Muskelentwicklung
Myogenese ist die Bildung von Muskelgewebe während der Embryonalentwicklung aus Stammzellen im Mesoderm.
Lernziele
Beschreiben Sie den Prozess der Myogenese, der Bildung von Muskelgewebe
Key Takeaways
Schlüsselpunkte
- Menschliche embryonale Stammzellen sind pluripotent, d.h. sie differenzieren sich in alle Zelltypen, einschließlich Muskelzellen.
- Muskelgewebe wird in der Mesodermschicht des Embryos als Reaktion auf Signale des Fibroblasten-Wachstumsfaktors, des Serum-Response-Faktors und von Kalzium gebildet.
- In Gegenwart des Fibroblasten-Wachstumsfaktors fusionieren Myoblasten zu mehrkernigen Mytotubes, die die Grundlage des Muskelgewebes bilden.
- Ungenutzte Myoblasten dedifferenzieren zu Myosatelliten-Zellen, die in der Muskelfaser verbleiben, bis sie bei Beschädigung oder Belastung des Muskels zur Differenzierung in neue Muskelzellen benötigt werden.
- Myozyten sind röhrenförmige Muskelzellen oder -fasern, die sich aus Myoblasten entwickeln.
- Myozyten sind als Herz-, Skelett- oder glatte Muskelzellen spezialisiert.
Schlüsselbegriffe
- Myogenese: Die Bildung von Muskelgewebe während der Entwicklung eines Embryos.
- Mesoderm: Eine der drei Gewebeschichten im Embryo eines metazoiden Tieres. Während der Embryonalentwicklung bildet es viele innere Organe des Erwachsenen, einschließlich der Muskeln, der Wirbelsäule und des Kreislaufsystems.
- Myoblasten: Eine Art embryonaler Stammzellen, aus denen Muskelzellen entstehen.
Beispiele
Bodybuilder verstärken die natürlichen Entwicklungsprozesse der Myoblasten-Muskelfusion und der Dedifferenzierung zu Myosatelliten, um die Myosatellitenmasse und damit die Muskelgröße und das Gewicht drastisch zu erhöhen.
Die Embryogenese ist der Prozess, durch den sich der Embryo bildet und entwickelt, bis er zum Fötus wird.
Merkmale der Embryoblasten
Skelett-Satellitenmuskelzellen: Satellitenzellen befinden sich zwischen der Basalmembran und dem Sarkolemma (Zellmembran) einzelner Muskelfasern. Sie sind in der Lage, sich zu differenzieren und zu verschmelzen, um vorhandene Muskelfasern zu vergrößern und neue zu bilden. Diese Zellen stellen die älteste bekannte adulte Stammzellnische dar und sind am normalen Muskelwachstum sowie an der Regeneration nach Verletzungen oder Krankheiten beteiligt.
Die Zellen der inneren Zellmasse (Embryoblast), die als humane embryonale Stammzellen (hESCs) bekannt sind, differenzieren sich zu vier Strukturen: dem Amnion, dem Dottersack, der Allantois und dem Embryo selbst. Menschliche embryonale Stammzellen sind pluripotent, d. h. sie können sich in jeden Zelltyp des erwachsenen Menschen und in jeden der Vorläuferzelltypen differenzieren, aus denen sich schließlich die erwachsenen Zelllinien entwickeln. hESCs sind außerdem unsterblich; sie können sich unbegrenzt teilen und vermehren, ohne sich zu differenzieren oder zellulär zu altern (zelluläre Seneszenz).
Die erste Differenzierung der hESCs, die den eigentlichen Embryo bilden, erfolgt in drei Zelltypen, die als Keimblätter bezeichnet werden: das Ektoderm, das Mesoderm und das Endoderm. Das Ektoderm bildet schließlich die Haut (einschließlich Haare und Nägel), die Schleimhäute und das Nervensystem. Das Mesoderm bildet das Skelett und die Muskeln, das Herz und das Kreislaufsystem, das Harn- und das Fortpflanzungssystem sowie das Bindegewebe im Inneren des Körpers. Das Endoderm bildet den Magen-Darm-Trakt (Magen und Darm), den Atmungstrakt und das endokrine System (Leber und endokrine Drüsen).
Der Prozess der Myogenese
Myogenese ist die Bildung von Muskelgewebe, insbesondere während der Embryonalentwicklung. Muskelfasern entstehen aus der Verschmelzung von Myoblasten zu vielkernigen Fasern, den Myotubes. In der frühen Embryonalentwicklung vermehren sich diese Myoblasten, wenn genügend Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF) vorhanden ist. Wenn der FGF ausläuft, stellen die Myoblasten ihre Teilung ein und scheiden Fibronektin an ihre extrazelluläre Matrix ab. In der zweiten Phase werden die Myoblasten zu den Myotubes ausgerichtet. Die dritte Phase ist die eigentliche Zellfusion. In dieser Phase sind Kalziumionen für die Entwicklung entscheidend. Myocyte Enhanced Factors (MEFs) fördern die Myogenese. Der Serum-Response-Faktor (SRF) spielt eine zentrale Rolle bei der Myogenese, da er für die Expression von Alpha-Actin-Genen in den Streifenzellen erforderlich ist. Die Expression von Skelett-alpha-Actin wird auch durch den Androgenrezeptor reguliert, was bedeutet, dass Steroide die Myogenese regulieren können.
Charakteristika von Myoblasten
Ein Myoblast ist eine Art von embryonalen Vorläuferzellen, die sich zu Muskelzellen differenzieren. Skelettmuskelfasern entstehen, wenn Myoblasten miteinander verschmelzen, so dass Muskelfasern mehrere Kerne haben. Die Verschmelzung von Myoblasten ist spezifisch für die Skelettmuskulatur (z. B. Biceps brachii), nicht für die Herzmuskulatur oder die glatte Muskulatur.
Mesoderm: Die embryonale Schicht, aus der sich das Muskelgewebe entwickelt, einschließlich des Herzmuskels, der Skelettmuskelzellen, der Tubuluszellen der Niere, der roten Blutkörperchen und der glatten Muskulatur des Darms.
Myoblasten, die keine Muskelfasern bilden, dedifferenzieren zurück zu Satellitenzellen (Myosatelliten). Diese Zellen verbleiben in der Nähe einer Muskelfaser, zwischen dem Sarkolemm und dem Endomysium (dem Bindegewebe, das die Muskelfaszikel in einzelne Fasern unterteilt). Satellitenzellen sind in der Lage, sich zu differenzieren und zu fusionieren, um bestehende Muskelfasern zu vergrößern und neue zu bilden. In unbeschädigten Muskeln sind die meisten Satellitenzellen ruhig; sie differenzieren nicht und teilen sich nicht. Bei mechanischer Belastung werden die Satellitenzellen aktiviert und vermehren sich zunächst als Skelettmyoblasten, bevor sie eine myogene Differenzierung durchlaufen.
Ein Myozyt (auch Muskelzelle oder Muskelfaser genannt) ist der Zelltyp im Muskelgewebe. Diese langen, röhrenförmigen Zellen entstehen in der Entwicklung aus Myoblasten und bilden Muskeln. Es gibt verschiedene spezialisierte Formen von Myozyten mit unterschiedlichen Eigenschaften, darunter Herzmuskel-, Skelettmuskel- und glatte Muskelzellen. Herzmyozyten erzeugen die elektrischen Impulse, die die Herzfrequenz und andere Funktionen steuern.