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

A VÁZIZOM

REGENERÁCIÓJA ÉS

TRANSZDIFFERENCIÁL

Ó-DÁSA

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

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

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 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 Myf6 Pax3

MyoD

Myogenezis

Myogn Myf6, MyoD

NT

NC

MT SC

Limb VLL

DT

DT

SC

Myf5

Pax3/

Pax7

MyoD

Bmp4

Wnt1/3

Nog

Wnt11

Pax3

MyoD Shh Wnt7a

Nog

Myf5

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A miogén differenciálódás

transzkripcionális szabályozása

„Transit Amplifying” sejt

Izomcső Mioblaszt

Differenciáció Aktiváció/Proliferáció

Miogén progenitor sejt (MPC) Miogén őssejt (MSC)

Nyugalmi állapot

Cd34 Cdh15 Foxk1 Met Pax3 Pax7 Sox8 Sdc4 Sox15 Vcam1

Myf5 Myf6 MyoD

Des Myog

Izomszál

magja

Sérülés Fúzió Differenciáció Érés

Szatellita sejtek osztódása

és önmegújítása

Regenerálódó

izomszál 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

Izomszál

magja

Szatellita

sejt

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

Hemopoietikus

sejtek

Pericita

Endotélsejt

Arteriola és

kapillárisok

Intersticiális sejt

Lamina basalis

Szatellita sejt

(SC)

Izomrost

Izomsejt-mag

Nyugvó SC

Pax7+

Aktivált SC

Pax7+

Myf5+MyoD+

Fúzió és

differenciáció

Visszatérés

nyugalmi

állapotba

Mioblaszt

Pax7-

Myf5+MyoD+

Szimmetrikus

osztódás

Asszimmetrikus

osztódás

Aktiváció

Miocita

MyoD+

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Az izom helyreállítás kinetikája

Aktiváció

Proliferáció

Differenciálódás

Érés

0 1 2 5 10 14 Sérülés utáni napok

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

A 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 transzplantáció Autológ transzplantáció

(genetikai korrekció után)

Mezenhimális differenciáció

Zsírszövet eredetű őssejtek

MyoD-konvertált sejtek

Hemopoetikus őssejtek

Side population

Mezenhimális őssejtek

SCs és alcsoportjaik

MDSCs

CD133+ őssejtek

Hemopoetikus őssejtek

Side population

CD133+ őssejtek

Periciták

Mioendotel sejtek

EPCs

MSCs

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.