Dorosłe mięśnie szkieletowe ssaków są tworzone przez grupy pęczków wielojądrowych komórek mięśniowych (włókien mięśniowych), które są wyspecjalizowane do skurczu. Każde włókno mięśniowe jest wydłużonym syncytium, otoczonym sarkolemmą (błoną plazmatyczną) i zawierającym miofibryle, które składają się z regularnie i wielokrotnie zorganizowanych białek kurczliwych (filamenty aktyny i miozyny). W dorosłym życiu i w warunkach spoczynku mięśnie szkieletowe mają bardzo niski obrót jądr mięśniowych1; rzeczywiście, mięśnie, które znajdują się na obrzeżach włókna mięśniowego, pod sarkolemmą, są zatrzymywane w fazie G0 cyklu komórkowego i nie są w stanie proliferować1,2.
Mięśnie szkieletowe mają szczególną zdolność do regeneracji po uszkodzeniu, osiągając homeostazę po kilku zdarzeniach przebudowy tkanek, które są ze sobą ściśle powiązane. Po ostrym urazie lub urazie indukowane jest zwyrodnienie, po którym następują procesy regeneracji, które obejmują różne populacje komórek, w tym rezydentną populację komórek mięśniowych, komórki satelitarne (SC). Rzeczywiście, przy braku jakichkolwiek bodźców środowiskowych komórki satelitarne są w stanie spoczynku i znajdują się w wyspecjalizowanej niszy między sarkolemmą a blaszką podstawną3,4. Po urazie lub chorobie SC ulegają aktywacji, namnażają się, migrują do uszkodzonych obszarów i ostatecznie różnicują się, powodując powstawanie nowo tworzących się włókien mięśniowych5. Aktywowane SC nawiązują przesłuch z różnymi populacjami komórek, głównie komórkami zapalnymi, które są rekrutowane w miejscu urazu6-8. Ten przesłuch pozwala komórkom podążać za regulowanym paradygmatem, zgodnie z którym sygnały molekularne napędzają modyfikacje strukturalne, ostatecznie prowadząc do homeostazy9. Oprócz SC, zaangażowane są również komórki zapalne i śródmiąższowe, procesy angiogenne i zdarzenia ponownego unerwienia, działające w skoordynowany sposób w celu naprawy tej wysoce zorganizowanej i wyspecjalizowanej struktury.
Istnieje duże zainteresowanie badaniem różnych aspektów regeneracji mięśni szkieletowych, nie tylko w celu zrozumienia fizjologii mięśni, ale także w celu ulepszenia strategii terapeutycznych, które wymagają głębszej wiedzy na temat całego procesu. Obecnie dostępnych jest kilka podejść eksperymentalnych do badania tożsamości i funkcji różnych populacji komórek, szlaków sygnałowych i zaangażowanych mechanizmów molekularnych. Mysie modele ostrego urazu stanowią potężne narzędzie do badania wielu aspektów tego procesu. Różne powszechnie stosowane techniki wywoływania ostrego uszkodzenia mięśni pozwalają naukowcom śledzić proces regeneracji in vivo, od bardzo wczesnych etapów do końca procesu. Protokół ten opisuje etapy od domięśniowego wstrzyknięcia kardiotoksyny pochodzącej z jadu węża (CTX), która indukuje miolizę i uruchamia proces regeneracji, aż do analizy próbek tkanek. Po wstrzyknięciu CTX myszy mogą zostać uśmiercone w różnych punktach czasowych w zależności od wymagań eksperymentalnych, a mięśnie szkieletowe mogą zostać wypreparowane i przetworzone do dalszej analizy. Na koniec opisujemy protokół barwienia skrawków tkanek w celu wykonania obserwacji morfologicznych i podstawowych analiz ilościowych. Protokół ten pozwala na badanie ostrej regeneracji mięśni szkieletowych in vivo w wysoce powtarzalny sposób10.