Стволовые клетки

• Стволовые клетки костного мозга

В современной медицине постоянно идет поиск новых путей предупреждения развития и лечения различных заболеваний. Раннее, предпринимались попытки восстановления и регенерации тканей человеческого организма путем приема различных препаратов. Положительный эффект отсутствовал из-за неспособности этих препаратов трансформировать клетки, структурно и функционально интегрироваться в нормальную ткань человеческого организма. В то же время была обнаружена способность стволовых клеток костного мозга и жировой ткани к росту и превращению (дифференцировке) в клетки поврежденных органов человеческого организма. Рядом исследователей было доказано, что стволовые клетки регенерируют, т. е. восстанавливают организм человека. Поэтому медицину с применением стволовых клеток назвали регенеративной медициной.

Местом локализации стволовых клеток является костный мозг и жировая ткань. Там они трансформируются в клеточные элементы крови. Но пластичность и мультипотентность стволовых клеток позволяют им при попадании в микросреду пораженного органа трансформироваться в высокодифференцированные органоспецифичные клетки (кардиомиоциты, клетки центральной нервной системы, гепатоциты, эндотелий сосудов и т. д.). Стволовые клетки костного мозга и жировой ткани – это клетки, способные к самовоспроизведению и воспроизведению клеток разных других видов, присущих той ткани или органу, где они появляются.

Открытие стволовых клеток связано с именем профессора Императорской Военно-медицинской академии профессора А.А. Максимова. В 1903 г. им был опубликован труд «О воспалительном новообразовании соединительной ткани и судьбе лейкоцитов при этом». Профессором А.А. Максимовым в этой работе специально было уделено внимание роли лимфоидных элементов – «полибластов» в гематогенезе. Была доказана их связь с жизненной активностью ткани и возможностью прогрессивного развития. В этом исследовании профессор А.А. Максимов доказал возможность бласттрансформации малых лимфоцитов в крупные размножающиеся клетки с богатыми потенциями для дальнейшего развития. Не имея современных методов исследования, он доказал наличие стволовой полипотентной кроветворной клетки. Основные положения этой теории нашли отражение в работе «Лимфоцит, как общая стволовая клетка различных элементов крови в эмбриональном развитии и постфетальной жизни млекопитающих» (A.Maximov, 1910). Доказательство своей теории, профессор А.А. Максимов в последующем получил с помощью методов тканевых культур. Позже, во второй половине 20-х годов XX века уже в Университете Чикаго, на медицинском факультете А.А. Максимов культивировал стволовые клетки жировой ткани, изучая их. В 1917 г. доктором F.R.Sabin была высказана мысль о существовании единого предшественника клеток крови и кровеносных сосудов – гемангиобласта. Существуют общие маркеры для кровеносных и эндотелиальных клеток, к которым относится и маркер CD34+.

Для стволовых клеток костного мозга и жировой ткани характерна нелинейная пластичность или трансдифференцировка, т. е. возможность участвовать в образовании других тканей организма, в то же время стволовые клетки негемопоэтических тканей могут дифференцироваться в клетки крови. Регенерация тканей является, наиболее широко изучаемым и обсуждаемым примером пластичности стволовых клеток.

Мезенхимные стволовые клетки костного мозга человека. Это основа (feeder) для роста гемопоэтических стволовых клеток. Ув. х200.

Достижения в области биологии стволовой клетки изменили понимание регенеративной деятельности при различных заболеваниях. Они породили надежду на появление новых терапевтических методов, нацеленных на замещение клеток органов и тканей путем мобилизации стволовых клеток. Возникло целое направление в медицине – «клеточная пластика».
Стволовые клетки продуцируют ростовые факторы, необходимые для активации, пролиферации и дифференцировки клеток при регенерации тканей. На рисунке отражены стадии дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток CD34-. Большинство стволовых клеток покоятся и не отвечают на внешние сигналы. Некоторые стволовые клетки активны и могут отвечать на продуцируемые стромой ростовые факторы. Эти активные стволовые клетки могут либо дифференцироваться в CD34+ кроветворные стволовые клетки, либо в мезенхиальные стволовые клетки, дающие начало другим специализированным тканям.

Альтернативой трансплантации стволовых клеток служит методика стимуляции выработки и выброса из костного мозга в кровоток стволовых клеток при помощи ростового фактора G-CSF (гранулоцитарно-колониестимулирующего фактора), который является цитокином, регулирующим дифференцировку и пролиферацию стволовых клеток. Развитие организма человека начинается с одной клетки, которая содержит полный генетический код организма. В процессе эмбриогенеза начинаются пролиферация и дифференцировка клеток. Механизмы регуляции дифференцировки клеток долгое время оставались загадкой. Только открытие факторов роста помогло понять суть этого процесса. В 1986 г. Стэнли Коэн и Рита Леви-Монтальчини стали лауреатами Нобелевской премии за открытие факторов роста. К таким факторам роста относится цитокин G-CSF.

Стадии дифференцировки стволовых клеток