Взрослые эпителиальные стволовые клетки в экто — и эндодермальных тканях

 347
vzroslye-epitelialnye-stvolovye-kletki-v-ekto-i-endodermalnyx-tkanyax

Около 60% дифференцированных тканей млекопитающего составляют эпите­лиальные производные, эмбриональных экто — и энтодермы. Круг их функций чрез­вычайно широк, включая секрецию, абсорбцию и поддержание механической ин­теграции поверхностей. Дифференцировка эпителиальных клеток проис­ходит длительно за счет стволовых клеток, которые пополняют утраченные клет­ки или восстанавливают эпителий после повреждения или болезни. Эпителиаль­ные стволовые клетки находятся в нервной системе, эпидермисе кожи, волосяных фолликулах, роговице, эпителии дыхательной и пищеварительной си­стемы, в том числе стволовые клетки печени и поджелудочной железы.

Нервные стволовые клетки

Применение маркировки и последующее изучение культур In vitro позволили выявлять нервные стволовые клетки в полоса­том теле мозга, различных участках гиппокапма, в том числе и в зубчатой из­вилине, эпендиме, поджелудочковой зоне боковых желудочков, спинном мозге и в коре больших полушарий мозга. Предполагается, что нервные стволовые клетки, обнаруженные в спинном мозге и в области желудочков мозга, являются долгоживущими стволовыми клетками. Меченые в субвентрикулярной зоне нервные стволовые клетки явля­ются транзитными амплифицирующимися популяциями предшественников нервных и глиальных клеток. Считается, что функцией этих клеток в норме является постоянное пополнение нейронов и глии путем пролиферации и диф­ференцировки на месте, а также путем миграции в более отдаленные участки. До­казано, что предшественники нервных клеток в субвентрикулярной зоне боковых желудочков мигрируют в обонятельные луковицы, где пополняют обонятельные нейроны. Нервные стволовые клетки пролиферируют в зубчатой извилине гиппокампа в усло­виях облучения. Гиппокампзависимая память у крыс нарушается, когда пролиферирующие нервные стволовые клетки убиваются метилазоксиметанолом.

Нервные стволовые клетки также активируются в случае повреждения нервной системы. Экспериментальное разрушение подгруппы пирамидных нейронов, кото­рые идут от коры к таламусу, приводит к пролиферации стволовых клеток в лате­ральных желудочках и в самой коре. Эти клетки формировали новые пирамидные нейроны, аксоны которых протягивались в исходные сайт-мишени в таламусе.

Мультипотентные нервные стволовые клетки были идентифицированы путем клонирования. При культивировании с эпидермальным фактором роста эти клетки образуют специ­фические группы клеток — нейросферы. Из нейросфер могут образовываться и нейроны, и клетки глии при удалении фактора роста. Одни и те же клетки, полу­ченные из сфер, пролиферируют с образованием новых нейронов и клеток глии, а также новых нейросфер. Следовательно, нейросферы содержат предшественни­ков нейронов и глии, а также самообновляющиеся стволовые клетки.

Нервные стволовые клетки из стенки боковых желудочков очистили флюоресцент-активированной сортировкой клеток (FACS) и тестированием полученной фракции на способность образовывать нейросферы в условиях клонирования. Та­кая селекционная технология позволила выявить дискретную популяцию клеток, которые были nestin+, имели низкую аффинность присоединения к агглютинину арахиса и антигену тепловой устойчивости и не экспрессировали маркеров диф­ференцированных нервных или глиальных клеток.

Все дифференцированные нейросферы, полученные путем клонирования этой популяции, содержали астроциты (GFAP+), олигодендроциты (041) и нейроны (beta-tubulin, тип III). Дальнейшим доказательством, что эти нервные стволовые клетки происходят из стенки боковых желудочков, было шестикратное уменьшение процента этих клеток у му­тантных мышей querkopf, у которых значительно уменьшено количество обоня­тельных нейронов.

Эпидермальные стволовые клетки

Эпидермис кожи содержит эпидермальные стволовые клетки, которые находятся в базальном слое и прикреплены к подлежащей основной мембране. Эпителиальные стволовые клетки замещают наружный кератиновый слой эпидермиса, который постоянно слущивается и регенерируют новый эпидермис при повреждениях. На эпидермальные стволовые клетки не были идентифицированы уникальные маркеры, в связи с чем не были получены обогащенные стволовыми клетками FACS-фракции. Однако In vivo были выявлены популяции стволовых клеток, экспрессирующих высокие уров­ни трансмембранного Noch лиганда Deltal и в 2-3 раза больший уровень β-интегринов I («интегринбогатые клетки»), чем другие эпидермальные клетки («интегринбедные клетки»). Эта популяция богата стволовыми клетками, что доказано их способностью дифференцироваться в кератиноциты In vitro. «Интег­ринбогатые клетки» локализуются в участках с толстой кожей (ладони и подошвы) на верхушках глубоких сетчатых борозд. Они составляют около 40% клеток в ба­зальном слое, однако исследование кинетики клеточного деления указывает на то, что действительное относительное число эпителиальных стволовых клеток составляет не более 10 %.

