» arhiv
Možnosti:
[Prikaži v obliki za tiskanje]
[Naloga še ni vpisana v zbirko Cobiss]
ID naloge: 76 Letnik: 2000 Predmet: patofiziologija
Morfometricna analiza sinapticnih jedrnih skupkov v posamicnih vlaknih hitre in pocasne skeletne mišice
Avtor: Tomaž Smrkolj
Mentor: prof. dr. Zoran Grubic
Somentor: doc. dr. Marjan Rupnik
Uvod in namen dela : Poleg razlicne genske ekspresije v sinapticnem in izvensinapticnem podrocju precnoprogastega mišicnega vlakna pri sesalcih, je tudi razporeditev mišicnih jeder v obeh omenjenih podrocjih razlicna. V podrocju živcnomišicnega stika (ŽMS) so jedra bolj zgošcena kot izvensinapticno, kar tudi ob enaki ekspresiji genov v vseh jedrih mišicnega vlakna vodi k višji koncentraciji genskih produktov v podrocju ŽMS. Teoreticno bi zgolj na ta nacin lahko bila v podrocju ŽMS dosežena mejna koncentracija dolocenih genskih produktov, pomembnih za vzdrževanje in delovanje ŽMS, kar pomeni, da bi bil, ob že znanih vplivih živcnih troficnih dejavnikov, to lahko pomemben dodaten mehanizem specializacije sinapticnega predela mišicnega vlakna. Del jedrnega skupka, ki ga najdemo v podrocju ŽMS pripada Schwannovim celicam, ki naj bi tudi aktivno sodelovale pri nastajanju, vzdrževanju in nemara tudi delovanju ŽMS.
Znano je, da so pocasna skeletna mišicna vlakna elektromehanicno aktivna vecji del casa kot hitra vlakna in da so tudi vzorci frekvenc prenešenih akcijskih potencialov pri obeh tipih vlaken razlicni. Ta razlika med tipi vlaken bi se lahko odrazila tudi v razlicni razporeditvi mišicnih jeder in Schwannovih celic v sinapticnem podrocju, kar do zdaj še ni bilo raziskano. Z namenom osvetliti to vprašanje smo se odlocili preveriti naslednje hipoteze: 1) Število mišicnih jeder v sinapticnem skupku je v pocasnem skeletnem mišicnem vlaknu signifikantno vecje kot v hitrem vlaknu. 2) Število Schwannovih celic v podrocju ŽMS, ki ga lahko ugotovimo tako, da preštejemo njihova jedra, je premosorazmerno s površino ŽMS. 3) Maksimalna razdalja do katere znotraj mišicnega vlakna še sežejo vplivi živcnih troficnih dejavnikov, je v hitrih in pocasnih skeletnih mišicnih vlaknih enaka.
Metode: V posamicnih skeletnih mišicnih vlaknih, ki smo jih izolirali iz m.extensor digitorum longus (hitra vlakna) in m. soleus (pocasna vlakna), smo obarvali jedra s pomocjo fluorescencnega barvila "SYTOX zeleno". ŽMS smo v teh vlaknih obarvali s pomocjo a-bungarotoksina, oznacenega z rodaminom. Ta ligand se prakticno ireverzibilno veže na receptorje za acetilholin, ki so v visoki koncentraciji prisotni samo v postsinapticni membrani ŽMS. Ustrezna morfometricna merjenja razporejenosti jeder smo opravili na konfokalnem mikroskopu proizvajalca Zeiss s pomocjo programa Zeiss LSM 510, ki nam je omogocil, da smo registrirane fluorescencne signale preuredili v trodimenzionalni racunalniški model vlakna.
