktywuje wrodzone mechanizmy odpornościowe mechanizmy immunologiczne inicjujące reakcję zapalną. Szlaki, w których pośredniczą receptory szlaki, kaskada dopełniacza i wytwarzanie reaktywnego tlenu indukują czynnik jądrowy aktywację czynnika jądrowego (NF) -kappaB i zwiększają syntezę chemokin i cytokin w zawale serca. w sercu objętym zawałem. Chemokiny stymulują chemotaktyczną rekrutację leukocytów chemotaktyczną rekrutację leukocytów zapalnych do zawału, podczas gdy cytokiny promują adhezyjne interakcje między leukocytami i komórkami śródbłonka, co skutkuje transmigrację komórek zapalnych do miejsca uszkodzenia. Podgrupy monocytów odgrywają różne role w fagocytozie martwych kardiomiocytów i tworzeniu tkanki ziarninowej poprzez uwalnianie czynników wzrostu. granulacji poprzez uwalnianie czynników wzrostu. Usuwanie martwych komórek i resztek macierzy może mieć zasadnicze znaczenie dla ustąpienia stanu zapalnego i przejścia do fazy reparacyjnej. do fazy naprawczej. Transformujący czynnik wzrostu (TGF)-beta odgrywa kluczową rolę w naprawie rolę w naprawie serca poprzez tłumienie stanu zapalnego przy jednoczesnym promowaniu modulacji fenotypu miofibroblastów modulację fenotypu i odkładanie macierzy zewnątrzkomórkowej. Proliferacja miofibroblastów proliferacja miofibroblastów i angiogeneza skutkują powstawaniem silnie unaczynionej tkanki ziarninowej. tkanki ziarninowej. W miarę dojrzewania gojącego się zawału fibroblasty ulegają apoptozie i tworzy się macierz oparta na kolagenie, podczas gdy wiele nowych naczyń zawałowych uzyskuje mięśniową, a niepowlekane naczynia ulegają regresji. Terminowe ustąpienie nacieku nacieku zapalnego i przestrzenne ograniczenie odpowiedzi zapalnej i reparacyjnej do w obszarze zawału są niezbędne dla optymalnego gojenia zawału. gojenia się zawału. Ukierunkowanie szlaków zapalnych po zawale może zmniejszyć uszkodzenie kardiomiocytów i złagodzić niekorzystną przebudowę. Ponadto, zrozumienie roli układu odpornościowego w naprawie mięśnia sercowego jest konieczne do w celu zaprojektowania optymalnych strategii regeneracji serca. --- Dorosłe komórki macierzyste są aktywowane do proliferacji i różnicowania podczas normalnej homeostazy tkanek, jak również w stanach chorobowych i urazach. Ta aktywacja jest istotnym składnikiem w przywracaniu funkcji uszkodzonej tkanki poprzez całkowitą lub częściową regenerację. Gdy regeneracja nie zachodzi w pełni, procesy naprawcze obejmujące nadprodukcję składników zrębu zapewniają ciągłość tkanki kosztem ciągłość tkanki kosztem jej normalnej struktury i funkcji, co skutkuje "zaburzeniem regeneracji". Dorosłe komórki macierzyste z wielu narządów zostały zidentyfikowane jako zaangażowane w ten proces i badana jest ich rola w naprawie tkanek. w naprawie tkanek. Dowody na udział mezenchymalnych komórek zrębu mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) w procesie naprawy tkanek w wielu tkankach. w procesie naprawy tkanek w wielu tkankach, a ich rola w zaburzeniach reparacyjnych jest wyraźnie wykazana. jest zaangażowanie szeregu specyficznych szlaków sygnałowych. Transformujący czynnik wzrostu beta, białko morfogenetyczne kości i szlaki Wnt współdziałają ze sobą, tworząc złożoną sieć sygnalizacyjną, która ma kluczowe znaczenie w regulowaniu wyborów losu zarówno zrębu, jak i specyficznych dla tkanki komórek macierzystych (TSC), określając, czy funkcjonalna regeneracja lub tworzenie się tkanki bliznowatej po urazie. A Rosnące zrozumienie zarówno TSC, MSC, jak i złożonej kaskady sygnałów sygnałów regulujących obie populacje komórek pojawiły się jako potencjalne cele terapeutyczne w leczeniu procesów naprawczych. potencjalne cele terapeutyczne w leczeniu zaburzeń naprawczych. Niniejszy przegląd koncentruje się na najnowszych postępach w zakresie roli tych komórek w mięśniach szkieletowych, sercu i tkankach płuc.
Jaka jest rola TGFbeta w regeneracji serca po uszkodzeniu mięśnia sercowego?
TGFβ jest aktywowany w mięśniu sercowym w odpowiedzi na uraz i odgrywa kluczową rolę w naprawie serca poprzez tłumienie stanu zapalnego, jednocześnie promując modulację fenotypu miofibroblastów i odkładanie macierzy zewnątrzkomórkowej. W rzeczywistości, regulacja w górę sygnalizacji TGF-beta promuje tworzenie fenotypu podobnego do miofibroblastów. TGF-beta współdziała z białkiem morfogenetycznym kości i szlakami Wnt, tworząc złożoną sieć sygnalizacyjną, która ma kluczowe znaczenie w regulowaniu wyborów losu zarówno zrębowych, jak i specyficznych dla tkanki komórek macierzystych, określając, czy po urazie następuje funkcjonalna regeneracja, czy tworzenie tkanki bliznowatej. Ponadto TGF-beta zwiększa tworzenie się kardiosfer i może potencjalnie zwiększać potencjał regeneracyjny dorosłych komórek progenitorowych serca.