Vài nét về sự đa nhân hóa ở cơ vân pptx

Vài nét về sự đa
nhân hóa ở cơ vân




Tế bào cơ xương là một tế bào c
ực
lớn, dài, gồm nhiều nhân. Phương
thức hình thành sự đa nhân hóa
đã thu hút nhiều sự quan tâm của
các nhà nghiên cứu hình thái tế
bào học từ đầu thế kỷ 20.

1. Lý thuyết và bằng chứng sự đa
nhân hóa nhân cơ vân.


Quan sát sự phát triển cơ xương ở
phôi gà giai đ
ọan sớm thông qua các
kỹ thuật nuôi cấy mô được cho là
hiện đại vào thời điểm đó (Lewis


1915, 1917 và 1920; xem Capers,
1960), vài nhà khoa học (Levi 1934
và Chèvremont 1940; xem Capers,
1960) cho rằng sự đa nhân hóa ở cơ

xương là kết quả của sự trực phân
(amitosis), tức là nhân tế bào phân
chia liên tục nhưng quá trình phân
chia tế bào chất lại không diễn ra.
Nhiều quan sát sự hình thành tế bào
cơ vân trên chuột và người của
Pogogeff và Murray (1946; xem
Capers, 1960) cũng đồng ý với giả
thuyết nói trên. Hai tác giả này còn
cho rằng các bó sợ cơ vân đa nhân
có thể phân thành những nhỏ và m
ỗi
mảnh nhỏ là đơn nhân để rồi các tế
bào đơn nhân này sẽ tái lập các
mảnh cơ đa nhân thông qua tiến
trình trực phân.

Từ đây thúc đẩy hàng lọat các nhà
khoa học dò tìm thêm bằng chứng
để ủng hộ hay phản bác lại quá trình
amitosis diễn ra trong quá trình hình
thành cơ vân.

Mãi đến năm 1957, Avery, Chow
and Holtzer (xem Capers, 1960)
trong một bài báo nghiên cứu về sự
ảnh hưởng của dây sống lên các
trạng thái biệt hóa cơ ở gà đã cho
thấy có sự dung hợp tế bào cơ để
cho ra tình trạng đa nhân. Tuy thế,

Holtzer, Marshall và Finck (1957;
xem Capers, 1960) khi sử dụng kỹ
thuật kháng myosin bằng chất đánh
dấu hùynh quang đã không thể
chứng minh được mô hình phát tri
ển
sự đa nhân qua sự dung hợp tế bào.
Thế nhưng nhiều nhà khoa học vẫn
vững tin rằng lý thuyết dung hợp tế
bào là đúng để từ đó họ dò tìm thêm
bằng chứng mới sẽ xuất bản trong
tương lai.

Đến tháng 4 năm 1959, Murray
(xem Capers, 1960) dung hòa hai lý
thuyết nói trên và cho rằng cả hai
quá trình phân chia nhân trực tiếp v
à
dung hợp tế bào đều rất có khả năng
diễn ra để hình thành s
ự đa nhân hóa
cơ vân.

Thế nhưng chỉ một năm sau, 1960,
Capers đã công bố bằng chứng tế
bào học gần như là rõ ràng nhất
chứng minh cho lý thuyết dung hợp
tế bào trong sự đa nhân hóa là đúng
đắn. Tác giả sử dụng kỹ thuật nuôi
cấy phôi gà 13 ngày tu

ổi đến 4 tháng
tuổi cùng với kỹ thuật quay phim
gián đọan thời gian đối pha cho
thấy rằng không có sự nguyên phân,
trực phân hay nảy chồi nhân diễn ra
trong suốt quá trình phát triển cơ
vân. Ngược lại tác giả thông qua kỹ
thuật quay phim đã thấy rõ ràng là
sự dung hợp màng nguyên bào cơ
chính là cách thức tạo nên các mô
cơ, đồng thời các giả còn nhận thấy
các tế bào cơ sau khi được hình
thành đã duỗi thẳng hai cực. Quan
trọng hơn, Capers còn cho thấy khi
quá trình dung hợp xảy ra, nhân có
sự di chuyển và tái định hướng và
quá trình này đòi hỏi màng nhân
phải “vặn vẹo” trong một thời gian
tạm thời; theo Caspers đó có thể là
nguyên nhân khiến cho các nghiên
cứu trước đây khi quan sát thấy tình
trạng này đã cho rằng quá trình trực
phân đã xảy ra.

