Célula miosatélite - Myosatellite cell
| Célula miosatélite | |
|---|---|
| Detalles | |
| Identificadores | |
| latín | myosatellitocytusy |
| TH | H2.00.05.2.01020 |
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Términos anatómicos de microanatomía | |
Las células miosatélites , también conocidas como células satélite o células madre musculares , son pequeñas células multipotentes con muy poco citoplasma que se encuentra en el músculo maduro . Las células satélite son precursoras de las células del músculo esquelético , capaces de dar lugar a células satélite o células diferenciadas del músculo esquelético. Tienen el potencial de proporcionar mionúcleos adicionales a su fibra muscular madre o regresar a un estado inactivo . Más específicamente, tras la activación, las células satélite pueden volver a entrar en el ciclo celular para proliferar y diferenciarse en mioblastos .
Las células miosatélites están ubicadas entre la membrana basal y el sarcolema de las fibras musculares, y pueden ubicarse en surcos paralelos o transversales al eje longitudinal de la fibra. Su distribución a través de la fibra puede variar significativamente. Las células miosatélites inactivas, no proliferativas, que se unen a los músculos esqueléticos en reposo, se pueden identificar por su ubicación distinta entre el sarcolema y la lámina basal, una alta relación de volumen nuclear a citoplasmático, pocos orgánulos (por ejemplo, ribosomas, retículo endoplásmico, mitocondrias, complejos de Golgi ), tamaño nuclear pequeño y una gran cantidad de heterocromatina nuclear en relación con los mionúcleos. Por otro lado, las células satélite activadas tienen un mayor número de caveolas , orgánulos citoplasmáticos y niveles reducidos de heterocromatina. Las células satélite pueden diferenciarse y fusionarse para aumentar las fibras musculares existentes y formar nuevas fibras. Estas células representan el nicho de células madre adultas más antiguo conocido y están involucradas en el crecimiento normal del músculo, así como en la regeneración después de una lesión o enfermedad .
En el músculo no dañado, la mayoría de las células satélite están inactivas ; no se diferencian ni experimentan división celular. En respuesta a la tensión mecánica, las células satélite se activan . Las células satélite activadas proliferan inicialmente como mioblastos esqueléticos antes de experimentar diferenciación miogénica .
Estructura
Marcadores genéticos
Las células satélite expresan una serie de marcadores genéticos distintivos . El pensamiento actual es que la mayoría de las células satélite expresan PAX7 y PAX3 . Las células satélite en la musculatura de la cabeza tienen un programa de desarrollo único y son negativas para Pax3. Además, tanto las células satélite humanas inactivas como las activadas pueden identificarse mediante la molécula de adhesión de células neurales unida a la membrana (N-CAM / CD56 / Leu-19), una glicoproteína de la superficie celular. El factor nuclear de miocitos (MNF) y el protooncogén c-met (receptor del factor de crecimiento de hepatocitos ( HGF )) son marcadores que se utilizan con menos frecuencia.
Los marcadores CD34 y Myf5 definen específicamente la mayoría de las células satélite en reposo. Las células satélite activadas resultan problemáticas de identificar, especialmente porque sus marcadores cambian con el grado de activación; por ejemplo, una mayor activación da como resultado la pérdida progresiva de la expresión de Pax7 a medida que entran en la etapa proliferativa. Sin embargo, Pax7 se expresa de manera prominente después de la diferenciación de células satélite. Una mayor activación también da como resultado una mayor expresión de factores de transcripción de hélice-bucle-hélice básicos miogénicos MyoD , miogenina y MRF4 , todos ellos responsables de la inducción de genes específicos de miocitos. Las pruebas de HGF también se utilizan para identificar células satélite activas. Las células satélite activadas también comienzan a expresar proteínas filamentosas específicas del músculo, como la desmina, a medida que se diferencian.
El campo de la biología de células satélite adolece de las mismas dificultades técnicas que otros campos de células madre. Los estudios se basan casi exclusivamente en el análisis de citometría de flujo y clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS), que no proporciona información sobre el linaje o el comportamiento celular. Como tal, el nicho de células satélite está relativamente mal definido y es probable que consista en múltiples subpoblaciones.
Función
Reparación muscular
Cuando las células musculares sufren una lesión, las células satélite inactivas se liberan desde debajo de la membrana basal . Se activan y vuelven a entrar en el ciclo celular. Estas células en división se conocen como el "conjunto amplificador de tránsito" antes de experimentar la diferenciación miogénica para formar nuevos miotubos (posmitóticos). También hay evidencia que sugiere que estas células son capaces de fusionarse con miofibras existentes para facilitar el crecimiento y la reparación.
El proceso de regeneración muscular implica una remodelación considerable de la matriz extracelular y, cuando se produce un daño extenso, es incompleto. Los fibroblastos dentro del músculo depositan tejido cicatricial, que puede afectar la función muscular y es una parte importante de la patología de las distrofias musculares .
