1. Μυϊκή αναγέννηση και
υπερτροφία: ο μηχανισμός
και η επίδραση της ηλικίας
Διδακτορικό σεμινάριο

2. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Μυϊκή Αναγέννηση
Επιδιορθωμένη Καταστροφή
Μυϊκή ίνα σαρκειλήμματος
Εισροή Ca++
Σύντηξη των μυοβλαστών Διαταραχή
με την μυϊκή ίνα ομοιόστασης
Έναρξη πολλαπλασιασμού
Πρωτεόλυση
των μυοβλαστών.
Φλεγμονή
Ενεργοποίηση μακροφάγων.

3. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Μυϊκή αναγέννηση
Η επιδιορθωμένη μυϊκή ίνα είναι ακριβώς ίδια με την αρχική
Εξαιρέσεις: υπερπλασία ή ύπαρξη «διακλαδώσεων»
– Αποτέλεσμα μη ολοκληρωμένης σύντηξης των μυοβλαστών
ή συγκόλλησης γειτονικών μυϊκών ινών που αναγεννώνται
εντός της ίδιας βασικής μεμβράνης.
– Εμφανίζεται σε έντονη μυϊκή υπερτροφία, ασθενείς με
νευρομυοπάθειες, ή σε μύες ηλικιωμένων ποντικιών, ως
αποτέλεσμα μη φυσιολογικής αναγεννητικής ικανότητας.
(Charge et al, 2002)

4. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Μυϊκή υπερτροφία
Μυϊκή υπερτροφία.
• Η ικανότητα του μυός να παράγει
μέγιστη δύναμη και ισχύ σχετίζεται
με ενεργοποίηση παραγόντων που
ευθύνονται για την αύξηση των
πρωτεϊνών του μηχανισμού της
συστολής αλλά και την γλυκολυτική
ικανότητα των μυοϊνιδίων.
(Goldspink, 2003)
• Το εναρκτήριο ερέθισμα φαίνεται να
είναι η σύντομη μυϊκή ενεργοποίηση
έναντι μεγάλης αντίσταση. Οι
μικροτραυματισμοί που
προκαλούνται συμβάλλουν στην
ενεργοποίηση πιο απομακρυσμένων
δορυφορικών κυττάρων. (Shultz &
McCormick, 1994)

5. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Μυϊκή υπερτροφία
DN
A
• Κατά την μυϊκή υπερτροφία ο μυς +
τείνει να διατηρεί σταθερό τον λόγο DNA
του DNA ως προς τον όγκο των
πρωτεϊνών.
Μεταγραφή
(Harridge, 2003)
• Το πρώτο βήμα στη ρύθμιση της
μυϊκής υπερτροφίας είναι η αύξηση
του ρυθμού της μετάφρασης του
έτοιμου mRNA. mRNA
Στη συνέχεια αυξάνεται ο ρυθμός της
Μετάφραση
μεταγραφής για την παραγωγή
mRNA
Τέλος, ενεργοποιούνται τα
δορυφορικά κύτταρα για να δώσουν
νέο γενετικό υλικό. (Booth et al., 1998)
Πρωτεΐνη

6. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Μυϊκή αναγέννηση
Δορυφορικά κύτταρα (satellite cells):
• Μικρά ανενεργά μονοπύρηνα κύτταρα στον εξωτερικό
χώρο των μυϊκών ινών.
• Χαρακτηριστικά:
– αυξημένος λόγος πυρήνα/κυτταροπλάσματος
– μικρή περιεκτικότητα σε οργανίδια
– μικρό μέγεθος πυρήνα αλλά μεγαλύτερο ποσοστό
ετεροχρωματίνης (=ενεργών γονιδίων) απ’ ότι οι
πυρήνες των μυϊκών κυττάρων.

7. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Δορυφορικά κύτταρα
Ο ρόλος τους στη μυϊκή αναγέννηση:
– Η ενεργοποίησή τους είναι άμεση μετά από μυϊκό
τραυματισμό ή ασθένεια. (Hawke & Garry, 2001)
– Όταν μεταμοσχεύεται καλλιέργεια δορυφορικών
κυττάρων σε μυ που αναγεννάται, συμβάλλει στον
σχηματισμό των νέων μυϊκών ινών και στην
επανασυγκρότηση του πληθυσμού των δορυφορικών
κυττάρων για τον επόμενο κύκλο μυϊκής αναγέννησης.
(Gross & Morgan, 1997)
– Η έλλειψή τους εκ γενετής, προκαλεί ζώα με μυϊκή
ατροφία που πεθαίνουν πριν ολοκληρώσουν τον
κύκλο της ανάπτυξής τους. (Charge & Rudnicki, 2004)

8. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Δορυφορικά κύτταρα
Ο αριθμός των δορυφορικών κυττάρων:
– επηρεάζεται από μεταγραφικούς παράγοντες (πχ
Pax7)
• Pax7: απαραίτητος για την ανάπτυξη και
διαφοροποίηση των δορυφορικών κυττάρων. Σε
έλλειψή του υπάρχει απουσία των δορυφορικών
κυττάρων στον οργανισμό.
(Charge & Rudniski,2004)
– αυτο-ανανεώνεται
– μειώνεται σταθερά με την ηλικία. (Hawke & Garry, 2001)

9. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Παράγοντες που επηρεάζουν την διαδικασία:
• HGF (hepatocyte growth factor): ο κύριος παράγοντας
που ενεργοποιεί να ανενεργά δορυφορικά κύτταρα.
• FGF (fibroblast growth factor): πιθανόν παίζει ρόλο στον
πολλαπλασιασμό και την διατήρηση σταθερού αριθμού
των δορυφορικών κυττάρων.
• TGF-b (transforming growth factor-b): οικογένεια
αρνητικών παραγόντων ρύθμισης του πολλαπλασιασμού
και της διαφοροποίησης των μυοβλαστών.
• Ιντερλευκίνη (IL-6) και LIF (leukemia inhibitory factor):
θετικοί παράγοντες ρύθμισης

10. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
• ΙGF (insulin-like growth factor):
Πρωτεΐνη που εμφανίζεται σε μια
σειρά από διαφορετικές
ισομορφές.
• ΙGF-I που μεταφράζεται στο
συκώτι και εκκρίνεται στην
κυκλοφορία, αλλά και τοπικά στο
μυ, και έχει αναβολική δράση για
μία σειρά από φυσιολογικές
διεργασίες.
• ΙGF-II (ή MGF: mechanical growth
factor): μεταφράζεται στο μυ μετά
από τραυματισμό ή παρατεταμένη
τάση ή κάποια έντονη μηχανική
επιφόρτιση.

11. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
MGF: έντονη αύξηση της
συγκέντρωσης στην
αρχή. Δίνει τη θέση του
στο ΙGF-I.
ΙGF-I :
– αρχικά επιταχύνει την
πρωτεϊνοσύνθεση.
– Ενεργοποιεί τα
δορυφορικά κύτταρα,
προκαλώντας τελικά
την σύντηξή τους με
το μυϊκό κύτταρο.
(Harridge, 2003)

12. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
IGF-I
Μηχανική
επιβάρυνση
Πολ/σμος και
διαφοροποίηση
των
δορυφορικών
κυττάρων
IGF-I Σύντηξη
μυοβλαστών
Αύξηση του
όγκου της
μυϊκή ίνας

13. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
• Μυοστατίνη (GDF-8): ανήκει στην οικογένεια των TGF-b
Παράγοντας που αποτρέπει την αύξηση της μυϊκής μάζας,
περιορίζοντας τον πολλαπλασιασμό των μυοβλαστών αλλά και
την τελική διαφοροποίηση των μυϊκών κυττάρων. Εκκρίνεται
από τους μυς και είναι αυξημένος σε ίνες ταχείας συστολής.
(Matsakas & Diel, 2005)
Πιθανόν να επηρεάζεται από τον μέγεθος της μυϊκής επιβάρυνσης
και εμφανίζει αυξημένη συγκέντρωση μετά από προπόνηση
που περιέχει πλειομετρικά στοιχεία. (Willoughby, 2004)

14. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
(Matsakas & Diel, 2005)
Αφαίρεση του γονιδίου σε ζώα, εκτός από μυϊκή υπερτροφία προκαλεί
μείωση της οξειδωτικής ικανότητας και διαταραχή στην αναπνευστική
και καρδιαγγειακή λειτουργία. (Goldspink & Harridge, 2004)

15. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Εισροή Ca++
Καταστροφή
Διαταραχή
F
σαρκειλήμματος ομοιόστασης
Πρωτεόλυση
Επιδιορθωμένη (αύξηση της κρεατινικής κινάσης στο πλάσμα)
μυική ίνα Ενεργοποίηση φλεγμονογενών κυττάρων εντός του μυός
και προσέλκυση περιφερικών.
Προσέλκυση και ενεργοποίηση των μακροφάγων.
Σύντηξη των μυοβλαστών
με την μυική ίνα
Έναρξη πολλαπλασιασμού
(στο σημείο του τραυματισμού) των μυοβλαστών.

16. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Αιτίες που συμβάλλουν στην μυϊκή γήρανση
(Carmeli et al, 2002)

17. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Η αναγεννητική ικανότητα με την πάροδο του
χρόνου
15%
16%
• Το ποσοστό των πυρήνων
των δορυφορικών 10%
% δορυφορικών
12%
κυττάρων σε σχέση με
κυττάρων
τους πυρήνες των μυϊκών 8%
4%
κυττάρων μειώνεται με την
ηλικία. 4% 1,40%
0%
• Ο αριθμός των διαιρέσεων Γέννηση 2 χρ >20 χρ >80 χρ
που είναι δυνατόν να
κάνουν μειώνεται έντονα
μέχρι τα 20 χρόνια, και
παραμένει σχετικά
σταθερός από εκεί και
πέρα. (Thornell et al, 2003)

18. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Ο αριθμός των διαιρέσεων καθορίζεται από το μήκος των
τελομερών. Μετά το τέλος του κύκλου των διαιρέσεων μπορεί να
γίνει σύντηξη αλλά δίνει μικρότερες μυϊκές ίνες.
Ο αριθμός των διαιρέσεων επηρεάζει την ταχύτητα των
διαιρέσεων. Όσο πιο κοντά στο τέλος τόσο πιο αργά
ολοκληρώνεται η αναγέννηση. (Mouly et al, 2005)

19. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Άσκηση ως τρόπος αντιμετώπισης της μυϊκής ατροφίας.
• Η άσκηση αυξάνει τον αριθμό των
δορυφορικών κυττάρων. (Thornell et al, 2003)
• Υπάρχει τροποποίηση στην έκφραση
μίας σειράς γονιδίων, κυρίως σε
μεταφραστικό επίπεδο με αποτέλεσμα
μειωμένη προτεϊνοσύνθεση (Welle, 2002) .
Αρκετά από αυτά ενεργοποιούνται
μετά από μηχανικό ερέθισμα. Στον
ηλικιωμένο μυ φαίνεται να υπάρχει
μειωμένη ευαισθησία στα μηχανικά
ερεθίσματα. (Owino et al, 2001)

20. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Η επίδραση της αυξητικής ορμόνης
• Η αυξητική ορμόνη ρυθμίζει
αρνητικά την έκφραση της
μυοστατίνης. Κατά συνέπεια η
μείωση της ορμόνης οδηγεί στην
αύξηση της συγκέντρωσης της
μυοστατίνης.(Goldspink & Harridge, 2004)
• Συνεργική δράση αυξητικής
ορμόνης και άσκησης στην
έκφραση IGF-ΙΙ(MGF) (Hameed, 2004)

21. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
• Το γονιδιακό προφίλ που εμφανίζεται
στους μύες των ηλικιωμένων είναι
χαρακτηριστικό ιστού που διανύει
φάση αναδιοργάνωσης και
επιδιόρθωσης.
• Υπάρχει πολύ μικρή μεταβολή στον
αριθμό των πρωτεϊνών μετά από μία
προπόνηση, σε σχέση με τους
νεότερους.
• Προπόνηση τριών μηνών μπορεί να
ανεβάσει το επίπεδο των ίδιων
πρωτεϊνών 3-4 φορές. (Jozsi et al, 2000)

