骨骼肌卫星细胞的研究现状
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肌卫星细胞的研究进展作者:李小雷来源:《中国保健营养·中旬刊》2013年第03期【摘要】干细胞研究仍然是当今医学的热点问题,尤其是肌肉干细胞因直接参与骨骼肌分化而备受关注。
胚胎和成人体内都存在肌肉干细胞。
由于肌肉卫星细胞在肌肉的发育和再生中发挥主要作用,目前公认的成人体内肌肉干细胞主要是指肌肉卫星细胞。
近年研究发现,肌卫星细胞在组织工程和疾病研究中都起着比较重要的作用,将为治疗包括帕金森病在内的多种临床退行性疾病提供自体干细胞的新来源。
【关键词】肌干细胞;肌再生;肌肉修复;肌卫星细胞【中图分类号】R285.5 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2013)03-0141-01肌卫星细胞Mauro[1]等于1961年首次在蛙骨骼肌中发现。
肌卫星细胞是具有增殖和自我更新能力的成肌前体细胞,这种组织特异的祖细胞在出生后骨骼肌的损伤、修复和维持再生中起着重要的作用。
Gussoni等[2]用Hoechest/FACS方法从骨骼肌中分离到多能干细胞,有关性质尚不清楚。
这些肌源干细胞既能形成再生肌纤维,也能有效重建造血系统。
肌源干细胞的这种可塑性,使有关肌卫星细胞的起源、激活与分化的分子调控机制以及肌卫星细胞的干细胞特性等方面的研究成为该领域的热门课题。
1 肌卫星细胞的起源肌卫星细胞属于肌源性细胞谱系,起源仍不完全清楚,目前有两种假说:体节来源和内皮来源。
体节来源假说来自鸡雏鹌鹑异源嵌合体实验,将鹌鹑的胚胎中胚层生肌节移植到宿主鸡的胚胎中,且被移植的鹌鹑细胞有明显的形态特征,可以观察到这些细胞从移植的中胚层生肌节迁徙到胚胎发育的肢体,并组成出生后鸡骨骼肌的肌卫星细胞群。
以后,大量的研究也证明了这一假说。
De Angelis等认为,卫星细胞也有可能是内皮来源的。
从胚胎背侧主动脉分离到的细胞具有与肌卫星细胞相似的形态和基因表达特征,此外,将这种主动脉来源的细胞移植到新生小鼠后,发现这种细胞参与出生后肌肉的生长和再生,并可与中胚层生肌节来源的肌纤维融合。
《mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞增殖及分化的影响》篇一摘要:本文旨在探讨mTOR信号通路在山羊骨骼肌卫星细胞增殖及分化过程中的作用。
通过细胞培养、基因表达分析、蛋白质印迹等方法,本文揭示了mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞的影响机制,为山羊肌肉生长与发育的研究提供了新的理论依据。
一、引言山羊作为重要的经济动物,其肌肉生长与发育一直是畜牧业研究的重点。
骨骼肌卫星细胞作为肌肉生长与修复的关键细胞,其增殖与分化的调控机制一直是研究的热点。
mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)信号通路作为细胞内重要的信号转导途径,在细胞增殖、分化及代谢中发挥着重要作用。
因此,研究mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞的影响,有助于揭示肌肉生长与发育的分子机制。
二、材料与方法1. 材料实验所用山羊骨骼肌卫星细胞来自健康山羊的骨骼肌组织,实验试剂与仪器均符合相关标准。
