Az izomfejlődés
A miogenezis az izomszövet kialakulása az embrionális fejlődés során a mezodermában lévő őssejtekből.
Tanulási célok
A miogenezis folyamatának, az izomszövet kialakulásának leírása
Főbb tanulságok
Főbb pontok
- A humán embrionális őssejtek pluripotensek, azaz minden sejttípussá differenciálódnak, beleértve az izomsejteket is.
- Az izomszövet az embrió mezoderm rétegében alakul ki a fibroblaszt növekedési faktor, a szérum válasz faktor és a kalcium jelzéseire válaszul.
- A fibroblaszt növekedési faktor jelenlétében a myoblasztok többmagvú mytotubusokká olvadnak össze, amelyek az izomszövet alapját képezik.
- A fel nem használt myoblasztok dedifferenciálódnak myosatellite sejtekké, amelyek az izomrostban maradnak, amíg az izom sérülésekor vagy stressz hatására új izomsejtekké nem differenciálódnak.
- A miociták csöves izomsejtek vagy rostok, amelyek a mioblasztokból fejlődnek.
- A miociták szív-, váz- vagy simaizomsejtekre specializálódnak.
Kulcsfogalmak
- myogenezis: Az izomszövet kialakulása az embrió fejlődése során.
- mezoderma: A metazoai állatok embriójában található három szöveti réteg egyike. Az embrionális fejlődés során a felnőtt állat számos belső szervét, köztük az izmokat, a gerincet és a keringési rendszert hozza létre.
- myoblastok: Az embrionális őssejtek egy típusa, amelyből izomsejtek keletkeznek.
Példák
A testépítők fokozzák a myoblasztok izomfúziójának és dedifferenciálódásának természetes fejlődési folyamatait myosatellákká, hogy drámaian növeljék a myosatellák tömegét, és így az izom méretét és súlyát.
Az embriogenezis az a folyamat, amelynek során az embrió kialakul és fejlődik, amíg magzattá nem válik.
Az embrioblasztok jellemzői
Szkeletális szatellit izomsejt: A szatellit sejtek az egyes izomrostok bazális membránja és szarkolemmája (sejtmembránja) között helyezkednek el. Képesek differenciálódni és fuzionálni, hogy a meglévő izomrostokat gyarapítsák, illetve újakat képezzenek. Ezek a sejtek képviselik a legrégebbi ismert felnőtt őssejt niche-t, és részt vesznek az izom normál növekedésében, valamint a sérülést vagy betegséget követő regenerációban.
A belső sejttömeg (embrioblaszt) sejtjei, az úgynevezett humán embrionális őssejtek (hESC), négy struktúra kialakulásához differenciálódnak: az amnion, a sárgatest, az allantois és maga az embrió. Az emberi embrionális őssejtek pluripotensek, azaz képesek a felnőtt emberben jelen lévő bármelyik sejttípussá differenciálódni, valamint bármelyik köztes progenitorsejttípussá, amelyekből végül a felnőtt sejtvonalak alakulnak ki. A hESC sejtek emellett halhatatlanok is; korlátlanul képesek osztódni és számukban növekedni, anélkül, hogy differenciálódnának vagy elöregednének (celluláris szeneszcencia).
A hESC sejtek első differenciálódása, amelyből a tulajdonképpeni embrió kialakul, három sejttípusban történik, amelyeket csírarétegeknek neveznek: az ektodermában, a mezodermában és az endodermában. Az ektodermából alakul ki végül a bőr (beleértve a hajat és a körmöket), a nyálkahártyák és az idegrendszer. A mezodermából alakul ki a csontváz és az izmok, a szív és a keringési rendszer, a húgyúti és a reproduktív rendszer, valamint a testben lévő kötőszövetek. Az endoderm alkotja a gyomor-bélrendszert (gyomor és belek), a légutakat és az endokrin rendszert (máj és endokrin mirigyek).
A miogenezis folyamata
A miogenezis az izomszövet kialakulása, különösen az embrionális fejlődés során. Az izomrostok a mioblasztok többmagvú rostokká, úgynevezett miotubusokká történő fúziójából alakulnak ki. A korai embrionális fejlődés során ezek a mioblasztok akkor szaporodnak, ha elegendő fibroblaszt növekedési faktor (FGF) van jelen. Amikor az FGF elfogy, a mioblasztok leállítják az osztódást, és fibronektint választanak ki az extracelluláris mátrixukra. A második szakaszban a myoblastok myotubusokba rendeződnek. A harmadik szakasz maga a tényleges sejtfúzió. Ebben a szakaszban a kalciumionok kritikus szerepet játszanak a fejlődésben. A miocitákat fokozó faktorok (MEF-ek) elősegítik a miogenezist. A szérum válasz faktor (SRF) központi szerepet játszik a myogenezis során, szükséges a harántcsíkolt alfa-aktin gének kifejeződéséhez. A csontvázi alfa-aktin expresszióját az androgénreceptor is szabályozza, ami azt jelenti, hogy a szteroidok szabályozhatják a miogenezist.
A mioblasztok jellemzői
A mioblaszt az embrionális progenitorsejtek egy típusa, amely izomsejtekké differenciálódik. A vázizomrostok akkor jönnek létre, amikor a mioblasztok összeolvadnak, így az izomrostok több maggal rendelkeznek. A myoblasztok fúziója a vázizomzatra jellemző (pl. biceps brachii), nem pedig a szív- vagy simaizomzatra.
Mezoderm: Az az embrionális réteg, amelyből az izomszövetek fejlődnek, beleértve a szívizmot, a vázizomsejteket, a vese tubulussejtjeit, a vörösvértesteket és a bél simaizmot.
Az izomrostokat nem képző myoblasztok dedifferenciálódnak vissza szatellit (myosatellite) sejtekké. Ezek a sejtek az izomrost mellett maradnak, a szarkolemma és az endomizium (az a kötőszövet, amely az izomfaszikulákat egyes rostokra osztja) között helyezkednek el. A szatellit sejtek képesek differenciálódni és összeolvadni, hogy a meglévő izomrostokat növeljék, illetve újakat képezzenek. Sérülésmentes izomban a szatellit sejtek többsége nyugalmi állapotban van; nem differenciálódnak és nem is osztódnak. Mechanikai terhelés hatására a szatellit sejtek aktiválódnak, és kezdetben vázizomzatos myoblasztokként szaporodnak, mielőtt myogén differenciálódáson mennének keresztül.
A miocita (más néven izomsejt vagy izomrost) az izomszövetben található sejttípus. Ezek a hosszú, csőszerű sejtek fejlődési úton a mioblasztokból keletkeznek, hogy izmokat alkossanak. A miocitáknak különböző tulajdonságokkal rendelkező, specializált formái vannak, beleértve a szív-, a váz- és a simaizomsejteket. A szívizomsejtek generálják az elektromos impulzusokat, amelyek szabályozzák a szívfrekvenciát és más funkciókat.