Casper đã đúc kết trật tự phát triển
về mặt tế bào học quá của một bó c
ơ
mới bao gồm: cực tế bào trãi rộng,
nhân di chuyển, định hướng và cố
định. Theo sau trật tự này là ty thể

gia tăng cường độ họat động, tăng
sợi myofibril và các băng chéo.

Có tác giả đã phát hiện những
nguyên bào cơ phân lập từ phôi gà
tăng sinh nhanh trong môi trường
phủ collagen trong đĩa Petri. Tuy
nhiên khoảng hai ngày sau những
nguyên bào cơ này dừng việc phân
chia và bắt đầu dung hợp với tế bào
kế cận cho ra những ống cơ có khả
năng tổng hợp những protein đặc
hiệu.

Và đến 1967 bằng chứng thuyết
phục nhật cho sự dung hợp nguyên
bào cơ xu
ất phát từ con chuột khảm.
Những con chuột này có thể được
tạo thành từ sự dung hợp hai phôi
sớm, từ đó cho ra đời một con chuột
có hai dòng tế bào riêng biệt. Minzt
và Barker (1967) đã dung hợp phôi
chuột có khả năng sản xuất cho ra
những loại enzyme isocitrate
dehydrogenase khác biệt. Enzyme
này đuợc tìm thấy trong tất các tế
bào, gồm hai tiểu đơn vị y hệt nhau.
Vì thế, nếu ống cơ được hình thành
từ một tế bào mà nhân của nó phân

chia không qua quá trình phân bào,
khi đó người ta tin rằng sẽ cho rằng
tìm thấy hai hình thái enzyme riêng
biệt, có nghĩa là hai dạng cha mẹ
trong một con chuột di truyền khác
nguồn (allophenic mouse). Nhưng
nếu ống cơ được hình thành bởi
cách dung hợp các tế bào, ắt hẳn sẽ
tìm thấy những tế bào cơ gi
ống nhau
không chỉ chứa hai loại enzyme bố
mẹ (AA và BB) mà còn m
ột loại thứ
ba mà mỗi tiểu đơn vị lấy từ mỗi
loại bố mẹ (AB). Những hình thức
khác nhau của enzyme isocitrate
dehydrogenase có thể đư
ợc phân lập
và nhận dạng nhờ tính di động của
chúng trên trường điện di
(electropherotic mobility), những
kết quả này rõ ràng chứng tỏ rằng
mặc dù chỉ có hai dạng enzyme bố
m
ẹ hiện diện trong tất cả các mô của
con chuột di truyền khác nguồn,
nhưng dạng enzyme lai (AB) đã
xuất hiện trong dịch chiết của mô c
ơ
xương . Do đó những ống cơ phải

được hình thành t
ừ sự dung hợp một
số nguyên bào cơ (xem hình)



Bằng chứng này quan trọng trong
việc chứng tỏ rằng sự dung hợp
nguyên bào cơ thật sự diển ra trong
phôi và chấm dứt quá trình tranh cãi
dai dẳng về hai lý thuyết đa nhân
hóa ở cơ vân. Từ đó đến nay hàng
lọat nghiên cứu về sự hình thành và
phát triển cơ vân đã được thực hiện
rộng khắp các đối tượng từ người
cho đến ruồi giấm (Drosophila).


