Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak 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 A VÁZIZOM REGENERÁCIÓJA ÉS TRANSZDIFFERENCIÁL Ó-DÁSA
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 keringésilégzési 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 DT MT SC NT DT Myf5 Pax3/ Pax7 SC Limb VLL NC MyoD Wnt7a Nog Wnt11 Myf5 Pax3 MyoD Bmp4 Nog Wnt1/3 Shh Pax3 MyoD Myf5 Myf6 Myogenezis Myogn Myf6, MyoD
A miogén differenciálódás transzkripcionális szabályozása TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Izomszál magja Sérülés Fúzió Differenciáció Érés Szatellita sejt (nyugvó) Szatellita sejtek osztódása és önmegújítása Regenerálódó izomszál magja Szatellita sejt (nyugvó) Nyugalmi állapot Aktiváció/Proliferáció Differenciáció Miogén őssejt (MSC) Miogén progenitor sejt (MPC) Mioblaszt Izomcső Cd34 Cdh15 Foxk1 Met Pax3 Pax7 Sox8 Sdc4 Sox15 Vcam1 Myf5 Myf6 MyoD Transit Amplifying sejt Des Myog
Az izom regeneráció sejtes forrásai TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 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 szövetforrásai Szatellita sejt Intersticiális sejtek Izomszál magja Ér-előalakok Csontvelői sejtek
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 (HGFreceptor) Ember: CD56
A vázizomzat struktúrája és regenerációja TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Aktiváció Nyugvó SC Pax7 + Izomszál Hemopoietikus sejtek Visszatérés nyugalmi állapotba Asszimmetrikus osztódás Aktivált SC Pax7 + Myf5 + MyoD + Lamina basalis Pericita Mioblaszt Pax7 - Myf5 + MyoD + Szatellita sejt (SC) Izomsejt-mag Endotélsejt Szimmetrikus osztódás Intersticiális sejt Miocita MyoD + Fúzió és differenciáció Izomrost Arteriola és kapillárisok
Az izom helyreállítás kinetikája Érés Differenciálódás Proliferáció Aktiváció 0 1 2 5 10 14 Sérülés utáni napok
A Duchenne-féle izomdisztrófia TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 regeneratív kezelésének nehézségei Immunszuppresszió szükséges Az immunszuppresszív szerek további izom-károsodást okoznak Rövid mioblaszt vándorlási távolság miatt nagymennyiségű oltásra van szükség 100 injekció/cm 2 (összesen kb. 4000 injekció egy betegbe!)
Nem-SC sejtek szerepe az izomregenerációban Erek Periciták Mioendotel sejtek EPCs MSCs Bőr vagy egyéb szövet Újraprogramozás Vér Hemopoetikus őssejtek Side population CD133+ őssejtek ips sejtek Vázizom Jellemzők SCs és alcsoportjaik MDSCs CD133 + őssejtek Mezenhimális differenciáció Csontvelő Hemopoetikus őssejtek Side population Mezenhimális őssejtek Egyéb források Zsírszövet eredetű őssejtek MyoD-konvertált sejtek Autológ transzplantáció (genetikai korrekció után) Tenyésztés Elköteleződés (ha szükséges) Allogén transzplantáció
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.