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.