2. 方法(1)细胞培养:分离并培养山羊骨骼肌卫星细胞。
(2)基因表达分析:利用实时荧光定量PCR技术检测mTOR信号通路相关基因的表达情况。
(3)蛋白质印迹:检测mTOR信号通路相关蛋白质的表达及磷酸化水平。
(4)数据分析:运用统计学方法分析数据,并进行差异显著性检验。
三、mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞增殖的影响研究表明,mTOR信号通路的激活能够促进山羊骨骼肌卫星细胞的增殖。
通过基因表达分析和蛋白质印迹实验发现,mTOR 信号通路相关基因和蛋白质的表达水平在细胞增殖过程中显著上升。
进一步的研究表明,通过调控mTOR信号通路的活性,可以有效地促进山羊骨骼肌卫星细胞的增殖。
四、mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞分化的影响mTOR信号通路不仅影响山羊骨骼肌卫星细胞的增殖,还对其分化具有重要影响。
实验结果显示,在mTOR信号通路激活的情况下,山羊骨骼肌卫星细胞的分化能力得到提高,肌肉特异性基因的表达水平上升。
这表明mTOR信号通路在山羊骨骼肌卫星细胞的分化过程中发挥了关键作用。
肌卫星细胞分离培养及鉴定摘要:一、肌卫星细胞简介1.肌卫星细胞的功能和特点2.在肌肉组织中的分布二、肌卫星细胞分离培养方法1.常用培养方法2.实验操作流程3.注意事项三、肌卫星细胞鉴定方法1.形态学观察2.免疫荧光染色3.分子生物学方法四、肌卫星细胞在医学研究中的应用1.肌肉再生与修复2.肌肉疾病的研究3.肌肉生物学研究正文:肌卫星细胞是一种存在于肌肉组织中的干细胞,具有自我更新和分化为肌肉细胞的能力。
它们在肌肉组织中具有重要的生理功能,对于肌肉的再生与修复具有关键作用。
近年来,肌卫星细胞在医学研究中的应用日益广泛,本文将对肌卫星细胞的分离培养及鉴定方法进行介绍。
一、肌卫星细胞简介肌卫星细胞,也称为肌肉干细胞,主要分布于骨骼肌纤维周围。
它们具有自我更新和分化为肌纤维、脂肪细胞和成纤维细胞的能力,对于维持肌肉组织的稳态和再生具有重要作用。
肌卫星细胞在肌肉组织中的分布特点为:数量较少,呈散在分布;具有强的分裂能力,可以快速扩增;具有长时间自我更新的能力。
二、肌卫星细胞分离培养方法肌卫星细胞的分离培养方法有很多种,常用的方法有:胶原酶消化法、机械分离法、激光捕获显微切割法等。
其中,胶原酶消化法是最常用的方法。
实验操作流程如下:首先,取动物肌肉组织,用胶原酶进行消化;然后,用离心机将细胞分离;最后,将细胞悬液接种到培养皿中,放入含有适当生长因子的培养基中进行培养。
在实验过程中,需要注意无菌操作、合适的消化时间和温度、恰当的培养条件等因素,以保证细胞的生长和扩增。
三、肌卫星细胞鉴定方法肌卫星细胞的鉴定方法主要包括形态学观察、免疫荧光染色和分子生物学方法。
形态学观察是通过光学显微镜观察细胞的形态特征,如细胞大小、形状、染色质等。
免疫荧光染色是利用特异性抗体标记细胞表面抗原或细胞内分子,通过荧光显微镜观察细胞是否表达特定抗原。
分子生物学方法主要是通过PCR、Western blot等方法检测细胞内的基因表达或蛋白质水平。
FHL2影响牛骨骼肌卫星细胞增殖分化探究及肉牛管家基因和肌肉特异性基因的筛选引言:肉牛是重要的家畜品种之一,其肌肉质量和产量直接干系到肉牛养殖业的进步。
骨骼肌卫星细胞是肌肉再生和增长的关键细胞类型,在肌肉发育过程中发挥着重要作用。