22. Μυϊκή αναγέννηση και υπερτροφία
Συμπεράσματα και σκέψεις.
Η γνώση του μηχανισμού της μυϊκής αναγέννησης θα βοηθούσε στην
αντιμετώπιση παθολογικών καταστάσεων
– μυοπάθειες
– γεροντική σαρκοπενία.
• Δορυφορικά κύτταρα: θα μπορούσαν να μεταφερθούν ή να
εισαχθούν σε άλλο ιστό.
• Επίδραση αυξητικών παραγόντων: αν μπορέσουμε να
περιορίσουμε την δράση τους σε τοπικό επίπεδο, αυτό θα δώσει
λύση στο πρόβλημα της αποκατάσταση από τραυματισμούς.
• Η μυϊκή ατροφία που επέρχεται με τη γήρανση μπορεί να
αντιστραφεί σε κάποιο βαθμό με τη συστηματική άσκηση με
αντιστάσεις.

23. Βιβλιογραφία
Booth FW, Tseng BS,Fluck M, Carson JA. (1998) Molecular and cellular adaptation of muscle in response to physical
training. Acta Physiol Scan, 162, 343-350
Charge SB, Brack AS Hughes SM. (2002) Aging- related satellite cell differentiation defect occurs prematurely after
Ski-induced muscle hypertrophy. Am J Physiol Cell Phyciol 283: C1228-C1241.
Charge SBP, Rudnicki M. (2004) Cellular and Molecular Regulation of Muscle Regeneration. Phys Rev, 84: 209-238.
Goldspink G (2004) Age-related loss of skeletal muscle function; impairment of gene expression. J Musculoskel
Neuron Interact 4(2):143-147.
Goldspink G. (2003) Gene expression in muscle in response to exercise. J Muscl Research Cell Motil, 24, 121-126.
Goldspink G, Harrigde SDR. (2004) Growth factors and muscle ageing, Experimental Gerontology, 39, 1433-1438.
Gross,JG, Morgan JE. (1999) Muscle precursor cells injected into irradiated mdx mouse muscle persist after serial
injury. Muscle Nerve, 22: 174-185.
Grounds MD. (2002) Reasons for the degeneration of ageing skeletal muscle: a central role for IGF-1 signaling.
Biogerontology 3:19-24.
Hameed M, Lange KHW, Andersen JL et al. (2004) The effect of recombinant human growth hormone and resistance
training on IGF-1 mRNA expression in the muscles of elderly men. J Physiol 555 (1): 231-240.
Harridge S. (2003) Ageing and local growth factors in muscle. Scand J Med Sci Sports13, 34-39.
Hawke TJ, Garry DJ. (2001) Myogenic satellite cells: physiology to molecular biology. J Appl Physiol 91: 534-551.
Jozsi AC, Dupont-Versteegden EE, Taylor-Jones JM et al. (2000) Aged human muscle demonstrate an altered gene
expression profile consistent with an impaired response to exercise. Mechanisms of Ageing and
Development 120: 45-56.
Liu Y, Lormes W, Reibnecker S et al. (2003) Effect of high intensity resistance and low intensity endurance training
on myosin heavy chain isoform expression in highly trained rower. Int J Sports Med, 24, 264-270.
Matsakas A, Diel P. (2005) The growth factor myostatin, a key regulator in skeletal muscle growth and homeostasis.
Int J Sports Med, 26, 83-89.
Mouly V, Aamiri A, Bigot A et al. (2005) The mitotic clock in skeletal muscle regeneration, disease and cell mediated
gene therapy. Acta Physiol Scand 184: 3-15.
Owino V, Yu Yang S, Goldspink G (2001) Age-related loss of skeletal muscle function and the inability to express the
autocrine form of insulin-like growth factor-1 (MGF) in response to mechanical overload. FEBS 505: 259-263
Schultz E, McCormick KM. (1994) Skeletal muscle satellite sells. Rev Physiol Biochem Pharmacol 123: 213-257.
Thornell LE, Lindstrom M, Renault V, et al.(2003) Satellite cells and training in the elderly. Scand J Med Sci Sports 13:
48-55.
Welle S (2002) Cellular and molecular basis of age-related sarcopenia. Can J Appl Physiol 27(1): 19-41.
Willoughby D. (2004) Effect of heavy resistance training on myostatin mRNA and protein expression. Med Sci Sports
Exerc. 36(4), 574-582.