Кіріспе
Скелеттік бұлшық ет жасушаларының прекурсоры – глиальды ататек жасушалары. Миосателлит жасушалары, сондай-ақ спутник жасушалары, бұлшық ет дің жасушалары немесе MuSC, жетілген бұлшық еттерде өте аз цитоплазмасы бар кішкентай көппотентті жасушалар болып табылады. Спутник жасушалары – скелеттік бұлшық ет жасушаларының алғы жасушалары, олар спутник жасушаларын немесе дифференциацияланған скелеттік бұлшық ет жасушаларын құруға қабілетті. Олар өздерінің аналық бұлшық ет талшықтарына қосымша мионуклеилерді беру немесе тыныш күйге оралу мүмкіндігіне ие. Нақтырақ айтқанда, белсендірілгеннен кейін спутник жасушалары клеткалық циклге қайта кіріп, миобластарға көбейіп, дифференциацияланады. Миосателлит жасушалары бұлшық ет талшықтарының базалық мембранасы мен сарколеммасы арасында орналасқан және талшықтың бойлық осіне параллель немесе көлденең бағыттағы ойыстарда жатуы мүмкін. Олардың талшықтағы таралуы айтарлықтай өзгеріп отыруы мүмкін. Көбеймейтін, тыныш миосателлит жасушаларын, олар тыныш скелеттік бұлшық еттермен жанасқанда, сарколемма мен базальды мембрана арасындағы ерекше орналасуымен, цитоплазмалық көлемге шағылыстырылған жоғары ядролық қатынасымен, азау органелдермен (мысалы, рибосомалар, эндоплазмалық тор, митохондриялар, Гольджи кешендері), кішкентай ядролық өлшемімен және мионуклеилерге қатысты жоғары ядролық гетерохроматин мөлшерімен анықтауға болады. Керісінше, белсенді спутник жасушаларында кавеолалардың саны артады, цитоплазмалық органелдер көбейеді және гетерохроматин деңгейі төмендейді. Бас бұлшық еттеріндегі спутник жасушаларының даму бағдарламасы ерекше және олар Pax3 теріс болады. Сонымен қатар, тыныш және белсенді адам спутник жасушаларын жасуша бетіндегі гликопротеин – мембранаға байланысқан нейрондық жасушалардың адгезиялық молекуласы (N CAM/CD56/Leu 19) арқылы анықтауға болады. Миоцит ядролық факторы (MNF) және c-met протоонкогені (гепатоцит өсу факторының рецепторы (HGF)) сирек қолданылатын маркерлер болып табылады. Белсенді спутник жасушаларын анықтау қиын, әсіресе олардың маркерлері белсендіру дәрежесіне байланысты өзгеретіндіктен; мысалы, белсенділіктің күшеюі олар көбею кезеңіне кіргенде Pax7 экспрессиясының біртіндеп жоғалуына әкеледі. Дегенмен, Pax7 спутник жасушаларының дифференциациясынан кейін анық көрінеді. Белсенділіктің күшеюі миогендік негізгі спираль тәрізді циклдің транскрипциялық факторлары MyoD, миогенин және MRF4 экспрессиясының артуына да алып келеді – олардың барлығы миоциттерге тән гендерді индукциялауға жауапты. Белсенді спутник жасушаларын анықтау үшін HGF тестілеуі де қолданылады және жаңа миофибрлерді жасушадағы бұлшық еттің дамуына ұқсас процесс арқылы құрайды. Бірнеше жасушалық бөлінуден кейін спутник жасушалары зақымдалған миотүбелермен бірігіп, одан әрі дифференциацияланып, жетіледі, шеткі ядроларымен сипатталады.