FHL2(Four-and-a-Half LIM domain protein 2)是一种与肌肉发育紧密相关的基因,其在肌肉细胞增殖和分化中有重要作用。
本文旨在探究FHL2对牛骨骼肌卫星细胞增殖分化的影响,并通过筛选肉牛管家基因和肌肉特异性基因,为肉牛肌肉质量改良提供理论依据。
方法:1. 细胞培育:从健康肉牛体内分离骨骼肌卫星细胞,并进行原代培育和传代培育。
2. FHL2过表达和缄默:通过质粒转染和siRNA转染技术,分别使细胞表达FHL2过量或缄默。
3. 细胞增殖分析:利用MTT法和cck-8法检测不同处理组细胞的增殖状况。
4. 细胞分化检测:通过免疫荧光染色和RT-qPCR法分析细胞分化程度及相关基因表达状况。
结果:1. FHL2过表达增进牛骨骼肌卫星细胞的增殖,而FHL2缄默则抑止其增殖。
2. FHL2过表达增进细胞分化为肌肉细胞,而FHL2缄默导致细胞分化受阻。
3. 通过筛选发现,FHL2在牛骨骼肌卫星细胞中调控的肉牛管家基因和肌肉特异性基因包括Actin、MyoD、Myogenin等。
谈论:本探究结果表明,FHL2在牛骨骼肌卫星细胞增殖和分化中起着关键作用。
FHL2的过表达可以增进细胞的增殖和分化为肌肉细胞,而缄默FHL2则抑止了细胞的增殖和分化。
另外,FHL2还调控了肉牛管家基因和肌肉特异性基因的表达,这些基因在肌肉发育和质量控制中发挥重要作用。
结论:FHL2在牛骨骼肌卫星细胞中对细胞增殖和分化起到重要调控作用。
通过FHL2的过表达或缄默,可以对牛骨骼肌卫星细胞的增殖和分化进行调控,为肉牛肌肉质量的改良提供了理论基础。
此外,FHL2还调控了肉牛管家基因和肌肉特异性基因的表达,进一步加深了我们对肉牛肌肉发育机制的理解。
肌肉卫星细胞是骨骼肌中位于肌细胞膜和基膜之间的具有增殖分化潜力的肌源性细胞。
它们在一般情况下是处于静息状态的,当被激活后,具有增殖分化、融合成肌管、再形成肌细胞的能力。
在那里它们通过形成与肌肉纤维融合的先驱细胞来对损伤做出反应。
有研究报告说,它们能充当干细胞,但卫星细胞群的混合性质意味着,它们的干细胞身份难以证明。
”“最新一期Nature刊登由美国斯坦福大学医学院的Sacco等人的研究结果:研究小组通过利用克隆分析证实卫星细胞的确是干细胞、能够自我更新,从而澄清了相关问题。
他们将一个表达荧光素酶的卫星细胞移植进了小鼠的肌肉中,发现它能够大量增殖,有助于肌肉纤维的形成,而且可以被再次移植。
因此断定肌肉卫星细胞也是一种干细胞。
”肌肉中肌肉卫星细胞非常多。
我们在进行性肌营养不良的肌肉病变中很容易发现大量的由卫星细胞分化而来的再生细胞。
然而,这些干细胞中缺乏、缺损某些膜蛋白基因。
因此,即使发生再生,也只能再生膜功能缺损肌纤维,免不了肌纤维变性坏死的命运。
我们实验室的研究重点是,如何保护膜蛋白缺损的肌纤维,而不是通过基因治疗,如何根治肌营养不良。
因为目前世界上哪一个实验室也做不到这一点,某些研究成果,即使在动物身上似乎有效,但人身上还是没有得到证实。
在肌肉修复功能当肌肉细胞进行损伤,静止卫星细胞从基底膜下方的释放。
他们被激活,并重新进入细胞周期。
这些分裂的细胞被称为“过境放大池”前接受生肌分化,形成新的肌管(有丝分裂后)。
也有证据表明这些细胞能够与现有的肌纤维融合,促进生长和修复。
肌肉再生的过程,涉及相当大的重塑细胞外基质,并发生了广泛的破坏,是不完整的的。
