a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
A VÁZIZOM
REGENERÁCIÓJA ÉS TRANSZDIFFERENCIÁL Ó-DÁSA
a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen
Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter
Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 7. előadás
Vázizomzat regenerációját igénylő kórfolyamatok
Kiterjedt izomkárosodással járó sérülés
Öröklődő megbetegedések – Duchenne izomdisztrófia (DMD):
• A disztrofin gén X-kromoszómához kötött mutációja
• 1:3500 fiú gyakoriság
• Disztrofin génje a legnagyobb ismert emlős gén (2.4 Mb)
• A betegség lefolyása: A DMD pácienseket gyermekkorban diagnosztizálják. A súlyosbodó izomgyengeség a
végtagizmokat, rekeszt és a szívizmot érinti, ami keringési- légzési elégtelenségen keresztül vezet a betegek halálához a 20-30 éves életkor elején.
Az izom-regeneráció kísérletes modelljei
• Mdx egér: a disztrofin gén spontán mutációja (különböző beltenyészetekben eltérő súlyossággal)
• Disztrofin/utrofin kettősen mutáns egér
• Kutyák X-kromoszómához kapcsolt izomdisztrófiája (a legjobb DMD modell, de a fenotípus változékony lehet).
A vázizom embrionális kialakulása
Myf5 Myf6 Pax3
MyoD
Myogenezis Myogn Myf6, MyoD NT
NC MT
SC Limb VLL
DT
DT
SC
Myf5 Pax3/
Pax7 MyoD
Bmp4 Wnt1/3 Nog
Wnt11 Pax3
MyoD Shh
Wnt7a
Nog Myf5
A miogén differenciálódás
transzkripcionális szabályozása
„Transit Amplifying” sejt
Izomcső Mioblaszt
Differenciáció Aktiváció/Proliferáció
Miogén progenitor sejt (MPC) Miogén őssejt (MSC)
Nyugalmi állapot
Cd34 Cdh15 Foxk1 Met Pax3 Pax7 Sox8 Sdc4 Sox15 Vcam1
Myf5 Myf6 MyoD
Des Myog
Izomszál magja
Sérülés Fúzió Differenciáció Érés
Szatellita sejtek osztódása és önmegújítása
Regenerálódó izomszál magja Szatellita sejt
(nyugvó)
Szatellita sejt (nyugvó)
Az izom regeneráció sejtes forrásai
• Szatellita sejtek és prekurzoraik
• Az embrionális végtagokhoz kapcsolódó endotél sejtek
• Mezangioblasztok
• Csontvelő-eredetű őssejtek
• A vázizom oldal populációban (SP) megjelenő progenitor sejtek
• Mdr-dependens pumpa révén a Hoechst 33342 hatékony kiválasztása a sejtekből
Az izom-regeneráció szövet- forrásai
Ér-előalakok Intersticiális sejtek
Csontvelői sejtek Izomszál
magja Szatellita
sejt
Izom őssejtek – szatellita sejtek
• A szatellita sejtek szorosan az izomszálakhoz kapcsolódva az izom lamina basalis alatt helyezkednek el.
• Egy izomszálhoz kapcsolódó sejtmaggal rendelkező sejtek 2–7%-a.
• Heterogén összetétel: fúzionáló/nem fúzionáló alcsoportok
• Ontogenezis: szomitákból és perivaszkuláris sejtekből származnak a Pax3/Pax7 faktorok hatására
• Sejtfelszíni markerek:
– Egér: M-cadherin, CD34, VCAM, CD56, c-met (HGF- receptor)
– Ember: CD56
A vázizomzat struktúrája és regenerációja
Izomszál
Hemopoietikus sejtek
Pericita
Endotélsejt
Arteriola és kapillárisok
Intersticiális sejt Lamina basalis
Szatellita sejt (SC)
Izomrost Izomsejt-mag
Nyugvó SC Pax7+
Aktivált SC Pax7+ Myf5+MyoD+
Fúzió és differenciáció Visszatérés
nyugalmi állapotba
Mioblaszt Pax7- Myf5+MyoD+
Szimmetrikus osztódás Asszimmetrikus
osztódás Aktiváció
Miocita MyoD+
Az izom helyreállítás kinetikája
Aktiváció
Proliferáció
Differenciálódás
Érés
0 1 2 5 10 14
Sérülés utáni napok
A Duchenne-féle izomdisztrófia
regeneratív kezelésének nehézségei
• Immunszuppresszió szükséges
• Az immunszuppresszív szerek további izom-károsodást okoznak
• Rövid mioblaszt vándorlási távolság miatt nagymennyiségű oltásra van szükség– 100 injekció/cm2 (összesen kb. 4000 injekció egy betegbe!)
Nem-SC sejtek szerepe az izom- regenerációban
Tenyésztés
Elköteleződés (ha szükséges) Allogén transzplantáció Autológ transzplantáció
(genetikai korrekció után)
Mezenhimális differenciáció
Zsírszövet eredetű őssejtek MyoD-konvertált sejtek Hemopoetikus őssejtek
Side population Mezenhimális őssejtek
SCs és alcsoportjaik MDSCs
CD133+ őssejtek Hemopoetikus őssejtek
Side population CD133+ őssejtek
Periciták Mioendotel sejtek
EPCs MSCs
iPS sejtek Újraprogramozás Bőr vagy egyéb szövet
Vázizom
Csontvelő
Egyéb források Vér
Erek
Jellemzők
Összefoglalás
• A vázizom regenerálódásában a szatellita sejtek játszanak elsődleges szerepet, de egyéb eredetű (embrionális és
nem-embrionális) szintén elősegíthetik a folyamatot.
• Az izom-regeneráció több folyamatból áll, melyek
elsősorban (a) az érpályák helyreállítása, (b) izom-őssejtek differenciálódása és (c) egyéb sejtek lehetséges
transzdifferenciálódása eseményeken keresztül járulnak hozzá a regenerációhoz.