the glial progenitor cells
Myosatellite cells, also known as satellite cells, muscle stem cells or MuSCs, are small multipotent cells with very little cytoplasm found in mature muscle. Satellite cells are precursors to skeletal muscle cells, able to give rise to satellite cells or differentiated skeletal muscle cells. They have the potential to provide additional myonuclei to their parent muscle fiber, or return to a quiescent state. More specifically, upon activation, satellite cells can re enter the cell cycle to proliferate and differentiate into myoblasts. Myosatellite cells are located between the basement membrane and the sarcolemma of muscle fibers, and can lie in grooves either parallel or transversely to the longitudinal axis of the fibre. Their distribution across the fibre can vary significantly. Non proliferative, quiescent myosatellite cells, which adjoin resting skeletal muscles, can be identified by their distinct location between sarcolemma and basal lamina, a high nuclear to cytoplasmic volume ratio, few organelles (e. g. ribosomes, endoplasmic reticulum, mitochondria, golgi complexes), small nuclear size, and a large quantity of nuclear heterochromatin relative to myonuclei. On the other hand, activated satellite cells have an increased number of caveolae, cytoplasmic organelles, and decreased levels of heterochromatin. Satellite cells in the head musculature have a unique developmental program, and are Pax3 negative. Moreover, both quiescent and activated human satellite cells can be identified by the membrane bound neural cell adhesion molecule (N CAM/CD56/Leu 19), a cell surface glycoprotein. Myocyte nuclear factor (MNF), and c met proto oncogene (receptor for hepatocyte growth factor (HGF)) are less commonly used markers. Activated satellite cells prove problematic to identify, especially as their markers change with the degree of activation; for example, greater activation results in the progressive loss of Pax7 expression as they enter the proliferative stage. However, Pax7 is expressed prominently after satellite cell differentiation. Greater activation also results in increased expression of myogenic basic helix loop helix transcription factors MyoD, myogenin, and MRF4 – all responsible for the induction of myocyte specific genes. HGF testing is also used to identify active satellite cells. and form new myofibers through a process similar to fetal muscle development. After several cell divisions, the satellite cells begin to fuse with the damaged myotubes and undergo further differentiations and maturation, with peripheral nuclei as in hallmark.
Жаттығудың әсері
Спутниктік жасушалардың белсенділігі олардың көбеюі және дифференциациялану деңгейімен өлшенеді. Әдетте, спутниктік жасушалардың мөлшері бұлшық ет талшығына шаққанда немесе жалпы ядролық құрамның пайызы ретінде, яғни спутниктік жасушалар ядролары мен миоядроларының қосындысы ретінде беріледі. Жаттығуға бейімделу реакциясы генетика, жас, диета, жаттығуға бейімделу және жаттығу көлемі сияқты факторларға байланысты әр адамда әртүрлі болады. Алайда, адамдарға жасалған зерттеулер жалпы тенденцияларды көрсеткен. Зерттеулер интенсивті жаттығулар IGF-1 өндірісін арттыратынын көрсеткен, бірақ жеке жауаптар айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін. Нақтырақ айтқанда, IGF-1 екі изоформада кездеседі: механо өсу факторы (MGF) және IGF IEa. Алғашқысы белсендіру мен көбеюді қозғаса, екіншісі көбейіп жатқан спутниктік жасушалардың дифференциациялануына себеп болады. Бұл нәтижелер жасқа байланысты спутниктік жасушалардың азаюына қарсы тұру үшін жеңіл, төзімділік жаттығуларының тиімді болуы мүмкін екенін ұсынады. Белсенді спутниктік жасушалардың басқа да ультрақұрылымдық белгілеріне Голги аппараты мен пиноцитоздық везикулалардың жоғары концентрациясы жатады.
Спутниктік жасушалардың белсенділігі және бұлшықеттердің регенерациясы
Спутниктік жасушалардың көбейіп, дифференциалданып, өзін-өзі жаңару қабілеті бұлшықеттердің жаңаруында маңызды рөл атқарады. Бұлшықетке ауыр зақым келгенге дейін спутниктік жасушалар тоқтау күйде болады. Жеңіл зақымдар кезінде шамалы көбеюі мүмкін, бірақ ауыр зақымдар спутниктік жасушалардың көптеп белсендіруін қажет етеді. Спутниктік жасушалардың тоқтау күйден белсендірілуі бұлшықеттік нишадан келетін сигналдар арқылы реттеледі. Бұл сигнал бұлшықет тінінде қабыну реакциясын тудырады. Спутниктік жасушалардың мінез-құлқы белсенді және тоқтау күйлері арасындағы тепе-теңдікті сақтау үшін қатаң түрде реттелетін процесс болып табылады. Зақым кезінде миофибрлердегі спутниктік жасушалар сынған қаңқа бұлшық етіндегі ақуыздардан көбею сигналын алады. Миофибрлер – бұлшықеттің құрылымдық элементтері, актин және миозин миофибриллаларынан тұрады. Спутниктік жасушалардың белсендірілуіне жауапты ақуыздар митогендер деп аталады. Митоген – жасушаны жасушалық циклге енгізетін шағын белок. Жасушалар нейрондардан сигнал алғанда, миофибрлер деполяризацияланады және саркоплазмалық тордан кальций босатылады. Кальцийдің босауы актин және миозин жіпшелерін қозғалып, бұлшықетті жиырылуға мәжбүрлейді. Зерттеулер миофибрлерге трансплантацияланған спутниктік жасушалардың жаңа бұлшықет тінінің бірнеше рет жаңаруына көмектесетінін көрсетті. Бұл тұжырымдар спутниктік жасушалардың бұлшықеттердегі дің жасушалары деген гипотезаны қолдайды. Миофибрлердегі қыз жасушаларға қатысты орналасуына байланысты спутниктік жасушалар асимметриялық және симметриялық бөлінуге ұшырайды. Ниша мен орналасуы спутниктік жасушалардың көбеюі мен дифференциациялануындағы мінез-құлқын анықтайды. Жалпы, сүтқоректілердің қаңқа бұлшық еттері салыстырмалы түрде тұрақты, миоядролардың айналымы аз. Күнделікті қызметтен туындаған шағын зақымдар қабыну немесе жасушалардың өлімі болмай жаңаруы мүмкін. Ауыр зақымдар миофибрлердің некрозына, қабынуға және спутниктік жасушалардың белсендірілуіне және көбеюіне әкеледі. Миофибрлердің некрозынан миофибрлердің қалыптасуына дейінгі процесс бұлшықеттің жаңаруына әкеледі. Дегенмен, қолданылған сынама көлемі салыстырмалы түрде шағын болды және зерттеу иммунодепрессанттарды қолдану үшін тиісті бақылаудың болмауына байланысты сынға ұшырады. Жақында Pax7 экспрессиялайтын жасушалар Wnt/β-катенинге байланысты процесс арқылы фиброздық фенотипке ие болып, тері жараларын жаңаруға көмектесетіні хабарланды.