При исследовании поверхностных маркеров было установлено, что эпителиальные стволовые клетки де­лятся нечасто, давая начало транзитно амплифицирующейся клеточной популя­ции, которая проходит 3-5 циклов деления в базальном слое. Эти клетки распространяются из участков стволовых клеток, мигрируя через базальную мем­брану, чтобы заполнить пространства гребней сети. Они участвуют в дифферен­цировке кератиноцитов и направляются к поверхности эпидермиса, где экспрес­сия β-интегрина I подавляется и, в конце концов, выключается, когда клетки пол­ностью дифференцируются.

Стволовые клетки кишечника

Цилиндрический эпителий тонкого и толстого кишечника покрыт многочисленными ворсинками, выступающими в просвет ки­шечника. В эпителии кишечника различают эпителиальные цилиндрические клет­ки, бокаловидные и энтероэндокринные клетки. Все эти клетки возобновляются путем миграции и дифференцировки кишечных стволовых клеток, ко­торые находятся в Либеркюновых криптах — колбовидных выпячиваниях, кото­рые окружают реснички (примерно 250 клеток в каждой). Крипт гораздо больше, чем ворсинок. Эпителий каждой ворсинки восстанавливается из множества крипт. Стволовые клетки восстанавливают эпителий после химического или ради­ационного повреждения.

Пока не идентифицированы специфические клеточные маркеры, которые по­зволили бы проводить FACS-обогащение этих клеток. До сих пор не разработаны эффективные методы культивирования In vitro для выращивания и дифференцировки этих клеток. Надежды возлагаются на метод подкожного культивирования стволовых клеток кишечника у мышей.

Большая часть данных по локализации, количеству и кинетике пролиферации стволовых клеток крипт получена с применением ДНК-маркеров в исследовани­ях на мышах. Результаты показали, что кишечные стволовые клетки тонкой кишки находятся в окру­жении 3-5 клеток основания и расположены в среднем на 4 клетки выше основа­ния. В толстой кишке стволовые клетки располагаются на дне крипты. Над зоной локализа­ции стволовых клеток находится большой участок, состоящий из транзитных амплифицирующихся клеток, которые но краю крипты превращаются в созреваю­щие клетки. Ежедневно в каждой крипте образуется от 200 до 300 дифференци­рованных клеток. Анализ клонирования In vivo, сопровождающегося распростра­нением и репопуляцией крипт выживающими стволовыми клетками позволяет предположить, что крипты могут поддерживаться 4-6 стволовыми клетками. Ис­следования стволовых клеток кишечника In vivo с использованием химического мутагенеза соматических клеток показали, что для поддержания крипты требуется только одна стволовая клетка.

Химические мутации Dlb-lb аллели Dlb-lb/Dlb-la гетерозиготных мышей при­водит к утрате способности присоединения лектина к агглютинину Dolitos biflorus на кишечном эпителии. Мутация приводит к формированию моноклональных крипт, целиком состоящих из клеток, неспособных присоединять DLB-лектин. Многие ленты моноклональных клеток можно затем визуализировать в ворсин­ках. Зная количество клеток в этих лентах, производился обратный подсчет коли­чества стволовых клеток на крипту, необходимых для образования этих лент. Он дал значение 1.

Стволовые клетки печени

Считается, что печень является органом с очень мед­ленным обновлением клеток (около 1 года), но регенерирует печень быстро путем пролиферации гепатоцитов после гепатэктомии. Если же гепатоциты пред­варительно разрушаются под действием химических токсических веществ или лекарств, то пролиферация гепатоцитов после частичной гепатэктомии предупреж­дается. Гепатоциты восстанавливаются за счет небольших овальных клеток, кото­рые появляются в эпителии желчных канальцев. Считается, что эти клет­ки происходят из стволовых клеток печени, терминальных желчных про­токов и являются эквивалентом транзиторной амплифицирующей популяции.

Овальные клетки бипотентные и могут дифференцироваться в гепатоциты или эпителий желчных протоков. Они экспрессируют много маркеров, характерных для гепатобластов α-фетопротеин, γ-глутамилтрансфераза, цитокератин 19, ОС-2, OV-6, Thy-1. На гепатоцитах экспрессируются только несколько из этих маркеров. Это позволяет предположить, что они повторяют эмбриональную диф­ференцировку гепатоцитов. Кроме того, овальные клетки экспрессируют многие из маркеров, характерных для клеток желчных протоков, что, вероятно, подтвер­ждает их происхождение из терминальных протоков.

С помощью антител к Thy-1.1 была получена чистая (95-97%) популяция овальных клеток. Клетки были изолированы FACS-методом из крысиной пече­ни, обработанной 2-ацетилфлюорином и поврежденной СС14 или частичной гепатэктомией. Пролиферацию гепатоцитов предупреждает 2-ацетилфлюорин, в том числе и реакцию крупных овальных клеток. Эти клетки экспрессируют мар­керы гемопоэтических клеток, что предполагает потенциальное перекрывание фе­нотипов овальных клеток и гемопоэтических стволовых клеток. Такой уро­вень обогащения дает возможность проводить клональный анализ способности овальных клеток восстанавливать поврежденную печень.

Комментарии (0)

Комментариев нет, будьте первым!

Написать комментарий