肌肉存款瘢痕组织成纤维细胞内,这可能削弱肌肉的功能,是一个的重要组成部分肌营养不良症的病理。
卫星细胞增殖肌肉损伤(西尔,等,2003),并形成新的肌纤维,通过对胎儿肌肉的发育(帕克等人,2003年)的过程类似。
经过多次细胞分裂,卫星细胞开始与周边核保险丝损坏的肌管,并进行进一步的分化和成熟,作为标志(帕克等,2003)。
《mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞增殖及分化的影响》篇一摘要:本文旨在探讨mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞的增殖及分化的影响。
通过研究mTOR信号通路激活与山羊骨骼肌卫星细胞增殖、分化之间的关系,以期为山羊肌肉生长与发育的调控提供理论依据。
一、引言山羊作为重要的畜牧业动物,其肌肉生长与发育对于提高肉品质和产量具有重要意义。
骨骼肌卫星细胞作为肌肉生长和再生的关键细胞,其增殖及分化过程受到多种信号通路的调控。
mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)信号通路作为细胞生长和增殖的重要调控因子,在肌肉生长中发挥着重要作用。
因此,研究mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞增殖及分化的影响,有助于揭示肌肉生长的分子机制。
二、mTOR信号通路及其作用机制mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是细胞生长和增殖的关键调控因子。
mTOR信号通路包括mTORC1和mTORC2两种复合物,通过调控蛋白质合成、细胞周期进程以及自噬等过程,影响细胞的生长和增殖。
在肌肉组织中,mTOR信号通路对肌肉蛋白质合成和肌肉生长具有重要作用。
三、mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞的影响1. 增殖过程:研究表明,激活mTOR信号通路可以促进山羊骨骼肌卫星细胞的增殖。
通过添加mTOR激活剂雷帕霉素可以观察到卫星细胞的增殖速度加快,细胞周期缩短。
这表明mTOR信号通路在山羊骨骼肌卫星细胞的增殖过程中发挥了重要作用。
2. 分化过程:mTOR信号通路对山羊骨骼肌卫星细胞的分化也具有重要影响。
激活mTOR信号可以促进卫星细胞的成肌分化,提高肌纤维的数量和质量。
此外,mTOR信号还可以调控肌肉相关基因的表达,进一步促进肌肉的生长和发育。
四、研究方法及实验结果本研究采用山羊骨骼肌卫星细胞为研究对象,通过激活和抑制mTOR信号通路,观察其对卫星细胞增殖及分化的影响。
实验结果表明,激活mTOR信号通路可以促进山羊骨骼肌卫星细胞的增殖和分化,而抑制mTOR信号通路则会导致细胞增殖和分化的抑制。
肌卫星细胞分离培养及鉴定摘要:1.肌卫星细胞的概述2.肌卫星细胞的分离方法3.肌卫星细胞的培养条件4.肌卫星细胞的鉴定方法5.肌卫星细胞在医学研究中的应用正文:肌卫星细胞(Myoblasts)是一种具有分化潜能的肌肉细胞,它们在肌肉组织的生长和修复过程中发挥着重要作用。
近年来,随着科学技术的发展,肌卫星细胞在肌肉疾病治疗、肌肉组织工程和运动医学等领域的应用前景备受瞩目。
为了更好地利用肌卫星细胞,对其进行分离、培养和鉴定是必不可少的步骤。
首先,肌卫星细胞的分离方法主要包括以下几种:贴壁法、悬浮法、磁珠法等。
