Научная статья на тему 'Гемопоэтические стволовые клетки'

Гемопоэтические стволовые клетки Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
2901
356
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — М.Е. Оспанова, И.Р. Рамильева, А.А. Турганбекова

Given article represents the literary review created on the basis of scientifi c researches of various authors. This literary review is devoted kinds of stem cells and prospect of development of medicine in the given direction. The potential of use of stem cells is very great, as own chordal blood doesn’t bear danger of infection of the person infections, isn’t a source of immunological problems, and the stem cells being in it are pluripotential and can be used for regeneration of almost any tissue.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Hematopoietic stem sells

Берілген мақала түрлі авторлардың ғылыми зерттеулері негізінде құрылған, əдеби шолу. Берілген əдеби шолу дің жасушалар түрлеріне жəне осы бағыттағы медицинаның даму келешегіне арналған. Өз кіндік қаны адамды жұқпаға шалдырмайтындықтан, иммунногематологиялық мəселенің көзі болып табылмайтындықтан дің жасушаларды қолдану əлуеті өте жоғары, ал ондағы орналасқан дің жасушалар полипотентті жəне қайсыбір ұлпаны регенерациялау үшін қолданылады.

Текст научной работы на тему «Гемопоэтические стволовые клетки»

Литература

1. Клиническая эндокринология / Руководство. Под редакцией Н.Т. Старковой Питер 2002.

2. Дифференциальная диагностика и лечение эндокринных заболеваний/ Руководство. М. И. Балаболкин с соавторами. С. 78-80.

3. Эндокринология» / Под реакцией N. Lavin. Boston/ New York/London/ 1994. С. 16-32.

Операциядан кейшп гипотиреоз жэне гипопаратиреозы бар наукастагы

Конн синдромы

Жамуханова Р.У.

БYЙрек ауруы бар сыркаттагы алгашкы альдостерон алмасуыныц бузылу диагностикасы, операциядан кейшп калаканшабез функциясыныц жетктказдИ синдромы. Диагностика дейiн сыркатта калканшабез функциясыныц жеткiлiксiздiгi синдромыныц алгашкы белплер1 байкалды, бiрак косарласкан аурулардыц болуы диагностиканы тежедi, сыркаттыц сипатта-масы усынылды.

Конн синдромы бар сыркаттагы жiтi жэне ауыр метоболизмнщ бузылуына экелiп согады: гипокалиемияга, алколозга, с^рдщ тартылуына, псевдопараличке, карыншалар фибрилляциясыныц, журек тамырларыныц бузылуына, журек кызметшщ токтауына экелiп согуы мYмкiн.

Diagnosis of Conn's syndrome of a patient with postoperative hypothyroidism and hyperparathyroidism Diagnosis of primary

Jamuchanova R.U.

A description of the patient whose first symptoms of the primary hyperaldosteronism were observed long before the diagnosis, but the presence of concomitant diseases limited the diagnostic searches. All mentioned above symptoms have allowed diagnosing as follows: Conn's syndrome or syndrome of primary hyperaldosteronism.

The patient's state has been improved after intensive therapy, medical treatment, including such medication as potassium, veroshpiron, as well as surgical treatment: endovideosurgical transabdominal adrenalectomy to the left.

УДК 615.38

ГЕМОПОЭТИЧЕСКИЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

М.Е. Оспанова, И.Р. Рамильева, А.А. Турганбекова ГКП на ПХВ «Центр крови», г. Астана

Трансплантация аллогенных гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) в последние годы стала важным компонентом лечения многих гематологических заболеваний, врожденных нарушений иммунной системы, наследственных анемий, некоторых болезней обмена и злокачественных новообразований /Thomas E.D., 1990; Афанасьев Б.В. и соавт. 1994; Bensinger W. et al., 1995; Schmitz N. et al., 1995; Савченко В.Г и соавт. 1996; Румянцев А.Г, 1996; Птушкин В.В., 1997; Rubinstein P., 1999; Gluckman E., 2004/;

Термин «стволовая клетка» Максимов А. А. предложил еще в 1908 году, чтобы объяснить механизм быстрого самообновления клеток крови. Он выступил с новой теорией кроветворения в Берлине на съезде гематологов. Именно этот год можно по праву считать началом истории развития исследований стволовых клеток! / Слободянин В.В., 2005./ Гемопоэтическая стволовая клетка (ГСК) - это недифференцированная клетка, способная к самовоспроизведению и дифференцировке в любую клетку крови и иммунной системы. В отличие от ГСК клетки - предшественники последующих этапов развития коммитированы

