La “miogenesi”, evento che caratterizza il differenziamento di un precursore miogenico in una fibra muscolare scheletrica, è un avvenimento complesso che si avvia dalla prima settimana di sviluppo embrionale (Williams et al, 1994). Infatti l’intero apparato locomotore prende origine dai somiti, masse rotondeggianti di mesoderma parassiale le cui cellule sono multipotenti. Le cellule del miotomo, appartenenti alla parte dorso-mediale del somite, separandosi da esso si allungano e si differenziano prima in mioblasti, ed in seguito, per fusione in miotubi, si evolvono in fibre muscolari mature (Salvatori et al, 1995).

I mioblasti e le fibre muscolari si trovano in reti costituite da un’impalcatura di tessuto connettivo formata dai fibroblasti, che guida lo sviluppo, l’organizzazione e l’orientamento delle cellule muscolari (Grounds et al, 2002).

In vivo i mioblasti, conclusa la proliferazione e raggiunta la localizzazione definitiva, danno inizio alla formazione delle fibre muscolari (Grounds et al, 1992).

Questo processo avviene secondo una sequenza precisa di fasi (Sandri et al, 1999; Berendse et al, 2003):

1.Migrazione
2.Riconoscimento
3.Allineamento
4.Fusione

Una volta avvenuta la migrazione, si verifica il riconoscimento cellula-cellula che determina l’entrata dei mioblasti in una fase quiescente detta G0 in cui si verifica l’arresto del ciclo cellulare (Salvatori et al, 1995). In questa fase i mioblasti sono incapaci di rispondere ad ulteriori stimoli miotogeni, e cominciano a fondersi per dare origine al miotubo (Figura 1) (Burattini et al, 2004 ).

Anche in vitro il differenziamento avviene secondo una sequenza precisa di eventi: quando le cellule proliferanti giungono a confluenza, cessano rapidamente di dividersi, entrano in fase G1 e procedono alla fusione ed in seguito al differenziamento (McKarney et al, 1997; Jeanplong et al, 2003), per andare a costituire i miotubi, sincizi plurinucleati che presentano gran parte delle caratteristiche delle fibre muscolari scheletriche (Curci et al, 2004).

Il processo di fusione, è un meccanismo cooperativo: i mioblasti fusi, secernono fattori, come “insulin-like growth factors” (IGF2) (Yoshiko et al, 2002 ), che aiutano altri mioblasti a fondersi (Miralles et al, 1999). Infatti nelle piastre di coltura si assiste alla formazione di aree prevalentemente popolate da miotubi differenzianti, e aree popolate da mioblasti proliferanti (Yoshida et al, 1998; Curci et al, 2004).

Nei mioblasti proliferanti le proteine muscolo-specifiche, e i rispettivi mRNA, sono assenti, mentre, nei mioblasti che cominciano a fondersi, i geni del differenziamento sono tutti attivi in modo coordinato. Questi geni chiamati MRF (Miogenesis Regulatory Factors) esprimono proteine regolatrici in grado di attivare il differenziamento miogenico, tra cui Myo-D, Myf-5, MRF-4, e miogenina, espressi in modo ordinato nello spazio e nel tempo (Yun and Wold, 1996; Delgado et al, 2003; Kataoka et al, 2003). In particolare Myo-D e Myf-5 sono richiesti per la determinazione della linea miogenica, mentre il differenziamento ed il mantenimento dello stato differenziato dipendono dall’espressione di miogenina e MRF4 (Walthers et al, 2000; Ferri et al, 2004; Rochard et al, 2000).
Quando avviene la fusione fra più mioblasti (Lawson et al, 2000), il miotubo che ne deriva va incontro ad un cambiamento radicale del fenotipo, dipendente dall’attivazione coordinata dei geni muscolo-specifici responsabili della sintesi di actina, miosina, tropomiosina, troponina, ?-actinina, proteine della linea M, nebulina, titina, desmina (appartenenti all’apparato contrattile) (Auda-Boucher et al, 2003), creatina fosfochinasi (responsabile del metabolismo anaerobico alattacido), e recettori dell’acetilcolina (responsabili della sensibilità alla stimolazione nervosa) (Dedieu et al, 2002). Queste trasformazioni, caratteristiche della miogenesi, determinano un cambiamento definitivo sia della morfologia, che della citoarchitettura cellulare (Berendse et al 2003). Infatti, quando gli MRF attivano il programma di differenziamento miogenico, cominciano ad assemblarsi le miofibrille. Queste ultime evolvono mediante un modello a tre stadi che le porta a trasformarsi da premiofibrille a miofibrille nascenti, che diventano infine miofibrille mature, in cui possiamo apprezzare la presenza di strutture sarcomeriche complete (Dabiri et al, 1997; Bkaily et al, 1997).
Nel muscolo scheletrico adulto alcuni mioblasti residui persistono sotto forma di cellule staminali quiescenti (Charge et al, 2004). Queste sono chiamate cellule satelliti, sono localizzate tra la lamina basale ed il sarcolemma delle miofibre (Bischoff et al, 1994), ed originano da cellule del mesoderma durante l’embriogenesi (De Angelis et al, 1999). Le cellule satelliti mediano la crescita muscolare post-natale e la loro popolazione decresce con l’aumentare dell’età (Bischoff et al, 1994; Charge et al, 2004).

Nello stato di quiescenza le cellule satelliti appaiono tondeggianti e mononucleate, non esprimono livelli rilevabili di proteine miogeniche (Grounds et al, 1992) ed hanno una marcata riduzione dell’ attività metabolica, fino al punto che solo un sottile strato di citoplasma privo di organelli circonda il nucleo eterocromatico (Schultz et al, 1978). In risposta a particolari stimoli come denervazione, stress da esercizio fisico, danno muscolare, determinate cellule satelliti entrano nel ciclo cellulare ed iniziano a proliferare (Wernig, 2003). Alcune rientrano in uno stato di quiescenza in G0 e si posizionano tra la lamina basale ed il sarcolemma delle miofibre, altre migrano nel sito interessato dove esprimono fattori di regolazione miogenica e si fondono con le fibre danneggiate o ne formano di nuove (Hawke and Garry, 2001).

Dalla mia tesi di Dottorato "L'apoptosi nella fibra muscolare scheletrica".

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