2. Tóm tắt sự hình thành cơ
xương đa nhân

Về cơ bản, sự hình thành và tăng
trưởng các bó cơ hay ống c
ơ đa nhân
diễn ra theo một tiến trình gọi là sự
phát sinh cơ. Trong suốt quá trình
phát sinh cơ, các nguyên bào cơ đơn
nhân sẽ rút ra khỏi chu trình tế bào,
các gene chịu trách nhiệm cho biệt
hóa tế bào cơ sẽ được biểu hiện và

sau đó sẽ dung hợp với các tế bào
lân cận từ đó tạo thành những sợi c
ơ
mới sinh có đặc tính là đa nhân. Sợi
cơ lại tiếp tục trãi qua nhiều sự
trưởng thành sâu hơn như gia tăng
kích thước, tiếp tục dung hợp thêm
nữa và tạo ra nhiều protein vận
động.

Ở người trưởng thành, cơ vân khá là
linh động. Chúng có thể giảm kích
thước ở những cơ không dùng đến
gọi là hiện tượng teo cơ. Hoặc gia
tăng kích thước ở những trường hợp
luyện tập – còn gọi là trương cơ.

Sự thay đổi kích thước cơ gắn liền
với sự thay đổi số lượng nhân trong
sợi cơ. Quan hệ này tuân theo tỷ
thuận ở tất cả trường hợp đã quan
sát được. Ví dụ số lượng nhân giảm
trong trường hợp teo cơ và chúng
tăng trong trương cơ. Điều này cho
thấy số lượng nhân không là một
hằng số và sự gia tăng kích thư
ớc bó
cơ đòi hỏi phải có sự gia tăng số
lượng nhân để giữ cho “vùng nhân”
luôn là hằng định. Vùng nhân là m

ột
vùng không gian (thể tích) tế bào
chất được điều khiển bởi các sản
phẩm gene của một nhân cơ đơn lẻ.
Do nhân của bó cơ luôn n
ằm ở trạng
thái hậu nguyên phân do đó tất cả
nhân được thêm vào là kết quả của
quá trình tăng sinh nguyên bào sợi,
biệt hóa và dung hợp tế bào. Thông
qua quá trình tăng nhân nhờ dung
hợp, sợi cơ có th
ể gia tăng thể tích tế
bào chất và sinh tổng hợp protein từ
đó gia tăng kích thước tế bào. Tóm
lại sự tăng trưởng của sợi cơ phụ
thuộc vào tiến trình phát sinh cơ:
tăng sinh nguyên bào cơ, biệt hóa v
à
dung hợp tế bào.

Quá trình tế bào học của việc dung
hợp nguyên bào cơ đã được nghiên
cứu khá chi tiết từ đó người ta đúc
kết rằng sự dung hợp tế bào là chu
ỗi
sự kiện đặc biệt có trật tự. trước tiên
các tế bào sẽ nhận diện qua sự t
ương
tác của các phân tử bề mặt; sau đó

chúng s
ẽ gắn kết với nhau trong suốt
tiến trình hình thánh ống cơ. Khi đã
gắn kết với nhau, các màng nguyên
bào cơ đã kéo dài sẽ áp sát song
song với ống c
ơ hay các nguyên bào
cơ khác. Sự hợp nhất màng s
ẽ xảy ra
giữa các màng sinh chất nằm kề
nhau trong một khu vực nhỏ có d
òng
tế bào chất liên tục. Các phần màng
thừa ở khu vực dung hợp sẽ được
tạo thành các túi bào quan nhỏ. Kết
quả là tạo ra một tế bào đơn lẻ đa
nhân. Như thế sự dung hợp nguyên
bào cơ diễn ra theo trật tự là: nhận
diện, gắn kết, sắp xếp và hợp nhất
màng. Điều cần lưu ý là nguyên bào
cơ không dung hợp màng với các
lọai tế bào khác mà điều này ch
ỉ xảy
ra giữa các nguyên bào cơ hay giữa
nguyên bào cơ với sợ cơ hoặc giữa
các bó cơ trong thời kỳ tăng trưởng
cơ.