Нейрональні стовбурові клітини та перспективи їх застосування в трансплантології

ЗМІСТ

ВСТУП 3 ст.

РОЗДІЛ 1. Загальні питання біології стовбурових клітин мозку 4 – 13 ст.

1.1. Основні характеристики стовбурових клітин 4 – 6 ст.

1.2. Нейрональні стовбурові клітини та їх участь в процесі нейроонтогенезу 6 – 11 ст.

1.3. Ідентифікація НСК, їх ріст і диференціація 11 – 13 ст.

ВИСНОВОК 14 ст.

ДОДАТКИ 15 – 16 ст.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 17 – 18 ст.

ВСТУП

Починаючи з кінця 80-х років минулого століття реалізується міжнародна програма присвячена актуальній проблемі клітинної біології – вивчення потенціалу стовбурових клітин (СК) і, зокрема, нейрональних ( НСК), яке може призвести до значного прогресу у лікуванні багатьох хвороб людини та тварин, клонування органів та тканин, і, як результат, нові можливості у вирішенні проблем трансплантації.

Відкриття НСК та виявлення їх у мозку ембріонів та дорослих особин привело до трансформації уявлень про пластичність ЦНС. На зміну постулату, що нервові клітини не діляться і не відновлюються, стало твердження, що у дорослому організмі за рахунок НСК відбувається відновлення функції пошкоджених нейронів. НСК стали об’єктом інтенсивного вивчення у всьому світі та в Україні зокрема, і на сьогодні накопичено вже достатньо експериментального та клінічного матеріалу з їх застосування при різних захворюваннях та, зокрема, при ішемії.

В зв’язку з цим, дослідження по вивченню властивостей НСК, розробка методів отримання, виділення, збагачення та їх диференціації повинні випереджати клінічне їх застосування. Необхідно також вивчити питання практичного їх застосування, а саме, показання для застосування, значення дози, місця та кратність введення, характер паралельної (супутньої) терапії, роль стадії розвитку захворювання.

Незважаючи на перші успіхи у вивченні НСК, залишається ще багато питань та проблем, які потребують широких комплексних досліджень. Серед головних невирішених проблем, є наступні: 1 - онкогенність – здатність СК при введенні в організм реципієнта викликати розвиток злоякісних пухлин. 2 – здатність СК до непередбаченої диференціації та важкості отримання поки що направленої їх диференціації. 3 – імунологічна несумісність СК з організмом реципієнта у випадку їх алогенного походження.

Без адекватного рішення даних проблем, пов’язаних з біологією НСК, ефективне застосування їх у клінічній практиці не є можливим.

Розділ 1. Загальні питання біології стовбурових клітин мозку

1.1. Основні характеристики стовбурових клітин

Одним із перспективних напрямків клітинної та генноклітинної терапії є виділення, ідентифікація та отримання клонів стовбурових та плюрипотентних клітин з наступною їх диференціацією у спеціалізовані клітини [1]. Відомо, що СК – недиференційована клітина, здатна як самовідновлюватись, так і генерувати диференційованих нащадків. Для СК визначними є настунні властивості:

- вона не є термінально диференційованою;

- здатна до необмеженого поділу (протягом життя організму);

- при її діленні кожна дочірня клітина стоїть перед вибором – залишатися СК чи стати на шлях, що веде до незворотньої повної диференціації.

СК за проліферативним потенціалом випереджає всі інші проліферуючі клітини і повинна забезпечувати оновлення тканин протягом життя. Вона є надійним сховищем всієї інформації, необхідної для експресії адекватних програм проліферації та диференціації. Точна копія цієї інформації переноситься на нащадків СК, які потім реалізують її.

В основу сучасної класифікації СК покладений принцип їх розподілу за здатністю (потентності) давати початок клітинним лініям, як тоти-, плюри-, мультипотентним [2].

Тотипотентністю, тобто здатністю відтворювати запрограмований генетично організм в цілому, володіють клітини зиготи, бластомери та ембріональні СК (клітини внутрішньої маси бластоцисти). Ще одна група тотипотентних клітин, які утворюються на більш пізніх термінах розвитку ембріона, представлена первинними гермінативними клітинами ембріональної статевої зони (статевих горбиків).

Плюрипотентність – здатність диференціюватися у клітини будь-якого органу чи тканини – властива ембріональним клітинам трьох зародкових листків – екто-, мезо-, ентодерми.

Мультипотентність – здатність утворювати будь - які клітини в межах однієї спеціалізованої лінії, властива двом типам клітин: мезенхімальним СК, які утворюються у нервовому гребені та є попередниками всіх клітин сполучної тканини організму, в тому числі і клітин нейроглії, та гемопоетичним кровотворним СК, які дають початок всім лініям клітин крові. Важливими ознаками мультипотентних СК є відносно низька частота поділів та повільне протікання процесів клітинного циклу.

Менш інформативною класифікацією СК вважається виділення серед них ембріональних стовбурових клітин (ЕСК) та СК дорослих тканин, чи регіонарних (прогеніторних) СК.

ЕСК є загальним джерелом для абсолютно всіх стовбурових та диференційованих соматичних клітин. Унікальний біологічний потенціал ЕСК реалізується в активації генів, які беруть участь у розвитку 3 зародкових листків. На моделях химерних зародків було показано, що гени ЕСК поповнюють клітинні потреби при пошкодженні органів та тканин. Нова гетерогенна тканина ефективно вбудовується в організм реципієнта як на морфологічному, так і на функціональному рівнях. Недиференційовані ЕСК in vivo здатні формувати високодиференційовані пухлини – тератоми. Клітини в таких пухлинах здатні формувати зачатки кишечника, кістки, хряща, нервового ганглія, тобто похідні всіх трьох зародкових листків.

Доросла СК - недиференційована клітина, яка знаходиться серед диференційованих клітин тканини чи організму, та має здатність до самовідновлення та диференціації, даючи початок спеціалізованим типам клітин даної тканини чи органа [3]. Початкова функція дорослих СК в організмі заключається у підтриманні та відновленні тканини, в якій вони знаходяться. Дорослі СК ідентифіковані у багатоьх тканинах: в головному мозку, у кістковому мозку, периферичній крові, кровоносних судинах, скелетних м’язах, шкірі, печінці.

В організмі дорослі СК можуть ділитися протягом тривалого періоду та давати початок зрілим типам клітин, які мають характерну будову та виконують специфічні функції. Так, гемопоетичні СК дають початок всім типам клітин крові. Клітини строми кісткового мозку (мезенхімальні СК) дають початок різним типам клітин: кістковим (остеоцити), клітинам хряща (хондроцити), жировим (адипоцити) та іншим типам клітин сполучної тканини (сухожилля). Нейрогенні СК у мозку дають початок трьом головним типам клітин: нервовим (нейрони), астроцитам та олігодендроцитам. Епітеліальні СК шлунково-кишкового тракту дають початок всмоктуючим, бокаловидним клітинам, клітинам Пенета та ентероендокринним клітинам. Епідермальні СК дають початок кератиноцитам, фолікулярні СК можуть давати початок і фолікулам волосся, і епідермісу.