в определенные линии дифференцировки и не обладают способностью к бесконечному самовоспроизведению. У взрослого человека стволовые клетки обнаружены среди «зрелых» клеток различных тканей и органов, способны самообновляться, а также дифференцироваться в большое количество специализированных типов клеток тканей и органов. Это стало известно в 1990-х г.г., когда ученые обнаружили, что головной мозг взрослого человека содержит также и стволовые клетки, способные давать начало трем основным типам клеток головного мозга. Стволовые клетки организма взрослого человека обычно развиваются в клетке тех тканей, в которых они находятся. Однако в большом количестве экпери-ментов за последние несколько лет доказано, что стволовые клетки одной ткани способны давать начало различным типам клеток других тканей. Этот феномен известен как пластичность стволовых клеток. /авторский коллектив «Заготовка гемопоэтических стволовых клеток »: М., 2007, с.7; Алберт Б., Брей Д., Льюс Дж., и др. - Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд., М75 перераб. и доп. Т-3. пер с анг. - М.: Мир, 1994., ил.; Владимирская Е.Б., Майорова О.А., Румянцев С.А., Румянцева А.Г «Биологические основы и перспективы терапии стволовыми клетками». - М.: Медпрактика - М, 2005./

У стволовых клеток есть две важные особенности, отличающие их от клеток всех других типов. Во-первых, это неспециализированные клетки, способные в течение долгого времени самообновляться путем деления. Во-вторых, определенные физиологические или экспериментальные условия могут вызвать их превращение в специализированные клетки - например, в кардиомиоциты (клетки сердечной мускулатуры) или в вырабатывающие инсулин клетки поджелудочной железы. В эмбриональном развитии эти клетки дают начало всему человеческому организму. Во взрослом организме стволовые клетки являются одним из механизмов восстановления и обновления некоторых клеток и тканей. /Ethical Issues in Human Stem Cell Research. NBAC, Rockville, Maryland: January 2000., 'Stem Cell Debate Expected to Intensify', by Katrina Woznicki. Medline Plus, Dec. 28, 2001./

Стволовые клетки на протяжении всей жизни человека обновляют его ткани и восстанавливают нормальную функцию органов. Самое главное свойство стволовой клетки состоит в том, что генетическая информация, заключенная в её ядре, находится как бы в «нулевой точке» отсчета. Дело в том, что все неполовые клетки живых организмов (соматические клетки) дифференцированы, то есть выполняют какие-либо специализированные функции: клетки костной ткани формируют скелет, кровяные - отвечают за иммунитет и разносят кислород, нервные - проводят электрический импульс. А стволовая клетка еще не «включила» механизмы, определяющие её специализацию. В «нулевой точке» её геном ещё не «запустил» ни одной программы и, что особенно важно, не начал выполнять программу размножения. /Слободянин В.В., 2005, Stem cell research runs into roadblocks', by Raja Mishra. Knight Ridder/Tribune Business News, May 14, 2002./

Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

Когда происходит созревание стволовых клеток, то они проходят несколько стадий. В результате, в организме имеется ряд популяций стволовых клеток различной степени зрелости. В нормальном состоянии, чем более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет превратиться в клетку другого типа. Но всё же это возможно благодаря феномену трансдифференцировки клеток (англ. Transdifferentiation) /Патофизиология крови. Шифман Ф.Дж.,2000./

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, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, путем метилирования ДНК. Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. То есть, геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится - различен./ Руководство по гематологии. Том 3 Воробьёв А.И.Раздел: Гематология, 2005; Патофизиология крови. Шифман Ф.Дж.,2000./

Определенные виды стволовых клеток взрослого человека способны дифференцироваться в целый ряд различных типов клеток при определенных условиях. Выделяют четыре типа стволовых клеток, которые разделены на категории в зависимости от их способности к дифференцировке в различные типы клеток: тотипотентные стволовые клетки (имеют наибольшую способность к дифференцировке), плюрипотентные стволовые клетки, муль-типотентные и унипотентные стволовые клетки.

Существует три основных источника стволовых клеток: костный мозг, периферическая кровь и пуповинная кровь.