Rezultati in zakljucki: Dobljeni rezultati so nas pripeljali do naslednjih zakljuckov: 1) V sinapticnem jedrnem skupku odraslega pocasnega skeletnega mišicnega vlakna je 7,15±2,37 (n=20) mišicnih jeder, medtem ko je v sinapticnem jedrnem skupku hitrega vlakna teh jeder 4,60±0,75 (n=20). Ta razlika je statisticno signifikantna (p< 0,05, neparni Studentov T-test), kar potrjuje našo prvo hipotezo, ki pravi, da je število mišicnih jeder v sinapticnem skupku v pocasnem skeletnem mišicnem vlaknu signifikantno vecje kot v hitrem vlaknu. 2) Korelacija med sinapticno površino ŽMS in številom jeder, ki pripadajo Schwannovim celicam, je bila v hitrem vlaknu višja (KK=0,4) kot v pocasnem (KK =0,07), a po naši oceni še vedno premajhna za potrditev naše druge hipoteze, po kateri naj bi bilo število jeder Schwannovih celic v podrocju ŽMS premosorazmerno s površino ŽMS. Po drugi strani pa je povprecno število Schwannovih celic v podorcju ŽMS prakticno enako številu mišicnih jeder v tem podrocju in to pri obeh tipih vlaken. Tudi povprecne vrednosti deležev sinapticnih površin, izraženih na eno jedro Schwannove celice kot tudi na eno mišicno jedro sinapticnega skupka so skoraj identicne, kar kaže, da dolocene korelacije med številom jeder v sinapticnem skupku in površino ŽMS vendarle obstajajo. 3) Maksimalna razdalja v mišicnem vlaknu, do katere so še vidni znaki delovanja živcnih troficnih dejavnikov, in ki smo jo ocenili z merjenjem razdalje med robom ŽMS in prvim zunajsinapticnim jedrom, znaša za hitra skeletna mišicna vlakna 25,5±9,3 mm, (n=20) za pocasna pa 26,9±7,4 mm (n=20). Med obema razdaljama ni statisticno signifikantnih razlik (p> 0,05; Studentov T-test), kar govori v prid naše tretje hipoteze, ki pravi, da se maksimalna razdalja, na kateri še delujejo živcni troficni dejavniki, ne razlikuje glede na tip skeletnega mišicnega vlakna.
«»
[Abstract / English version]
A morphometrical analysis of synaptic nuclear clusters in myofibers of fast
and slow skeletal muscle
Author: Tomaž Smrkolj
Mentor: prof. dr. Zoran Grubic
Co-mentor: doc. dr. Marjan Rupnik
Introduction and aim: In addition to the differences in gene expression patterns in the synaptic and extrasynaptic regions, the distribution of nuclei is also nonuniform in the mammalian skeletal muscle fiber. Myonuclei are packed at much higher density in the neuromuscular junction (NMJ) region than in the extrajunctional parts of the fiber. Higher concentration of genes in the neuromuscular junction (NMJ) area could theoretically suffice to reach critical concentrations of gene products relevant for maintenance and functioning of the NMJ and might therefore be an additional mechanism contributing to the specialisation of the NMJ part of the fiber.
Slow muscle fibers are electromechanically active for longer time periods than fast fibers and the frequency patterns of action potentials are different in both fiber types. This difference might reflect in the distribution of synaptic myonculei and the arrangement of synaptic Schwann cells. In order to elucidate this question we tested the following hypotheses: 1) The number of synaptic myonuclei is significantly higher in slow fibers than in fast fibers. 2) The number of synaptic Schwann cells determined by counting their nuclei is proportional to NMJ area. 3) The reach of the influences of neural trophic factors in the skeletal muscle fibers does not differ in regard to the fiber type.
Methods: Nuclei in single muscle fibers of m.extensor digitorum longus (fast) and m.soleus (slow) were labelled with SYTOX green nuclear acid stain and the endplates with rhodamine-tagged a-bungarotoxin. The latter undergoes almost irreversible binding to acetylcholine receptors, which are highly concentrated solely in postsynaptic membrane of NMJ. Images obtained by confocal microscopy on Zeiss confocal microscope were further analysed after three-dimensional reconstruction with image analysing computer software Zeiss LSM 510.
Results and conclusions: There are 7,15±2,37 (n= 20) synaptic myonuclei in slow muscle fiber and 4,60±0,75 (n=20) synaptic myonuclei in fast muscle fiber. The difference is significantly different (p<0,05; Student's T-test), which confirms our first hypothesis according to which the number of synaptic myonuclei is significantly higher in slow in comparison to fast fibers. The correlation coefficient between the area of NMJ and the number of Schwann cell nuclei was higher in fast fibers (KK=0,4) than in slow fibers (KK=0,07), but to our opinion still too low to confirm our second hypothesis stating that the number of synaptic Schwann cells nuclei and thus number of Schwann cells is proportional to the NMJ area. However, good correspondence was observed between the average number of Schwann cell nuclei and the number of synaptic myonuclei. Also, the average area of NMJ per one Schwann cell nuclei is almost identical in both fiber types, which nevertheless suggests certain correlations between these two variables. 3) Maximal distance of the action of neuronal trophic factors was estimated by measuring the distance between the border of NMJ and the first extrasynaptic nucleus. It was found to be 25,5±9,3 mm, (n=20) in fast fiber type and 26,9±7,4 mm (n=20) in slow fiber type and the difference was not statistically significant (p>0,05; Student's T-test). This result supports our third hypothesis, stating that the reach of the influence of trophic factors in the fiber does not differ in regard to the fiber type.
|
|
 |
Išči po nalogah
Brskaj po nalogah
Prijava na obvestila
|
