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肌细胞 muscle cell 亦称肌肉细胞。是动物体内能动的、收缩性的细胞的总称。

简介

肌细胞亦称肌肉细胞。是动物体内能动的、收缩性的细胞的总称。肌细胞细而长,又称肌纤维,但不同于结缔组织中的纤维。肌细胞内含有肌原纤维,形成显微镜下所见的纵纹。肌细胞能缩能舒,不同于其它所有组织,是机体器官运动的动力源泉。

结构特点

肌细胞 肌细胞
肌细胞的结构特点是细胞内含有大量的肌丝,具有收缩运动的特性,是躯体和四肢运动和体内消化呼吸、循环、排泄等生理活动的动力来源。肌细胞内的基质称“肌浆”,肌细胞的内质网称肌浆网,肌细胞的细胞膜称“肌膜”。肌纤维之间有少量结缔组织、血管、淋巴管及神经在构成肌肉组织时,各肌肉细胞一般外形为纺锤状乃至纤维状,特称为肌(肉)纤维。海绵动物虽然缺乏肌肉组织,但硅角海绵类除体表的扁平上皮细胞多少有点收缩性外,在体表流出孔的周围,存在着称为肌细胞(myocyte)的长纺锤形的收缩性细胞。此外,钙质海绵类的小孔细胞也有收缩性。这些和某种原生动物细胞的整体都能收缩共同构成了肌细胞的萌芽形态。发展到腔肠动物,水螅型的外胚叶细胞层中具有上皮肌细胞,可认为是真肌原纤维。这里最普通的圆柱形上皮细胞,即支柱细胞,基底部延长而成纺锤形,只有这部分存在肌原纤维,它是由体表的上皮细胞向肌细胞分化过程中的形态。至于水母型则已完全成为纺锤形的肌细胞。扁形动物以上的动物已明显分化为皮肌层、器官肌等等。

收缩功能

肌细胞 肌细胞
人体各种形式的运动,主要是靠一些肌细胞的收缩活动来完成的。例如,躯体的各种运动和呼吸动作由骨骼肌的收缩来完成;心脏的射血活动由心肌的收缩来完成;一些中空器官如胃肠、膀胱、子宫、血管等器官的运动,则由平滑肌的收缩来完成。不同肌肉组织功能和结构上各有特点,但从分子水平来看,各种收缩活动都与细胞内所含的收缩蛋白质,主要与肌凝蛋白和肌纤蛋白的相互作用有关;收缩和张过程的控制,也有某些相似之处。最充分的骨骼肌为重点,说明肌细胞的收缩机制。
骨骼肌是体内最多的组织,约占体重的40%。在骨和关节的配合下,通过骨骼肌的收缩和舒张,完成人和高等动物的各种躯体运动。骨骼由大量成束的肌纤维组成,每条肌纤维就是一个肌细胞。成人肌纤维呈细长圆柱形,直径约60μm,长可达数毫米乃至数十厘米。在大多数肌肉中,肌束和肌纤维都呈平行排列,它们两端都和由结缔组织构成的腱相融合,后者附着在骨上,通常四肢的骨骼肌在附着点之间至少要跨过一个关节,通过肌肉的收缩和舒张,就可能引起肢体的屈曲和伸直。人们的生产劳动、各种体力活动等,都是许多骨骼肌相互配合的活动的结果。每个骨骼肌纤维都是一个独立的功能和结构单位,它们至少接受一个运动神经末梢的支配,并且在体骨骼肌纤维只有在支配它们的神经纤维有神经冲动传来时,才能进行收缩。因此,人体所有的骨骼肌活动,是在中枢神经系统控制完成的。

生成素基因

肌细胞 肌细胞
肌细胞生成素(myogenin,MyoG)基因是生肌决定因子,基因家族中唯一在所有骨骼肌细胞系均可表达的基因,是骨骼肌分化所必需的因子,其功能不可被其它生肌调节因子所代替,通过控制成肌细胞的融合和肌纤维的形成来对肌肉的分化起关键作用。作为一种肌细胞特异性转录因子,MyoG基因具有以下三个功能
①调节自身基因的表达;
②与生肌因子其它成员相互作用,调节彼此基因的表达;
③调节肌肉特异基因的表达。
对MyoG基因的研究已经引起国内外的关注。相信通过大量研究人员的共同努力,通过对该基因的横向和纵向的深入研究,所获得的研究成果将不仅为理解动物骨骼肌生长发育分子生物学机制提供新的理论依据。

