Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено со спутниковой ячейки )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для глиальных клеток-предшественников см. Спутниковая клетка (глия) .
Миоспутниковая клетка
Подробности
Идентификаторы
латинскиймиосателлитоцитузы
THH2.00.05.2.01020
Анатомические термины микроанатомии

Миосателлитные клетки , также известные как сателлитные клетки или мышечные стволовые клетки , представляют собой небольшие мультипотентные клетки с очень небольшой цитоплазмой, обнаруженной в зрелых мышцах . [1] Клетки-сателлиты являются предшественниками клеток скелетных мышц , способными давать начало клеткам-сателлитам или дифференцированным клеткам скелетных мышц. [2] Они могут предоставить дополнительные миоядра своему родительскому мышечному волокну или вернуться в состояние покоя . [3] Более конкретно, после активации сателлитные клетки могут повторно войти в клеточный цикл, чтобы пролиферировать и дифференцироваться вмиобласты . [4]

Миосателлитные клетки расположены между базальной мембраной и сарколеммой мышечных волокон [5] 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, могут быть идентифицированы 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., цитоплазматические органеллы и снижение уровня гетерохроматина. [2] Клетки-сателлиты способны дифференцироваться и сливаться для увеличения существующих мышечных волокон и образования новых. Эти клетки представляют собой старейшую из известных ниш взрослых стволовых клеток и участвуют в нормальном росте мышц, а также в регенерации после травмы или заболевания .

В неповрежденной мышце большинство сателлитных клеток неподвижны ; 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 . [1]

Структура [ править ]

Генетические маркеры [ править ]

Клетки-сателлиты экспрессируют ряд отличительных генетических маркеров . Текущее мышление является то , что большинство спутников клетки экспрессируют Pax7 и Рах3 . [6] Сателлитные клетки в мускулатуре головы имеют уникальную программу развития [7] 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. [2]

Маркеры CD34 и Myf5 специфически определяют большинство покоящихся сателлитных клеток. [8] 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. [9] Большая активация также приводит к повышенной экспрессии миогенных основных транскрипционных факторов спираль-петля-спираль MyoD , миогенина и MRF4 - все они ответственны за индукцию генов, специфичных для миоцитов. [10]Тестирование HGF также используется для идентификации активных сателлитных ячеек. [2] Активированные сателлитные клетки также начинают экспрессировать мышечно-специфические белки филаментов, такие как десмин, по мере их дифференциации.

Область биологии сателлитных клеток страдает от тех же технических трудностей, что и другие области стволовых клеток. Исследования основываются 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.

Функция [ править ]

Восстановление мышц [ править ]

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. [1]

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 важной частью патологии мышечных дистрофий .

Клетки-сателлиты пролиферируют после мышечной травмы [11] и образуют новые миофибриллы посредством процесса, аналогичного развитию мышц плода. [12] После нескольких клеточных делений сателлитные клетки начинают сливаться с поврежденными мышечными трубками и претерпевают дальнейшую дифференцировку и созревание с периферическими ядрами, как и в случае с дефектом. [12] Одной из первых ролей, описанных для IGF-1, было его участие 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 положительные эффекты для стареющих мышц. [13] [14]

Эффекты упражнений [ править ]

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 сателлитных клеток и миоядер. В то время как адаптивная реакция на 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. [2]

Предполагается, что упражнения вызывают высвобождение сигнальных молекул, включая воспалительные вещества, цитокины и факторы роста, из окружающих соединительных тканей и активных скелетных мышц. [2] 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. [15] Исследования показали, что интенсивные упражнения обычно увеличивают выработку IGF-1, хотя индивидуальные реакции значительно различаются. [16] [17]Более конкретно, IGF-1 существует в двух изоформах: механофакторе роста (MGF) и IGF-IEa. [18] В то время как первый вызывает активацию и пролиферацию, последний вызывает дифференциацию пролиферирующих сателлитных клеток. [18]

Исследования на людях показали, что как тренировки с отягощениями, так и тренировки на выносливость привели к увеличению количества сателлитных клеток. [9] [19] Эти результаты показывают, что легкий режим тренировок на выносливость может быть полезным для противодействия коррелированному с возрастом уменьшению количества сателлитных клеток. [2] При тренировках 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. [3]

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. [20] Другие ультраструктурные доказательства активированных сателлитных клеток включают повышенную концентрацию аппарата Гольджи и пиноцитотических пузырьков. [21]

Исследование [ править ]

При минимальной стимуляции сателлитные клетки in vitro или in vivo подвергаются программе миогенной дифференцировки.