贴壁法是最常用的方法之一,其主要步骤是将肌肉组织剪碎,用酶解法将细胞分离,然后通过培养基的吸引力使细胞贴壁生长。
悬浮法则是通过离心将肌肉组织分离成单个细胞,然后进行培养。
磁珠法是利用磁珠与细胞表面的特定分子结合,从而实现细胞的分离和筛选。
其次,肌卫星细胞的培养条件对其生长和分化至关重要。
一般来说,肌卫星细胞在含有生长因子和细胞因子的培养基中能够良好生长。
此外,适当的温度、湿度、气体环境和营养供应也是培养肌卫星细胞的关键因素。
为了保证肌卫星细胞的纯度和活力,还需要定期更换培养液和清除细胞碎片。
在肌卫星细胞培养的过程中,对其进行鉴定是非常重要的。
常用的肌卫星细胞鉴定方法包括形态学观察、免疫荧光染色、RT-PCR 等。
形态学观察可以通过显微镜观察肌卫星细胞的形态和结构;免疫荧光染色则可以通过检测肌卫星细胞表面的特定标志物来判断其纯度;RT-PCR 可以检测肌卫星细胞中的特定基因表达水平,从而判断其分化状态。
最后,肌卫星细胞在医学研究中的应用前景广泛。
例如,在肌肉疾病治疗方面,可以通过将肌卫星细胞移植到损伤肌肉组织中,促进肌肉修复和再生。
在肌肉组织工程领域,可以将肌卫星细胞培养成肌肉组织,用于修复和替换损伤的肌肉组织。
在运动医学领域,肌卫星细胞可以用于研究运动员的肌肉适应性及肌肉损伤的预防和恢复。
总之,肌卫星细胞分离培养及鉴定在肌肉疾病治疗、肌肉组织工程和运动医学等领域具有广泛的应用前景。
2017年(第7卷)第04期运动人体科学1 肌卫星细胞概述1.1 肌卫星细胞的发现肌卫星细胞是在1961年由M a u r o 发现,肌卫星细胞(Skeletalsatellite cell,SSC)是一类分布于肌细胞基底膜与肌膜之间的成体干细胞,其位置与排列类似肌细胞的卫星,故称卫星细胞[1]。
肌卫星细胞是成年个体肌肉组织内留存的未分化的肌前体细胞(Muscle progenitor cell,MPC),位于肌纤维基底膜和基膜之间,具有增殖、分化等自我更新的潜能[2]。
在成年机体的骨骼肌中,肌卫星细胞含量较少,大约占比1%~4%。
1.2 肌卫星细胞的形态结构在静息状态下,SSC细胞质和细胞器也较少,核质比率较高;其细胞核比肌管细胞核小,其异染色质含量比肌细胞核高。
伴随年龄增长,SSC的丰度逐渐减少,SSC肌源性分化和自我更新的潜能仍保留,但更新能力随之降低[3]。
1.3 肌卫星细胞的特异性标记与鉴定骨骼肌特异性标记蛋白的表达可作为SSC的鉴定指标,认识分子标志是对各阶段肌细胞进行鉴定的依据。
高度糖基化I型跨膜蛋白(CD34)在造血干细胞、肌源细胞和SSC上均有表达,在分化程度越低的细胞中表达率越高;M钙调蛋白是肌卫星细胞增殖与融合的标志;Pax3是肌源细胞的标志物, Pax7在静息和活化的卫星细胞核内均有表达。
配对盒转录因子(Paired box gene 7,Pax7)属于Pax基因家族的第7组,是在进化上高度保守的发育调控基因,具有强有力的生肌性诱导能力,能够使干细胞定向转变为生肌性细胞,在骨骼肌发育和再生中起着至关重要的作用[4]。
成肌蛋白(Myo blast de-termination protein,MyoD)属于肌原性碱性螺旋环的转录因子,在肌肉发育和再生中的细胞分化和自我更新密切相关[5]。
通过观察Pax7在肌细胞中表达含量的变化,可以识别卫星细胞所处时期。
其变化规律为:卫星细胞在静息状态下Pax7 表达阳性、MyoD表达阴性;卫星细胞增殖时,Pax7和MyoD表达均为阳性;在分化和融合阶段,Pax7表达阴性、MyoD阳性[2]。