Las células satélite proliferan después de un trauma muscular y forman nuevas miofibras a través de un proceso similar al desarrollo del músculo fetal. Después de varias divisiones celulares, las células satélite comienzan a fusionarse con los miotubos dañados y experimentan más diferenciaciones y maduración, con núcleos periféricos como sello distintivo. Uno de los primeros roles descritos para IGF-1 fue su participación en la proliferación y diferenciación de células satélite. Además, la expresión de IGF-1 en el músculo esquelético extiende la capacidad de activar la proliferación de células satélite (Charkravarthy, et al., 2000), aumentando y prolongando los efectos beneficiosos sobre el músculo envejecido.
Efectos del ejercicio
La activación de las células satélite se mide por el grado de proliferación y diferenciación. Normalmente, el contenido de células satélite se expresa por fibra muscular o como un porcentaje del contenido nuclear total, la suma de los núcleos y mionúcleos de las células satélite. Si bien la respuesta adaptativa al ejercicio varía en gran medida de forma individual en función de factores como la genética, la edad, la dieta, la aclimatación al ejercicio y el volumen de ejercicio, los estudios en humanos han demostrado tendencias generales.
Se sugiere que el ejercicio desencadena la liberación de moléculas de señalización que incluyen sustancias inflamatorias, citocinas y factores de crecimiento de los tejidos conectivos circundantes y los músculos esqueléticos activos. En particular, el HGF , una citocina, se transfiere desde la matriz extracelular a los músculos a través de la vía dependiente del óxido nítrico. Se cree que el HGF activa las células satélite, mientras que el factor de crecimiento similar a la insulina I ( IGF-1 ) y el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) mejoran la tasa de proliferación de las células satélite después de la activación. Los estudios han demostrado que el ejercicio intenso generalmente aumenta la producción de IGF-1, aunque las respuestas individuales varían significativamente. Más específicamente, IGF-1 existe en dos isoformas: factor de crecimiento mecánico (MGF) e IGF-IEa. Mientras que el primero induce la activación y la proliferación, el segundo provoca la diferenciación de las células satélite en proliferación.
Los estudios en humanos han demostrado que tanto el entrenamiento de alta resistencia como el entrenamiento de resistencia han producido un mayor número de células satélite. Estos resultados sugieren que un régimen de entrenamiento de resistencia ligero puede ser útil para contrarrestar la disminución de células satélite correlacionada con la edad. En el entrenamiento de alta resistencia, la activación y proliferación de las células satélite se evidencian por el aumento de los niveles de ARNm de ciclina D1 y de ARNm de p21 . Esto es consistente con el hecho de que la regulación positiva de la ciclina D1 y p21 se correlaciona con la división y diferenciación de las células.
La activación de las células satélite también se ha demostrado a nivel ultraestructural después del ejercicio. Se ha demostrado que el ejercicio aeróbico aumenta significativamente el retículo endoplásmico granular , los ribosomas libres y las mitocondrias de los grupos de músculos estimulados. Además, se ha demostrado que las células satélite se fusionan con las fibras musculares y desarrollan nuevas fibras musculares. Otra evidencia ultraestructural de células satélite activadas incluye una mayor concentración del aparato de Golgi y vesículas pinocitóticas.
Investigación
Tras una estimulación mínima, las células satélite in vitro o in vivo se someterán a un programa de diferenciación miogénica.
Desafortunadamente, parece que las células satélite trasplantadas tienen una capacidad limitada de migración y solo son capaces de regenerar músculo en la región del sitio de entrega. Como tal, los tratamientos sistémicos o incluso el tratamiento de todo un músculo de esta manera no son posibles. Sin embargo, se ha demostrado que otras células del cuerpo, como los pericitos y las células madre hematopoyéticas, pueden contribuir a la reparación muscular de manera similar a la célula satélite endógena. La ventaja de usar estos tipos de células para la terapia en enfermedades musculares es que pueden administrarse sistémicamente, migrando de manera autónoma al sitio de la lesión. Recientemente, ha sido particularmente exitoso el suministro de células mesoangioblásticas en el modelo de perro Golden Retriever de distrofia muscular de Duchenne , que curó efectivamente la enfermedad. Sin embargo, el tamaño de la muestra utilizada fue relativamente pequeño y desde entonces el estudio ha sido criticado por la falta de controles apropiados para el uso de fármacos inmunosupresores. Recientemente, se ha informado que las células que expresan Pax7 contribuyen a la reparación de heridas dérmicas adoptando un fenotipo fibrótico a través de un proceso mediado por Wnt / β-catenina.
Regulación
Se sabe poco sobre la regulación de las células satélite. Mientras que PAX3 y PAX7 juntos forman actualmente los marcadores satélite definitivos, los genes Pax son activadores transcripcionales notoriamente pobres. La dinámica de activación y quiesence y la inducción del programa miogénico a través de los factores reguladores miogénicos , Myf5 , MyoD , miogenina y MRF4 aún no se han determinado.
Hay algunas investigaciones que indican que las células satélite están reguladas negativamente por una proteína llamada miostatina . Los niveles elevados de miostatina regulan positivamente un inhibidor de la cinasa dependiente de ciclina llamado p21 y, por lo tanto, inhiben la diferenciación de las células satélite.