К сожалению, похоже, что трансплантированные сателлитные клетки 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. Особенно успешной в последнее время оказалась доставка клеток мезоангиобласта золотистому ретриверу.собачья модель мышечной дистрофии Дюшенна , которая эффективно вылечила болезнь. [22] Однако размер использованной выборки был относительно небольшим, и с тех пор исследование подверглось критике за отсутствие надлежащих средств контроля за использованием иммунодепрессантов. Недавно сообщалось, что экспрессирующие Pax7 клетки вносят вклад в заживление кожных ран, принимая фиброзный фенотип посредством процесса, опосредованного Wnt / β-catenin. [23]

Регламент [ править ]

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. [24]

См. Также [ править ]

  • Список типов клеток человека, полученных из зародышевых листков

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Birbrair, A .; Дельбоно, О. (2015). «Перициты необходимы для формирования скелетных мышц». Обзоры и отчеты о стволовых клетках . 11 (4): 547–548. DOI : 10.1007 / s12015-015-9588-6 . PMID  25896402 . S2CID  12812499 .
  2. ^ a b c d e f g Кади Ф., Чарифи Н., Денис К., Лекселл Дж., Андерсен Дж. Л., Шерлинг П., Олсен С., Кьяер М. (ноябрь 2005 г.). «Поведение сателлитных клеток в ответ на упражнения: что мы узнали из исследований на людях?». Pflügers Arch . 451 (2): 319–27. DOI : 10.1007 / s00424-005-1406-6 . PMID 16091958 . S2CID 21822010 .  
  3. ^ а б Кади Ф, Шерлинг П., Андерсен Л.Л., Чарифи Н., Мадсен Дж. Л., Кристенсен Л. Р., Андерсен Дж. Л. (август 2004 г.). «Влияние тяжелых тренировок с отягощениями и разгрузки на сателлитные клетки в скелетных мышцах человека» . J. Physiol. (Лонд.) . 558 (Pt 3): 1005–12. DOI : 10.1113 / jphysiol.2004.065904 . PMC 1665027 . PMID 15218062 .  
  4. Перейти ↑ Siegel AL, Kuhlmann PK, Cornelison DD (февраль 2011 г.). «Пролиферация и ассоциация мышечных сателлитных клеток: новые открытия из покадровой визуализации миофибры» . Скелетная мышца . 1 (1): 7. DOI : 10,1186 / 2044-5040-1-7 . PMC 3157006 . PMID 21798086 .  
  5. ^ Заммит, PS; Куропатка, TA; Яблонька-Реувени, Z (ноябрь 2006 г.). «Сателлитная клетка скелетных мышц: стволовая клетка, пришедшая из холода» . Журнал гистохимии и цитохимии . 54 (11): 1177–91. DOI : 10,1369 / jhc.6r6995.2006 . PMID 16899758 . 
  6. ^ Relaix F, Rocancourt D, Mansouri A, Букингемский M (июнь 2005). «Pax3 / Pax7-зависимая популяция клеток-предшественников скелетных мышц». Природа . 435 (7044): 948–53. Bibcode : 2005Natur.435..948R . DOI : 10,1038 / природа03594 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0012-E8E0-9 . PMID 15843801 . S2CID 4415583 .  
  7. ↑ Harel I, Nathan E, Tirosh-Finkel L, Zigdon H, Guimarães-Camboa N, Evans SM, Tzahor E (июнь 2009 г.). «Различное происхождение и генетические программы сателлитных клеток мышц головы» . Dev. Cell . 16 (6): 822–32. DOI : 10.1016 / j.devcel.2009.05.007 . PMC 3684422 . PMID 19531353 .  
  8. ^ Beauchamp, JR; Heslop, L; Ю, Д.С. Таджбахш, S; Келли, Р.Г.; Верниг, А; Buckingham, ME; Куропатка, TA; Заммит, ПС (2000). «Экспрессия CD34 и Myf5 определяет большинство покоящихся сателлитных клеток скелетных мышц взрослых» . J Cell Biol . 151 (6): 1221–34. DOI : 10,1083 / jcb.151.6.1221 . PMC 2190588 . PMID 11121437 .  
  9. ^ a b Crameri, R; Aagaard, P; Qvortrup, K; Кьяер, М. (2004). «Иммунореактивные клетки N-CAM и Pax7 по-разному экспрессируются в латеральной широкой мышце бедра человека после одного сеанса исчерпывающих эксцентрических упражнений». J Physiol . 565 : 165.
  10. ^ Маркилдон, Франсуа (2012). «Бета-белок связывания CCAAT / энхансера экспрессируется в клетках-сателлитах и ​​контролирует миогенез» . Стволовые клетки . 30 (12): 2619–2630. DOI : 10.1002 / stem.1248 . PMID 23034923 . S2CID 1219256 .  