《microRNA-128对牛骨骼肌卫星细胞增殖和成肌分化的调控机制研究》MicroRNA-128对牛骨骼肌卫星细胞增殖与成肌分化的调控机制研究一、引言在肌肉生长与发育的过程中,骨骼肌卫星细胞扮演着至关重要的角色。
这些细胞不仅负责肌肉的修复与再生,还参与肌肉的生长与发育。
MicroRNA(miRNA)作为一类重要的内源性非编码RNA,通过调控基因表达在多种生物学过程中发挥关键作用。
其中,microRNA-128(miR-128)在肌肉发育与功能维护中具有重要作用。
本研究旨在探讨miR-128对牛骨骼肌卫星细胞增殖和成肌分化的调控机制。
二、材料与方法1. 实验材料本实验选用健康的成年牛骨骼肌样本,从中分离并培养骨骼肌卫星细胞。
此外,还需miR-128的模拟物(mimics)和抑制剂(inhibitors)等实验试剂。
2. 实验方法(1)细胞培养与处理:分离并培养牛骨骼肌卫星细胞,通过转染技术将miR-128的mimics和inhibitors分别转入细胞中,以研究miR-128对细胞的影响。
(2)细胞增殖检测:利用细胞计数、MTT等方法检测细胞增殖情况。
(3)成肌分化诱导与鉴定:通过特定条件诱导细胞成肌分化,并利用免疫荧光等技术鉴定分化情况。
(4)基因与蛋白质表达分析:利用qPCR、Western Blot等技术分析相关基因与蛋白质的表达情况。
三、实验结果1. miR-128对牛骨骼肌卫星细胞增殖的影响实验结果显示,过表达miR-128能显著促进牛骨骼肌卫星细胞的增殖,而抑制miR-128的表达则会导致细胞增殖速度降低。
这一结果说明miR-128在牛骨骼肌卫星细胞的增殖过程中发挥了促进作用。
2. miR-128对牛骨骼肌卫星细胞成肌分化的影响通过成肌分化诱导与鉴定实验,我们发现过表达miR-128能显著提高牛骨骼肌卫星细胞的成肌分化率,而抑制miR-128的表达则会导致成肌分化率降低。
这一结果说明miR-128在牛骨骼肌卫星细胞的成肌分化过程中发挥了关键作用。
骨骼肌卫星细胞的研究现状阎振鑫S111666(四川大学生命科学学院细胞生物学专业成都)摘要:肌卫星细胞是目前公认的骨骼肌干细胞,负责骨骼肌生长和损伤修复。
干细胞研究成为医学研究领域的热点,肌卫星细胞移植成为治疗骨骼肌损伤萎缩和心肌坏死的新的治疗方案,具有广阔的前景。
肌卫星细胞的体外培养中大多采用胰酶胶原酶两步消化法得到细胞悬液。
在原代培养中最关键的是细胞的纯化。
防止成纤维细胞的污染,主要是采用查速铁壁的方法将细胞分离。
胰岛素多肽家簇、MyoD转录因子家族和MEF2家族等对肌肉的形成起重要的调控作用。
关键词:骨骼肌卫星细胞体外培养干细胞移植肌卫星细胞是小的单核梭形细胞,是源于胚胎中胚层的干细胞,在正常骨骼肌中,它位于基底膜与肌纤维浆膜之间,处于静止状态。
当受到外界刺激,在应激状态下可以分裂、增生,形成新的肌纤维,是骨骼肌再生的储备力量,负责骨骼肌的生长和损伤修复。
因此,肌卫星细胞特有的成肌能力倍受重视[1-4]。
目前,干细胞研究成为医学领域研究的热点,肌肉干细胞因直接参与分化骨骼肌而受世人关注。
胚胎和成体内都存在肌肉干细胞,成人体内存在两类具有干细胞样特性的细胞,一类称为卫星细胞(Satellite Cells,SC)也叫成肌祖细胞(Myogenic Progenitor Cell,MPC),另一类称为肌源干细胞(Muscle Derived Stem Cell,MDSC),也叫群旁细胞(Side Population S,SP),后者在数量上远少于前者。
