Стволовые клетки

Стволовая клетка (СК) — предшественница всех клеток, в том числе и участвующих в иммунном ответе. Термин «стволовая клетка» (по-англ. «stem cell») означает, что каждая такая клетка дает начало целому древу потомков, в основании ствола которого она находится. Среди клеток-потомков будут как клет-ки, идентичные стволовой (как бы формирующие ствол древа), так и специали-зированные (мышечные, эпителиальные, нервные и др.), которые образуют вет-ви.

При делении каждая СК дает начало хотя бы одной подобной клетке. Вто-рая возникающая в результате деления клетка может быть тоже стволовой (в этом случае ее деление называют симметричным), но может и вступить на путь спе-циализации (такое деление СК называют асимметричным). Таким образом, в про-цессе роста и развития организма человека возникают все специализированные клетки, формирующие все ткани и органы, в которых до глубокой старости присутствуют СК, служащие источником замены отработанных клеточных эле-ментов или источником восстановления ткани при ее повреждении. Этот про-цесс (так называемая физиологическая регенерация) в разных тканях происхо-дит с неодинаковой скоростью. На одном полюсе находятся нервные клетки, многие из которых существуют на протяжении всей жизни человека, на другом — клетки эпителия тонкого кишечника, полностью обновляющиеся за несколь-ко дней.

Стволовые клетки

Цикл обновления клеток организма

Превращение СК в специализированную называется дифференцировкой. После асимметричного деления поначалу возникает прогениторная клетка (клетка-предшественник), которая в дальнейшем, обычно после еще нескольких делений, постепенно становится полностью дифференцированной. Следова-тельно, такое разбиение может быть асимметричным. В этом случае из одной СК в конечном счете формируются специализированные клетки двух или даже нескольких морфофункциональных типов. В качестве примера можно привести гемопоэтические СК костного мозга. Они постоянно, на протяжении всей жиз-ни, дают начало кроветворным прогениторным клеткам, которые специализи-руются по нескольким направлениям с образованием эритроцитов и клеток бе-лой крови всех типов. С практической точки зрения различают несколько видов 

Типы стволовых клеток в зависимости от дифференцировочного потенциала

Типы клеток

Дифференцированный потенциал

Примеры стволовых клеток

Пример конечного этапа дифференцировки

Тотипотентная

Все

Зигота, бластомер

Все клеточные типы

Плюрипотентная

Все, исключая тотипотентные

Культура ЭСК

Все клетки зрелого организма

 

Мультипотентные

Многие

Гемопоэтическне клетки

Клетки крови

Олигопотентные

Несколько

Миелоидные клетки

Клетки крови

Квадропотентные

4

Мезенхимальные стволовые клетки

Клетки костной, мышечной, хрящевой и некоторых других видов ткани

Трмпогентные

3

Глиальный прекурсор

2 типа астрацитов и олиюдендроцит

 

Бипотентные

2

Незрелые лимфоидные клетки

Т-лимфоциты.

В-лимфоциты

 

Унипотентная

1

В-лимфобласт

Плазматическая клетка

 

Самыми первыми СК следует считать те, что получаются при первых не-скольких делениях оплодотворенной яйцеклетки. На стадии бластоцисты из ее внутренней клеточной массы можно выделить эмбриональные стволовые клет-ки (ЭСК). Путем определенных манипуляций (достаточно сложных) из них можно получить бессмертную линию, то есть клетки могут неограниченно и быстро делиться, не теряя своих свойств. Из этих клеток при определенных условиях и образуется любая специализированная клетка. Это их свойство и называется тотипотентностью. СК, присутствующие в тканях взрослых людей, также сохраняют пластичность. Например, показано, что такие клетки, находя-щиеся в жировой ткани или костном мозге, могут при перенесении в другую ткань или под воздействием специально подобранного набора химических сти-мулов дифференцироваться в мышечные или эпителиальные клетки. Но все же спектр возможных превращений СК с возрастом суживается. ЭСК уже в про-цессе внутриутробного развития организма из тотипотентных становятся внача-ле плюрипотентными (т. е. способными давать начало многим, но не всем типам клеток), а затем олиго- и даже монопотентными (т. е. дающими начало соответ-ственно малому числу или только одному типу специализированных клеток).