  11. ^ Seale P, Полесская A, Рудницкий М. (2003). «Спецификация взрослых стволовых клеток с помощью передачи сигналов Wnt в регенерации мышц» . Клеточный цикл . 2 (5): 418–9. DOI : 10.4161 / cc.2.5.498 . PMID 12963830 . 
  12. ^ a b Parker MH, Seale P, Rudnicki MA (июль 2003 г.). «Оглядываясь назад на эмбрион: определение транскрипционных сетей в миогенезе взрослых». Nat. Преподобный Жене . 4 (7): 497–507. DOI : 10.1038 / nrg1109 . PMID 12838342 . S2CID 1800309 .  
  13. ^ Mourkioti F, Rosenthal N (октябрь 2005). «IGF-1, воспаление и стволовые клетки: взаимодействие во время регенерации мышц». Trends Immunol . 26 (10): 535–42. DOI : 10.1016 / j.it.2005.08.002 . PMID 16109502 . 
  14. ^ Hawke TJ, Garry DJ (август 2001). «Миогенные сателлитные клетки: от физиологии к молекулярной биологии». J. Appl. Physiol . 91 (2): 534–51. DOI : 10.1152 / jappl.2001.91.2.534 . PMID 11457764 . 
  15. ^ Андерсон, Дж. Э .; Возняк, AC (2004). «Активация сателлитных клеток на волокнах: моделирование событий in vivo - приглашенный обзор». Может J Physiol Pharmacol . 82 (5): 300–10. DOI : 10.1139 / y04-020 . PMID 15213729 . 
  16. ^ Bamman М.М., Шипп JR, Jiang J, Гоуэр BA, Hunter GR, Goodman A, McLafferty CL, Urban RJ (март 2001). «Механическая нагрузка увеличивает концентрацию мРНК IGF-I и рецепторов андрогенов в мышцах у людей». Являюсь. J. Physiol. Эндокринол. Метаб . 280 (3): E383–90. DOI : 10.1152 / ajpendo.2001.280.3.E383 . PMID 11171591 . 
  17. ^ Hellsten Y, Hansson HA, Джонсон л, Франдсен U, Sjödin В (июнь 1996 г.). «Повышенная экспрессия ксантиноксидазы и иммунореактивности инсулиноподобного фактора роста I (IGF-I) в скелетных мышцах после тяжелых физических нагрузок у людей». Acta Physiol. Сканд . 157 (2): 191–7. DOI : 10.1046 / j.1365-201X.1996.492235000.x . PMID 8800359 . 
  18. ^ a b Ян, SY; Голдспинк, Г. (2002). «Различные роли IGF-I Ec пептида (MGF) и зрелого IGF-I в пролиферации и дифференцировке миобластов» . FEBS Lett . 522 (1–3): 156–60. DOI : 10.1016 / s0014-5793 (02) 02918-6 . PMID 12095637 . S2CID 46646257 .  
  19. ^ Charifi N, Кади F, Féasson L, Denis C (июль 2003). «Влияние тренировки на выносливость на частоту сателлитных клеток в скелетных мышцах стариков». Мышечный нерв . 28 (1): 87–92. DOI : 10.1002 / mus.10394 . PMID 12811778 . S2CID 20002383 .  
  20. ^ Аппель, HJ; Форсберг, S; Холлманн, В. (1988). «Активация сателлитных клеток в скелетных мышцах человека после тренировки: данные о новообразовании мышечных волокон». Int J Sports Med . 9 (4): 297–99. DOI : 10,1055 / с-2007-1025026 . PMID 3182162 . 
  21. Перейти ↑ Roth SM, Martel GF, Ivey FM, Lemmer JT, Tracy BL, Metter EJ, Hurley BF, Rogers MA (июнь 2001 г.). «Характеристики сателлитных клеток скелетных мышц у молодых и пожилых мужчин и женщин после силовых тренировок с отягощениями» . J. Gerontol. Биол. Sci. Med. Sci . 56 (6): B240–7. DOI : 10.1093 / Герона / 56.6.B240 . PMID 11382785 . 
  22. ^ Sampaolesi M, Blot S, D'Antona G, Granger N, Tonlorenzi R, Innocenzi A и др. (Ноябрь 2006 г.). «Стволовые клетки мезоангиобласта улучшают мышечную функцию у собак с дистрофией» (PDF) . Природа . 444 (7119): 574–9. Bibcode : 2006Natur.444..574S . DOI : 10,1038 / природа05282 . PMID 17108972 . S2CID 62808421 .   
  23. ^ Amini-Nik S, Glancy D и др. (2011). «Клетки, экспрессирующие Pax7, способствуют заживлению кожных ран, регулируя размер рубца посредством процесса, опосредованного β-катенином». Стволовые клетки . 29 (9): 1371–9. DOI : 10.1002 / stem.688 . PMID 21739529 . S2CID 206518139 .  
  24. ^ McCroskery S, Thomas M, L Maxwell, Шарма M, Kambadur R (2003). «Миостатин отрицательно регулирует активацию и самообновление сателлитных клеток» . J Cell Biol . 162 (6): 1135–47. DOI : 10,1083 / jcb.200207056 . PMC 2172861 . PMID 12963705 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Изображение на neuro.wustl.edu
  • Обзор на brown.edu
  • Поиск NIF - спутниковая ячейка через информационную структуру нейробиологии