Миллиарды клеток организма (человека или животного), растущий происходят только из одной клетки (зиготы), которая образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Эта единственная клетка содержит не только информацию об организме, но и схему его последовательного развития.

 

Термин «стволовая клетка» (СК) был введен в биологию А. Максимовым в 1908 г. Исследуя процессы кроветворения, Максимов пришел к выводу: в нашем организме в течение всей жизни сохраняются недифференцированные клетки, которые могут превращаться в лимфоциты и другие специализированные клетки соединительной ткани и крови. Позже Максимов назвал эти клетки стволовыми.

 

На ранних стадиях развития эмбриона клетки неспециализированные. Они получили название стволовых (СК), так как расположены у основания воображаемого ствола генеалогического дерева клеток, которое венчает корона из различных специализированных клеток. В отличие от обычных клеток, обреченных выполнять строго определенные функции в организме, СК в процессе развития имеют возможность приобретать специализации.

 

ДНК во всех клетках одного организма (кроме половых), в том числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например клетки кости и нервные клетки, отличаются тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, с помощью метилирования ДНК. То есть геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится, - разный. Кроме того, СК имеет еще несколько отличительных свойств. Они неспециализированные, т.е. не имеют тканевоспецифичних структур, позволяющих выполнять специализированные функции. СК размножаются путем деления, как и все другие клетки. Отличие состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления. Поэтому говорят, что СК способна к пролиферации, т.е. к длительному размножению и репродукции большого количества клеток.

 

Они способны к дифференцировке - процесса необратимой специализации клеток. Силы, дающие толчок началу дифференцировки, очевидно, могут быть внутренними и внешними. Внутренние сигналы управляются генами клетки, а внешние - химическими веществами, которые выделяют другие клетки, физическим контактом с соседними клетками, а также некоторыми молекулами окружающей среды. Во всех случаях эти воздействия имеют по сути информационный характер, а не физический, химический или характер среды.

 

В последние годы в тканях организма, сформировавшегося было обнаружено клеточные элементы, способные к дифференцировке не только в тканевоспецифичних направлениях, но и в клетки другого тканевого происхождения. При этом происходит потеря первичных тканевых маркеров и функций и приобретения маркеров и функций вновь образованного клеточного типа. Это явление получило название трансдиференцию-ния (пластичности). Сегодня уже нет никаких сомнений, что все ткани организма человека образуются из СК различных клеточных линий в результате процессов пролиферации, миграции, дифференцировки и созревания. Однако еще до недавнего времени считалось, что СК во взрослом организме является тканевоспецифичнимы, т.е. способными производить линии специализированных клеток лишь тех тканей, в которых они находятся. Это концептуальное положение было опровергнуто фактами трансформации гемопоэтических СК не только в клеточные элементы периферической крови, но и в овальные клетки печени. Кроме того, и нейрональные СК оказались способными давать начало как нейронов и глиальных элементам, так и линиям клеток - предшественников гемопоэза. В свою очередь, мезенхимальные стволовые клетки, обычно продуцируют клеточные элементы костной, хрящевой и жировой тканей, способны трансформироваться в нейрональные стволовые клетки.

 

Так, в последние годы установлены следующие факты трансдиферен-циювання СК взрослого организма:

 

• гематопоэтические СК могут дифференцироваться в нейроны и другие клетки мозга, мышечные клетки, клетки печени;

 

• стромальные клетки костного мозга могут дифференцироваться в клетки сердечной и скелетной мышц;

 

• СК мозга могут дифференцироваться в клетки крови и скелетных мышц.

 

Дело в том, что в процессе созревания СК проходят несколько стадий. В результате в организме существует ряд популяций СК разной степени зрелости. В нормальном состоянии чем более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет превратиться в клетку другого типа. В разных органах и тканях взрослого организма существуют такие частично созревшие СК, готовы быстро созреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластных клеток. Например, частично созревшие клетки мозга - это нейробласты, кости - остеобласты и так далее. Дифференцировки могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы - цитокины. Например, есть сигнальная вещество, служит признаком перенаселенности. Если клеток становится слишком много, то она сдерживает деление. В ответ на сигналы, поступающие клетка может регулировать экспрессию генов.

 

Сегодня исследуются механизмы пластичности СК взрослого организма. Вероятно, когда эти механизмы будут идентифицированы и ими научатся управлять, для восстановления поврежденных тканей можно будет успешно использовать СК взрослого организма.

 

Одной из основных характеристик СК является способность к асимметричного деления. В результате разделения специализированных клеток образуются пары таких же клеток, абсолютно тождественных друг другу. А для СК это правило не обязательно: они делятся несимметрично - лишь одна дочерняя клетка идентична отцовской и остается стволовой, другая проходит ряд преобразований и становится специализированной. Клетка в промежуточной стадии между стволовой и специализированной называется камбиальный. бы происходило иначе, организм быстро потратил бы запас СК, и восстановления тканей стало бы невозможным. Этот процесс нарушается с возрастом, у пожилых людей меньше СК, чем у детей и взрослых, но определенная их количество сохраняется до глубокой старости.

 

В течение жизни во взрослом организме постоянно происходит гибель клеток различных тканей, как в результате естественного восстановления (апоптоз), так и через повреждения (некроз). Вследствие этого в организме постоянно происходят процессы восстановления (репарации) утраченных клеток. В результате клеточного деления из стволовых клеток возникают материнская и дочерняя клетки. Материнские используются для самоподдержания популяции, а дочерние или превращаются в Камбиальные клетки, или непосредственно дифференцируются. Стволовая клетка сохраняет свойства ранних эмбриональных клеток - плюрипотентнисть, а камбиальный эту способность утрачивает и производит лишь региональные структуры. Таким образом, камбиальные клетки обеспечивают восстановление утраченных клеток соответствующих тканей и органов.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+