目前公认的肌肉干细胞主要是指肌肉卫星细胞[5]。
近年来,国外有报道将肌卫星细胞移植到冻伤的骨骼肌中,可改善肌肉功能[6]。
组织缺损或器官功能障碍是人类保健中发生频繁、危害性大、花费高的问题之一。
近年来随着组织工程技术的发展,应用肌组织工程技术,进行骨骼肌再生代替以往的手术方法修复动力性瘫痪,以其特有的优点避免了以往手术的缺陷,为瘫痪肌肉的动力修复开创了一个崭新的研究前景。
另外,骨骼肌可能会通过分泌低分子量细胞因子即骨骼肌源性抑瘤物显著抑制肿瘤细胞生长[7-10]。
现就肌卫星细胞的研究现状作一综述。
1肌卫星细胞的体外培养1961年Mauro首先发现了肌卫星细胞,并推测肌卫星细胞实质上是一种处于休眠状态下的成肌细胞[11],是肌细胞核的一种来源。
肌卫星细胞作为肌组织工程技术的种子细胞,它的体外培养、鉴定及生物学特性已有大量实验研究,取得了显著的成果[ 12 ]。
培养肌卫星细胞的材料来源,目前多数取自兔、鼠、犬、鸡等的肌肉组织,人体肌卫星细胞的培养已有报道,培养方法多采用胰酶、胶原酶分步消化,分离出单个成肌细胞,通过差速贴壁法去除混杂的成纤维细胞,再进行单层细胞培养。
在这些步骤中纯化卫星细胞防止纤维细胞的污染是关键,在这个步骤中较好的做法是:采用PrePlate差速贴壁法进行细胞纯化,去除杂质细胞的污染。
将细胞接种于明胶包被的培养瓶中培养2h,贴壁细胞为P1P;未贴壁细胞悬液转皿培养12h,贴壁的细胞为P1P2;未贴壁细胞悬液再转皿培养24h,贴壁的细胞为P1P3,未贴壁细胞悬液转皿培养24h,贴壁的细胞为P1P4;再次将未贴壁的细胞悬液转皿培养24小时,贴壁的细胞为P1P5。
P1P5培养3d后换液,以后隔天换液1次,倒置显微镜下观察,待细胞生长至70%汇合度后传代培养。
骨骼肌卫星细胞属于组织干细胞,其体外培养的优点是取材方便,产量大,具有较强的增殖分化能力,营养条件好,如培养基中加入15 %~20 %的动物血清(即生长培养基),成肌细胞以分裂、增殖为主。
一旦成肌细胞长满整个培养瓶,相互接触时,增殖将明显受到抑制,表现为相邻成肌细胞相互融合,形成肌小管,表现出分化倾向。
降低培养液中营养条件,如动物血清不超过5 %(即融合培养基),能明显促进分化,使单位数目的成肌细胞形成肌小管的百分比增加。
因此骨骼肌卫星细胞在肌组织工程研究中具有广阔的应用前景[13],临床应用奠定了良好的基础。
2 调控肌卫星细胞发育的相关基因及各因子胰岛素样生长因子(IGFs)属胰岛素多肽家簇,主要包括IGF-1和IGF-2两种,分别由70和67个氨基酸组成,结构上有62 %相同,据文献报道肌肉损伤后15 h可见再生骨骼肌细胞和肌卫星细胞表达IGF-1。
IGF-1和IGF-2在发育骨骼肌中高水平表达,但在成熟骨骼肌水平很低[14]。
睫状神经营养因子(CNTF)是一种具有神经营养功能的酸性蛋白质,近年来的研究发现它对肌肉也有营养作用,其作用途径可分为两个方面:一方面通过对肌肉的直接营养作用维持正常骨骼肌的形态和功能,参与神经肌肉损伤的修复。
坐骨神经损伤后,大量的CNTF被释放,同时骨骼肌睫状神经营养因子受体α亚单位(CNTFRα)的表达量增加数十倍,这种CNTF和CNTFRα的协同作用可能在神经肌肉损伤修复中具有重要作用。