Стволовые клетки, полученные из абортированных плодов (фетусов) на 6—21-й неделе развития организма человека, называют фетальными. Они не обладают вышеописанными свойствами ЭСК, т. е. способностью к неограни-ченному размножению и дифференцировке в любой вид специализированных клеток. Эти клетки уже начали дифференцировку, и, следовательно, каждая из них, во-первых, может пройти только ограниченное число делений и, во-вторых, дать начало не любым, а достаточно определенным видам специализи-рованных клеток. Так, из клеток фетальной печени могут развиться специали-зированные клетки печени и кроветворные клетки. Из фетальной нервной ткани соответственно образуются более специализированные нервные клетки и т. д. При определенных условиях и под должным контролем выделение фетальных клеток разрешено в ряде стран, включая Россию. Разновидностью таких СК можно считать СК пуповинной крови, т. е. кроветворные (гемопоэтические).

Во взрослом организме тоже присутствует несколько видов СК. Наиболее универсальными из них являются мезенхимальные СК, которые обнаружены в костном мозге, жировой и в незначительных количествах в других тканях. Они могут давать начало разнообразным клеткам костной, хрящевой, мышечной и некоторым другим клеткам тканей. Гемопоэтические СК, из которых образуют-ся все клетки крови, находятся в больших количествах в костном мозге и при-сутствуют в периферической крови. По некоторым данным, гемопоэтические СК также могут дифференцироваться в клетки других тканей, например мы-шечной. Наконец, во всех органах присутствуют региональные СК. Как прави-ло, это уже достаточно дифференцированные клетки, и они могут дать начало только нескольким разновидностям клеток, из которых состоят ткани данного органа. В последнее время появились данные, свидетельствующие о том, что существуют два типа региональных СК — специализированные и универсаль-ные. Первые в разных тканях неодинаковые и в нормальных условиях являются источником физиологической регенерации специализированных клеток данной ткани, например эпителиальных клеток в кишечнике или клеток крови в кост-ном мозге. Вторые во всех тканях одинаковы и плюрипотентны. Они могут участвовать в физиологической регенерации «своей» ткани, но могут с кровью переноситься в другие ткани и участвовать в их обновлении. Общей закономер-ностью является следующее: если клетка вышла на этап дифференцировки (начала специализироваться), то количество делений, которое она может прой-ти, ограничено. Так, для фибробласта лимит составляет 50 делений, для СК кро-ви — 100.

Вследствие старения происходит и другой процесс: количество СК в тка-нях снижается. В результате страдает способность ткани к физиологической ре-генерации и восстановлению ее функции после болезни или травмы. Причина в том, что в процессе взросления, течения заболеваний, а также травм или несчастных случаев у человека наблюдается катастрофическое снижение коли-чества СК: при рождении — 1 СК встречается на 10 тыс., к 20—25 годам — 1 на 100 тыс., к 30—1 на 300 тыс. К 50-летнему возрасту уже остается всего 1 СК на 500 тыс. Истощение запаса СК вследствие старения или тяжелых заболеваний, а также нарушение механизма их выброса в кровь лишают организм возможно-стей эффективной регенерации, в результате чего жизнедеятельность тех или иных органов истощается.

Увеличение количества СК в организме приводит к интенсивной регене-рации поврежденных тканей и больных органов за счёт образования молодых, здоровых клеток на месте утраченных. Современная медицина уже обладает та-кой технологией — она называется клеточной терапией. Принципы такой тера-пии с использованием СК связаны с тем, что СК являются, во-первых, своего рода «кирпичиками», строительным материалом организма. Во-вторых, они принимают непосредственное участие в восстановительных процессах организ-ма и могут замедлить старение. В-третьих, из-за способности к преобразованию в клетки любых органов и тканей они играют роль «аварийной помощи»: если где-то в организме неполадка, СК направляются туда и, преобразуясь в клетки поврежденного органа, заменяют потерянные в результате болезни или повре-ждения клетки органа, помогают восстановлению его функции.

вверх

Заказать обратный звонок