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.