Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
A VÁZIZOM REGENERÁCIÓJA ÉS TRANSZDIFFERENCIÁLÓ-DÁSA
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann PéterTranszdifferenciáció és regeneratív medicina – 7. előadás
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Vázizomzat regenerációját igénylő kórfolyamatokKiterjedt izomkárosodással járó sérülésÖröklődő 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.
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
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).
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
A vázizom embrionális kialakulása
Myf5 Myf6Pax3
MyoD
MyogenezisMyogn Myf6, MyoD
NT
NC
MTSC
LimbVLL
DTDT
SC
Myf5
Pax3/Pax7
MyoD
Bmp4
Wnt1/3
Nog
Wnt11
Pax3
MyoD ShhWnt7a
NogMyf5
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A miogén differenciálódás transzkripcionális szabályozása
„Transit Amplifying” sejt
IzomcsőMioblaszt
DifferenciációAktiváció/Proliferáció
Miogén progenitor sejt (MPC)Miogén őssejt (MSC)
Nyugalmi állapot
Cd34Cdh15Foxk1MetPax3Pax7Sox8Sdc4Sox15Vcam1
Myf5Myf6MyoD
DesMyog
Izomszálmagja
Sérülés Fúzió Differenciáció Érés
Szatellita sejtek osztódásaés önmegújítása
Regenerálódóizomszál magja
Szatellita sejt(nyugvó)
Szatellita sejt(nyugvó)
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
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
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Az izom-regeneráció szövet-forrásai
Ér-előalakok
Intersticiális sejtek
Csontvelői sejtek
Izomszálmagja
Szatellitasejt
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
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
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
A vázizomzat struktúrája és regenerációja
Izomszál
Hemopoietikussejtek
Pericita
Endotélsejt
Arteriola éskapillárisok
Intersticiális sejt
Lamina basalis
Szatellita sejt(SC)
Izomrost
Izomsejt-mag
Nyugvó SCPax7+
Aktivált SCPax7+
Myf5+MyoD+
Fúzió ésdifferenciáció
Visszatérés nyugalmiállapotba
MioblasztPax7-
Myf5+MyoD+
Szimmetrikusosztódás
Asszimmetrikusosztódás
Aktiváció
MiocitaMyoD+
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Az izom helyreállítás kinetikája
Aktiváció
Proliferáció
Differenciálódás
Érés
0 1 2 5 10 14Sérülés utáni napok
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011A 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!)
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Nem-SC sejtek szerepe az izom-regenerációban
Tenyésztés
Elköteleződés (ha szükséges) Allogén transzplantációAutológ transzplantáció
(genetikai korrekció után)
Mezenhimális differenciáció
Zsírszövet eredetű őssejtekMyoD-konvertált sejtek
Hemopoetikus őssejtekSide population
Mezenhimális őssejtek
SCs és alcsoportjaikMDSCs
CD133+ őssejtek
Hemopoetikus őssejtekSide population
CD133+ őssejtek
PericitákMioendotel sejtek
EPCsMSCs
iPS sejtek
Újraprogramozás
Bőr vagy egyéb szövet
Vázizom
Csontvelő
Egyéb források
Vér
Erek
Jellemzők
TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
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.