1.3. Остеогенная дифференцировка мск.

Процесс, в результате которого клетки становятся специализированными, то есть приобретают морфологические, цитохимические, а главное - функциональные особенности, носит называние дифференцировки. МСК являются популяцией стволовых клеток, способных к дифференцировке в различные типы тканей - остеобласты, хондроциты, адипоциты, миобласты, гепатоциты и т.п. МСК человека сохраняют способность к пролиферации и дифференцировке при культивировании, реимплантации, что обуславливает их высокую значимость в клинической практике [11].

Способность ММСК к адипогенной, хондрогенной и остеогенной дифференцировке не вызывает сомнений и, как уже было указано ранее, является неотъемлемым признаком ММСК. Дифференцировочный потенциал может быть определен при культивировании клеток в специальных условиях, с последующим выявлением специфических для того или иного направления дифференцировки изменений (морфологических, цитохимических, иммунологических и генетических) [Dominici M., Le Blanc K., Mueller I. et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy 2006; 8(4): 315–7.].

Остеогенная дифференцировка ММСК предполагает способность данных клеток «развиваться» в остеобласты, что определяет перспективы применения ММСК для обеспечения репаративной регенерации костной ткани, в том числе для лечения несовершенного остеогенеза. Образование костной ткани представляет собой сложный многоступенчатый процесс, при котором клетки различных гистогенетических линий проходят последовательную трансформацию путем пролиферации, дифференцировки и специализации с образованием композитной структуры, называемой костью [55. Janicki P., Boeuf S., Steck E. et al. Prediction of in vivo bone forming potency of bone marrow-derived human mesenchymal stem cells. Eur. Cell Mater. 2011; 21: 488–507.].

Остеогенные потенции стромальных клеток костного мозга были впервые отмечены еще в экспериментах Фриденштейна по трансплантации клеток. При остеогенной дифференцировке МСК, как правило, используются комбинации химических агентов, специфических сред и ростовых факторов, вызывающие запуск экспрессии генов, характерных для стволовых клеток косной ткани. При культивировании МСК in vitro начальные стадии их остеогенной дифференцировки могут проходить спонтанно, без добавления специфических индукторов. О коммитировании клеток к остеогенезу можно судить по активности ЩФ, так как этот фермент появляется на ранних стадиях дифференцировки клеток в остеобласты, еще до появления явных морфологических изменений. Терминальная остеогенная дифференцировка МСК, приводящая к образованию минерализованных костных узелков, требует определенных индукторов. Она проходит в три этапа, включающие пролиферацию остеогенных клеток, выработку и созревание внеклеточного матрикса и его минерализацию [22].

Для дифференцировки МСК в остеобласты характерны такие стимуляторы, как костные морфогенетические белки (BMPs). В настоящее время известно более 14 типов таких белков, 6 из которых имеют очень схожую структуру. Из них при ремоделировании кости большую роль играют BMP-2,4,7.

Помимо BMPs, ингибирующее влияние на остеогенез так же оказывают факторы роста фибробластов (FGFs) и кальцитриол. Для дифференцировки МСК в костную ткань важны их взаимодействия с внеклеточным матриксом через интегрины - наиболее важные и полифункциональные молекулы адге­зии, соединяющие внутреннюю и внешнюю среду клет­ки, проводя сигналы как изнутри клетки наружу, так и наоборот — из внекле­точной среды внутрь клетки [18] [27].