Role of proinflammatory cytokines and growth factors in skeletal muscle regeneration

Abstract

Podstawowymi funkcjami mięśni szkieletowych są: zapewnienie lokomocji i ruchów oddechowych, zachowanie postawy, wytwarzanie ciepła oraz udział w utrzymaniu homeostazy metabolicznej. Mięśnie szkieletowe wykazują stałą zdolność do adaptacji, wywołanej przez czynniki środowiskowe i mechaniczne, zapewniającej podtrzymanie swoistych funkcji i masy tkanki. Regeneracja mięśni szkieletowych jest ściśle regulowana przez dynamiczne zależności pomiędzy czynnikami wewnętrznymi i zewnętrznymi, kształ-tującymi mikrośrodowisko (tzw. "niszę") komórek macierzystych obecnych w mięśniach szkieletowych. Postęp w rozwoju biologii komórki, biologii molekularnej i genetyki, który dokonał się w ostatnich latach, znacznie poszerzył wiedzę o wzroście i regeneracji mięśni szkieletowych, a badania nad niszą komórek macierzystych mięśni ujawniły wiele molekularnych mechanizmów kontrolujących wzrost masy mięśnio-wej. Przebieg miogenezy oraz rola czynników wzrostu i cytokin w rozwoju tkanki mięśniowej są identyczne u człowieka i zwierząt, stąd ich poznanie ma wymiar ogólnobiologiczny. Względna masa mięśni szkieletowych stanowi kryterium w ocenie ilości i jakości mięsa w tuszy. Wiedza o miejscowych mechanizmach kształ-tujących niszę macierzystych komórek mięśniowych pozwala wnioskować o przebiegu procesów regeneracyjnych zachodzących w mięśniach szkieletowych po urazach i zabiegach chirurgicznych.Znaczenie badań nad miogenezą w naukach weterynaryjnych i zootechnicznych Powierzchniowe położenie większości mięśni w organizmie naraża je na uszkodzenie, spowodowane przez skrajne warunki termiczne lub skaleczenia, ponadto intensywny wysiłek fizyczny powoduje bezpośrednie mechaniczne zniszczenie błony komórkowej lub całych włókien mięśniowych (59). Miogeneza regeneracyjna u dorosłych osobników jest zależna od obecnych w mięśniach komórek progenitorowych, zwanych komórkami satelitowymi (32). Urazy i intensywny wysiłek fizyczny aktywują komórki satelitowe, które podejmują proliferację, różnicowanie i fuzję z sąsiadującymi włóknami mięśniowymi, co prowadzi do regeneracji uszkodzonej tkanki lub hipertrofii mię-śni związanej z treningiem (57). Zjawiska zachodzące podczas miogenezy są ściśle kontrolowane przez szereg biologicznie aktywnych czynników działających endokrynnie lub lokalnie (auto-, parakrynnie), takich Milewska M., Grzelkowska-Kowalczyk K.Role of proinflammatory cytokines and growth factors in skeletal muscle regeneration Summary Skeletal muscle healing after injury can be divided into three distinct but overlapping phases. The destruction phase is characterized by rupture followed by necrosis of muscle fibers, formation of hematoma and inflammatory reaction. During the repair phase a necrotic tissue is phagocyted by macrophages, muscle fibers are regenerating and connective tissue scars are formed. The remodeling phase concerns the period when regenerating muscle fibers mature, scar contraction and reorganization occurs and the muscle recovers its functional efficiency. Proinflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α) and growth factors ...