Prof. Dr. A. Haydar DEMİREL Kerem YILDIZ Uydu Hücreleri ismini konumundan alır. Normal şartlar altında mitotik olarak sessiz, küçük çekirdekli, az miktarda organel içeren ve erişkin tipi Pax 7+ progenitör (öncül) hücrelerdir. Homeostatik şartlarda mitotik olarak pasif duran bu hücreler miyogenezde rol alan transkripsiyon faktörlerinin yönlendirmesi ile aktive olur, çoğalır, bir kısmı kendini yeniler ve bir kısmı da farklılaşırlar. Uydu hücreleri pasif durumda Pax7 ve Myf5, aktive olduklarında ise miyojenik düzenleyici faktörler Myf5 ve MyoD eksprese ederler. MyoD miyoblastların proliferasyon basamağında, farklılaşma ve kas fiberine füzyonda önemli rol oynar. Buna karşılık Myf5 ekspresyonu, uydu hücrelerinin sürekli olarak sayıca korunmasında önemlidir. Uydu hücreleri, mekanik yük ve yaralanma gibi koşullarda etkinliğini ve proliferasyonunu artırarak, yeni çekirdekler üretebilmekte veya çekirdeklerini var olan kas fiberlerine aktarabilmektedirler. Akut iskelet kası hasarları genellikle aşırı fiziksel aktiviteye bağlı olarak gelişmektedir. Kas hasarının somut belirtisi sarkomer yapısının bozulmasıdır. Kas hasar ve onarımı basamaklar halinde dejenerasyon, inflamasyon, rejenerasyon ve fibrozis süreçleri şeklindedir. Rejenerasyonun ilk basamağı pasif halde bulunan kas uydu hücrelerinin aktivasyonudur. Aktive olan uydu hücreleri asimetrik olarak bölünerek miyoblastlara prolifere olurlar, bir kısmı kök hücre özelliklerini koruyarak nişlerinde kalırken diğerleri proliferasyona devam eder. Miyoblast proliferasyonu IGF-1, IL-6, TGF-β’yı da içeren ekstraselüler sinyaller aracılığıyla gerçekleştirilir. Gelişen miyoblast, kas çekirdeğinin rutin onarımı için bir kas lifiyle füzyona uğrayabildiği gibi, sporadik bir hasar veya immobilizasyona bağlı artmış çekirdek kaybının yerine konmasını da sağlayabilir. Kas rejenerasyonunun son basamağı miyoblastların birbirleri ile füzyona uğramasıyla yeni kas liflerinin oluşmasıdır. Miyoblastların bazıları füzyona uğramaz, tekrar uydu hücre nişine katılır. Kas lifi tamamen nekroza uğramış olduğunda, geride kalan bazal lamina iskele olarak kullanılır Miyojenik düzenleyici faktörler Temelde uydu hücrelerinin rolünün, iskelet-kas fonksiyonu sağlığının sürdürülmesi olmasına rağmen, uydu hücrelerinin egzersiz kaynaklı kas hipertrofisini kolaylaştıran bir rolü olduğu da kabul gören bir teoridir. Egzersizi takiben kaslarda oluşan mikro hasarlar gibi değişimlere cevaben, pasif halde duran uydu hücreler aktive olurlar. İskelet kasları, daha fazla kas kaybını önlemek için, rejenerasyon kapasitesi yüksek olan uydu hücre havuzunda devamlı olarak uydu hücrelerini aktive ederler. Kas aktivitesi uydu hücrelerin proliferasyonunu artırırken, aktivitenin şiddeti, yoğunluğu, süresi ve tipi bunlara ek olarak cinsiyet, yaş ve antreman düzeyi uydu hücre aktivasyonunu etkiler. Artmış uydu hücre proliferasyonu, bir hipertrofik uyarının uygulanmasından 1-2 gün sonra gözlenir ve en az 7 güne kadar devam eder. Böylece uydu hücreleri, miyofiber büyümesindeki önemli artışlardan önce sayıca genişlemeye başlar. Sıçanlar üzerinde yapılan bu çalışmada bir gruba ışınlama (irradiation) yapılıyor, gastroknemius ve soleus kasları alınarak plantarise overload yapılıyor. Bir grubun yalnızca sinerjist kasları alınıyor. Diğer grup ise kontrol. Adams GR, Caiozzo VJ, Haddad F, Baldwin KM. Cellular and molecular responses to increased skeletal muscle loading after irradiation. Am J Physiol Cell Physiol 283: C1182–C1195, 