Muskelutveckling
Myogenes är bildandet av muskelvävnad under embryonalutvecklingen från stamceller i mesodermen.
Lärandemål
Beskriv processen för myogenes, bildandet av muskelvävnad
Nyckelresultat
Nyckelpunkter
- Mänskliga embryonala stamceller är pluripotenta, vilket innebär att de differentieras till alla celltyper, inklusive muskelceller.
- Muskelvävnad bildas i embryots mesodermskikt som svar på signaler från fibroblasttillväxtfaktor, serumresponsfaktor och kalcium.
- I närvaro av fibroblasttillväxtfaktor smälter myoblasterna samman till flerkärniga mytotuber, som utgör grunden för muskelvävnad.
- Oanvändta myoblaster dedifferentieras till myosatellitceller, som stannar kvar i muskelfibrerna tills de behövs för att differentiera till nya muskelceller när en muskel skadas eller stressas.
- Myocyter är tubulära muskelceller eller fibrer som utvecklas från myoblaster.
- Myocyter är specialiserade som hjärt-, skelett- eller glatta muskelceller.
Nyckelbegrepp
- myogenes: Bildandet av muskelvävnad under embryots utveckling.
- mesoderm: Ett av de tre vävnadslagren i embryot hos ett metazoidjur. Genom den embryonala utvecklingen producerar det många av den vuxnes inre organ, inklusive musklerna, ryggraden och cirkulationssystemet.
- myoblaster: En typ av embryonal stamcell som ger upphov till muskelceller.
Exempel
Body builders förstärker de naturliga utvecklingsprocesserna av myoblasternas muskelfusion och dedifferentiering till myosatelliter för att dramatiskt öka myosatellitmassan och därmed muskelstorlek och vikt.
Embryogenes är den process genom vilken embryot bildas och utvecklas, tills det blir ett foster.
Karakteristik av embryoblaster
Skeletala satellitmuskelceller: Satellitcellerna är belägna mellan basalmembranen och sarkolemman (cellmembranen) i enskilda muskelfibrer. De kan differentiera och fusionera för att förstärka befintliga muskelfibrer och bilda nya. Dessa celler utgör den äldsta kända nischen för vuxna stamceller och är involverade i normal muskeltillväxt samt regenerering efter skada eller sjukdom.
Cellerna i den inre cellmassan (embryoblast), kända som humana embryonala stamceller (hESCs), differentierar sig för att bilda fyra strukturer: amnion, gulesäcken, allantois och själva embryot. Humana embryonala stamceller är pluripotenta, dvs. de kan differentiera till alla de celltyper som finns i den vuxna människan och till alla de intermediära progenitorcelltyper som så småningom blir till de vuxna cellinjerna. De kan dela sig och växa i antal i all oändlighet utan att genomgå vare sig differentiering eller cellulärt åldrande (cellulär senescens).
Den första differentieringen av de hESCceller som bildar det egentliga embryot sker i tre celltyper som kallas könsskikten: ektoderm, mesoderm och endoderm. Ektodermen bildar så småningom huden (inklusive hår och naglar), slemhinnorna och nervsystemet. Mesodermen bildar skelettet och musklerna, hjärtat och cirkulationssystemet, urin- och fortplantningssystemet samt bindväven inuti kroppen. Endodermen bildar mag-tarmkanalen (mage och tarmar), luftvägarna och det endokrina systemet (lever och endokrina körtlar).
Myogenesprocessen
Myogenes är bildandet av muskelvävnad, särskilt under den embryonala utvecklingen. Muskelfibrer bildas genom sammansmältning av myoblaster till flerkärniga fibrer som kallas myotuber. Under den tidiga embryonalutvecklingen förökar sig dessa myoblaster om det finns tillräckligt med fibroblasttillväxtfaktor (FGF). När FGF tar slut upphör myoblasterna att dela sig och utsöndrar fibronectin på sin extracellulära matris. Det andra steget innebär att myoblasterna anpassar sig till myotuberna. Det tredje steget är själva cellfusionen. I detta skede är kalciumjoner avgörande för utvecklingen. Myocytförstärkningsfaktorer (MEF) främjar myogenesen. Serumresponsfaktorn (SRF) spelar en central roll under myogenesen och krävs för uttrycket av strimmiga alfa-actingener. Uttrycket av skelettets alfa-aktin regleras också av androgenreceptorn, vilket innebär att steroider kan reglera myogenesen.
Karakteristik av myoblaster
En myoblast är en typ av embryonala progenitorceller som differentieras för att bilda muskelceller. Skelettmuskelfibrer bildas när myoblaster smälter samman, så muskelfibrerna har flera kärnor. Fusionen av myoblaster är specifik för skelettmuskulatur (t.ex. biceps brachii), inte för hjärt- eller glattmuskulatur.
Mesoderm: Det embryonala skikt från vilket muskelvävnader utvecklas, inklusive hjärtmuskel, skelettmuskelceller, tubulära celler i njurarna, röda blodkroppar och glatt muskulatur i tarmen.
Myoblaster som inte bildar muskelfibrer dedifferentierar tillbaka till satellitceller (myosatellitceller). Dessa celler förblir intill en muskelfiber, belägna mellan sarkolemma och endomysium (den bindväv som delar upp muskelfasiklerna i enskilda fibrer). Satellitcellerna kan differentiera och fusionera för att förstärka befintliga muskelfibrer och bilda nya. I oskadade muskler är majoriteten av satellitcellerna lugna; de varken differentierar sig eller genomgår celldelning. Som svar på mekanisk belastning aktiveras satellitcellerna och förökar sig först som skelettmyoblaster innan de genomgår myogen differentiering.
En myocyt (även kallad muskelcell eller muskelfiber) är den typ av cell som finns i muskelvävnad. Dessa långa, rörformiga celler uppstår utvecklingsmässigt från myoblaster för att bilda muskler. Det finns olika specialiserade former av myocyter med olika egenskaper, bland annat hjärt-, skelett- och glatta muskelceller. Hjärtmyocyter genererar de elektriska impulser som styr hjärtfrekvensen och andra funktioner.