另一方面CNTF能改善去神经所致的骨骼肌萎缩和继发性功能丧失,现已有人开展了用CNTF防止骨骼肌去神经性萎缩的药效动力学研究。
MyoD转录因子家族对于肌形成是必须的[15],作为成肌调节因子(MRF)家族四成员(MyoD、MRF5、myogenin、MRF4)之一,肌分化因子(MyoD)不仅可促使静止期的肌卫星细胞向成肌细胞转化,,且能把许多种类型细胞(如成纤维细胞、脂肪细胞等)转化为成肌细胞,并可促进成肌细胞进一步融和、分化为成熟的肌纤维。
在肌形成肌肉特异基因转录调控中MyoD起着总开关的作用,可以结合到肌细胞生成素(myogenin)、肌酸激酶CK、肌球蛋白、结蛋白等基因启动子区发挥重要调控作用,促进它们的转录激活。
MyoD基因家族成员以肌肉特异性基因转录激活物的形式发挥作用[16],它们具有bHLH结构域, 与肌肉特异性基因调控区常见的顺式作用元件E-box结合。
MEF2(myocyte enhancer - bingding factor2) 家族的4个成员MEF2A - D的表达有助于肌肉特异性基因的激活[17 ],它们与MyoD基因家族成员具有正协同作用。
目前在小鼠中已经证实,myogenin中含有MEF2转录因子的结合位点,MyoD家族的其它成员中尚未见相关报道。
目前有两种机制来解释MEF2转录因子的作用模式: MEF2 通过其转录激活结构域直接与肌肉特异性基因启动子或增强子结合,MEF2可能作为生肌作用的一种强制性辅助因子(cofactor)与MyoD/ E12 杂和二聚体发生相互作用[18 ,1 9 ]。
图1 MyoD基因家族成员与其它因子的相互作用[20]3 肌卫星细胞移植对骨骼肌及心肌再生的作用Koh等[21]1993年首次报道了将卫星细胞C2C12系成功移植到正常小鼠心脏,并观察形成具有骨骼肌细胞特征的多核肌管,从此掀开了骨骼肌卫星细胞移植治疗心梗的新篇章。
由于卫星细胞可以从病人自身获得,此研究在临床上具有广阔的应用前景。
肌卫星细胞作为一种治疗心肌梗死的供体细胞具有较多的优点,包括在体外有增殖能力,在缺血组织内仍然能够成活,能够进行自体移植等,但其标记问题一直是困绕人们的难题之一,尤其是超微结构研究方面。
但目前在供体细胞的选择、标记追踪方面存在很多的分歧,治疗机制也不十分清楚[22-23]。
长期失神经支配的骨骼肌,肌卫星细胞含量下降,肌细胞核数量也下降,肌纤维变性坏死。
当神经再支配时,由于肌卫星细胞耗竭,肌细胞再生能力下降,影响了骨骼肌功能的恢复。
因此,增加骨骼肌中的肌卫星细胞能够促进肌纤维的再生,可提高神经修复手术的疗效。
由于近年来对肌卫星细胞成肌规律的进一步了解,骨骼肌再生修复动力性瘫痪的研究受到了医学工作者们的重视并已取得了瞩目的进展,为瘫痪肌肉的动力修复开创了一个崭新的研究前景。
4 肌组织工程的应用前景肌卫星细胞作为肌组织工程的种子细胞来修复瘫痪肌肉,以恢复肌肉动力的功能有广阔的前景和实用价值。
目前,肌卫星细胞与Ⅰ型胶原凝胶复合研究较多,Ⅰ型胶原能促进肌卫星细胞贴壁,而且在体外能很好地促进肌卫星细胞分化,使肌卫星细胞融合的百分比增加。
目前研究较多的是肌卫星细胞的体外培养及增殖,将该细胞移植到体内的成肌效应目前研究甚少。
因为肌组织工程技术距临床应用还有很大的差距,所以还需大量的研究工作来完善肌组织工程技术,为临床应用打下坚实的理论与实验基础。
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