Реттеу
Сателлит жасушаларының реттелуі туралы көп мәлімет жоқ. PAX3 және PAX7 бірге қазіргі уақытта нақты сателлит маркерлері болып табылады, бірақ Pax гендері транскрипциялық активаторлар ретінде нашар жұмыс істейтіні мәлім. Миогендік реттеуші факторлар Myf5, MyoD, миогенин және MRF4 арқылы белсенділік және тоқтау динамикасы мен миогендік бағдарламаның іске қосылуы әлі анықталған жоқ. Кейбір зерттеулер сателлит жасушаларының миостатин деп аталатын белокпен теріс реттелетінін көрсетеді. Миостатин деңгейінің артуы циклинге тәуелді киназа тежегіші p21-дің өрбуіне әкеліп, сателлит жасушаларының дифференциациялануын тоқтатады.
Миосателлит жасушалары және дақылдалған ет
Миосателлит жасушалары бұлшық еттің жаңаруы мен жөнделуіне ең көп үлес қосады. Осы себепті олар ет өсіру саласы үшін маңызды нысана болып табылады. Бұл спутниктік жасушалар туғаннан кейін көптеген бұлшық ет жасушаларының негізгі көзі, ал эмбрионалды миобластар туа бітуге дейінгі бұлшық еттің қалыптасуына жауапты. Бір ғана спутниктік жасуша көбейіп, көптеген бұлшық ет жасушаларына айналуы мүмкін. Миосателлит жасушаларының қаңқа бұлшық ет жасушаларының бастау көзі екенін түсінген соң, егер осы жасушаларды зертханада өсіріп, талшықтар жасау үшін тіреу құрылғысына (скаффолдқа) орналастырса, бұлшық ет жасушаларын тамақ өндірісі үшін пайдалануға болады деген теория пайда болды. Бұл теория Нидерландыдағы Mosa Meat және АҚШ-тағы Upside Foods сияқты әлемдегі көптеген өсірілген ет компанияларының пайда болуымен расталды. Өсіру процесіне шолу жасағанда, бірінші кезекте жасуша көзін таңдау қажет. Бұл бастапқы кезеңде ет түрі таңдалады, мысалы, егер өнім сиыр еті болса, онда сиырдан жасушалар алынады. Келесі кезеңде таңдалған жасуша көзінен миосателлит жасушаларын бөліп алып, тазалау жүргізіледі. Жасушалық компоненттерге бөлінгеннен кейін, миосателлит жасушаларын биореактор арқылы көбейту қажет, ол микроорганизмдерді немесе жасушаларды басқарылатын ортада өсіруге арналған құрылғы. Таңдалған орта жасушалардың организмде көбейіп, өсуіне қолайлы жағдайды симуляциялауға тиіс. Көбейгеннен кейін жасушалар тіреу құрылғысын (скаффолдты) пайдаланып қалыптастырылады. Бұл тіреу құрылғысы жасушасы жойылған өсімдік немесе жануар тіндері сияқты органикалық құрылым, полиакриламид сияқты органикалық емес материал немесе олардың қоспасы болуы мүмкін. Жасушалар тіреу құрылғысына жабысып, толық пісіп-жетілгеннен кейін шикі ет өніміне айналады. Соңғы кезеңде қажетті соңғы өнімді алу үшін қажетті азық-түлік процестері қолданылады.