2002. Farelerde yapılan bu çalışmada soleusa overload yapmak için gastroknemius, plantaris ve fleksör digitorum fibularis kaslarının distal yarısı çıkarılıyor. Bir gruba ışınlama (gama irradiation) uygulanıyor. Phelan JN, Gonyea WJ. Effect of radiation on satellite cell activity and protein expression in overloaded mammalian skeletal muscle. Anat Rec 247: 179 –188, 1997. Fareler üzerinde yapılan bu çalışmada bir grubun arka bacağına (hindlimb) ışınlama (Xray irradiation) yapılıyor. Overload için koşu protokolü uygulanıyor. Li P, Akimoto T, Zhang M, Williams RS, Yan Z. Resident stem cells are not required for exercise-induced fiber-type switching and angiogenesis but are necessary for activity-dependent muscle growth. Am J Physiol Cell Physiol 290: C1461–C1468, 2006. Sıçanlarda yapılan bu çalışmada bir gruba yalnızca ışınlama (X-ray irradiation), bir gruba viral aracılı IGF-1 gen transferi (enjeksiyon ile), bir gruba ise hem ışınlama hem de enjeksiyon uygulanıyor. 4 ay sonra EDL (extensor digitorum longus) kasları alınarak ölçülüyor. Barton-Davis ER, Shoturma DI, Sweeney HL. Contribution of satellite cells to IGF-I induced hypertrophy of skeletal muscle. Acta Physiol Scand 167: 301–305, 1999. Farelerde yapılan bu çalışmada plantarise overload yapmak için soleus ve gastroknemius kasları alınıyor. Bir gruba 2mg tamoxifen, diğerine %15 ethanol içeren ayçiçeği tohumu yağı intraperitoneal enjeksiyon ile veriliyor. John JMC, Jyothi M, Mitsunori M, Rod E, Kelcye G, Amreen BF, Ratchakrit S, Benjamin AL, Barry G, Charles K, Gary VZ, Kenneth SC, Karyn AE, Esther EDV, Charlotte AP. Effective fiber hypertrophy in satellite cell-depleted skeletal muscle. Development 138, 3657-3666 (2011) doi:10.1242/dev.068858 SONUÇ Işınlama (irradiation), uydu hücreleri etkisizleştirmek için yanlış bir yöntem olabilir çünkü radyasyon hipertrofiye neden olan diğer mekanizmalara da zarar verebilir. Uydu hücreleri hipertrofiye katılsa bile (miyonükleuslar artıyor), şart olmayabilir. Uydu hücresi olmadan gerçekleşen hipertrofide miyonükleer domain artabilir. Uydu hücresi olmadan gerçekleşen hipertrofide miyonükleusların boyutu artabilir. Mauro A. Satellite Cell Of Skeletal Muscle Fibers. Journal Of Biophysical And Biochemical Cytology. Volume 9, Issue 2 (493). 1961. Chen W, Datzkiw D, Rudnicki Ma. Satellite Cells In Ageing: Use It Or Lose It. Open Biol. 10: 200048. 2020. Mccarthy Jj, Esser Ka. Counterpoint: Satellite Cell Addition İs Not Obligatory For Skeletal Muscle Hypertrophy. J Appl Physiol 2007;103:1100e2. O’connor Rs, Pavlath Gk. Point:counterpoint: Satellite Cell Addition İs/İs Not Obligatory For Skeletal Muscle Hypertrophy. J Appl Physiol 2007;103:1099e100 Rosenblatt Jd, Yong D, Parry Dj. Satellite Cell Activity Is Required For Hypertrophy Of Overloaded Adult Rat Muscle. Muscle Nerve 1994;17:608e13 G Pallafacchina, B Blaauw, S Schiaffino. Role Of Satellite Cells In Muscle Growth And Maintenance Of Muscle Mass. Nutrition, Metabolism And Cardiovascular Diseases Volume 23, Supplement 1, December 2013, Pages S12-S18 So-ichiro F, Takayuki A, Athanassia S. Role Of Damage And Management In Muscle Hypertrophy: Different Behaviors Of Muscle Stem Cells In Regeneration And Hypertrophy. Biochimica Et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research, Volume 1867, Issue 9, 2020. Manuel S, Svenja Cs, Sören Sh, Björn E, Julia M. Adult Stem Cells At Work: Regenerating Skeletal Muscle. Cellular And Molecular Life Sciences (2019) 76:2559–2570