增容策略

肌细胞 肌细胞
对于健美运动员,最好的细胞增容剂是肌酸、糖元、血浆扩溶剂(甘油)和水。
1、肌酸:维持阶段每天3-5克(可每天增服250-500毫克的ALA)
2、糖元:每小时补充40克的碳水化合物以增加内源性糖元的含量,减少训练后碳水化合物的体积。
3、血浆扩溶剂:10克甘油随30克水服下。注意:只是偶尔使用,如比赛前以增加血管度。
4、水:每天饮用8盎司玻璃杯8杯或更多(共2夸脱),另外每15分钟的运动增加4盎司的水。
5、细胞增容特殊秘密方法。训练后服用3克肌酸、50克碳水化合物、10克谷氨酰胺、20克蛋白质和1-2升水,持续1-2周,就可以达到细胞增容的目的
肌细胞容积自然状态下是由肌酸、肌糖元和水维持。研究表明肌肉内水的堆积可使受试对象在几天内增加好几磅的肌肉水分,这似乎只是短期效应,因为不是肌肉蛋白质。但是科学家们相信肌细胞增容是可以转化为肌肉体积增大的长期合成过程的,换言之,这种短暂效应可以导致长期的效果,这才是每一个健美运动员的最终目标。

注入技术

过去,很多严重的心脏病患者只能把治愈的希望寄托在心脏上。但是现在,有一种新的治疗方法,将患者本人的具有再生能力的肌细胞注入心脏,从而使坏死的心脏细胞重新复活的技术给心脏病病人带来了希望。
这种肌细胞注入技术的过程是,先从患者大腿肌肉中提取一些具有再生肌细胞能力的休眠细胞,然后将这些细胞进行培养,这个过程大约需要21天,再将培养出的约8亿至9亿个细胞直接注入心脏的坏死部分,使坏死部分心脏的功能得到恢复。一般几周后,病人的病情就有了明显改善。已经安全地用这种技术做了心脏手术的病人,没有发现有任何排斥的现象。

基因治疗

肌细胞 肌细胞
肌细胞是基因治疗的理想靶细胞之一,研究较晚,进展较快,已经成为非常有发展前景的靶细胞。肌肉是药物注射的常用组织之一,有一定的耐受性,肌肉组织数量大,易获取;成肌细胞(肌肉前体细胞)容易分离培养,并易于病毒基因转移;基因转移成肌细胞容易移植回肌肉,并且容易与原位肌纤维融合,而且已经有假肥大型肌营养不良症患者成肌细胞移植的安全经验;移植处有丰富的血管,可以将基因产物运输到全身。
1991年,Barr和Blau等分别将人生长激素基因(hGH)转移到小鼠成肌细胞C2C12中,hGH在小鼠肌肉和血浆中表达3个月以上,从而提出了成肌细胞途径基因治疗的设想。已经有多种表达外源基因的小鼠成肌细胞直接注射小鼠中,可以获得持续表达,这些基因包括半乳糖苷酶基因、人凝血因子Ⅸ基因、多药耐药基因等。
1993年,Vincent等将含有人dystrophin小基因的重组腺病毒直接注射到患有Duchenne肌营养不良的mdx小鼠的肌肉内,可以在肌纤维中产生正常蛋白质达6个月,而且减轻了mdx小鼠的患病症状。肌细胞也是invivo转移方式最为常见的靶细胞和靶组织。将裸露DNA直接注射小鼠骨骼肌,可以直接实施基因转移。1990年,Wolff等首次将含基因半乳糖苷酶基因和氯霉素乙酰转移酶基因的质粒注射到小鼠骨骼肌和心肌内,外源基因持续达1年之久,为基因治疗展现了一条崭新的途径
通过肌肉注射途径实施的基因治疗研究已经进入临床试验。1999年,美国宾州大学High和Mark与美国Avigen公司合作,采用肌肉注射途径开展腺相关病毒途径的血友病B基因治疗临床试验。1999年,电脉冲DNA转移技术取得了惊人的成功,这种技术标志着基因导人系统的重要突破,而这种系统的靶组织最方便的就是肌肉组织。除了骨骼肌以外,心肌也可作为基因治疗的靶细胞,为基因治疗心血管疾病提供了可能性。目前,直接将DNA注射到心肌的策略已经成功用于冠心病、心肌梗死等心血管疾病的基因治疗临床试验,并取得了显著疗效。