Костный мозг состоит из сложной и гетерогенной смеси различных типов клеток. В его состав входят взаимодействующие строма и кроветворная система. Кроветворная система включает в себя кроветворные (гемопоэтические) стволовые и прогениторные клетки (клетки-предшественники), которые дают начало различным клеткам крови и иммунной системы. Кроме того, существует побочная популяция (side population) стволовых клеток. Строма костного мозга содержит мезенхимальные стволовые клетки и мультипотент-ные взрослые клетки предшественники. /Третяк Н.М. Гематология, 2005; Абдулкадыров К.М., Гематология 2004/

Несколько позже профессор московского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи А.Я. Фриденштейн подтвердил предположение коллеги и, изучая возможности этих особых клеток, стал разрабатывать сферу их применения. Первые эксперименты по практическому использованию стволовых клеток были начаты еще в начале 1950-х годов. Именно тогда было доказано, что с помощью трансплантации костного мозга (основного источника стволовых клеток) можно спасти животных, получивших смертельную дозу радиоактивного облучения.

Понадобилось почти 20 лет, чтобы трансплантация костного мозга вошла в арсенал практической медицины. Только в конце 60-х были получены убедительные данные о возможности применения трансплантации костного мозга при лечении острых лейкозов.

В начале века ученые уже подозревали, что во многих тканях существуют клетки, способствующие регенерации (восстановлению) этих тканей и активизирующие деление обычных клеток. В 60-х годах советские ученые Александр Фриденштейн и Иосиф Чертков заложили основы науки о стволовых клетках костного мозга, доказав, что именно там главным образом и находится своеобразное депо замечательных клеток. Потом стало известно, что часть стволовых клеток мигрирует в крови, есть они и в различных тканях, в частности в кожной и жировой. / «Клиническая гематология» Кассирский И.А., Алексеев ГА.,1970., Руководство по гематологии, Воробьёв А.И., 2005/

Большинство гемопоэтических клеток-предшественников находятся в костном мозге, поэтому костный мозг является традиционным источником этих клеток для трансплантации. В нормальных условиях только 1-3% клеток костного мозга имеют маркеры CD CD 34+, а при заборе костного мозга 25-75% полученного материала составляет периферическая кровь, поэтому при операции эксфузии костного мозга практической целью является получение достаточного количества ядросодержащих клеток, а не определенное количество CD CD 34+ клеток. Костный мозг используется в качестве источника гемопоэтических стволовых клеток преимущество для провндения аллогенной трансплантации. /Румянцев А.Г, Масчан А.А. «Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток у детей»: М.2003/

В течение долгого времени клетки-предшественники получали методом прямой аспирации костного мозга, проводившейся под общим наркозом, откуда и произошел термин «трансплантация костного мозга». Однако было обнаружено, что гемопоэтические стволовые клетки могут быть получены из периферической крови, хотя и в меньших количествах. Число циркулирующих в крови гемопоэтических предшественников может быть временно увеличено после введения определенных химических веществ или цитокинов. Усовершенствования в клинической практике мобилизации, сбора и размножения проге-ниторов оказались настолько успешными, что во многих случаях стволовые клетки периферической крови полностью могут заменить костный мозг как ресурс для трансплантации /Filshi 2002/.

Проводилось исследование биоптатов печени, желудочно-кишечного тракта и кожи, взятых у онкологических больных, которым после химиотерапии была проведена трансплантация стволовых клеток периферической крови для восстановления кроветворения / Korbling et al 2002/. Через несколько недель после трансплантации началось восстановление клеток печени, затем новые клетки стали обнаруживаться в коже и ткани кишечника. Был сделан вывод, что циркулирующие стволовые клетки могут дифференцироваться в зрелые гепатоциты и клетки эпителия кожи и желудочно-кишечного тракта. Если эти результаты будут подтверждены другими исследованиями, отроются возможности получать собственные стволовые клетки из крови пациента перед химиотерапией и затем возвращать их ему. Это позволит избежать хирургического вмешательства, необходимого для получения костного мозга, и уйти от проблемы отторжения, связанной с аллогенной трансплантацией костного мозга.

Стволовые клетки периферической крови в центральной нервной системе могут дифференцироваться в микроглию. Экспериментальные работы подтвердили возможность применения полученной таким образом микроглии в качестве заменяющей системы экспрессии генов для головного и спинного мозга /Morrow et al 2002/. Это может послужить основой для генной терапии для восстановления тканей и замещения клеток при неврологических заболеваниях.

Гемопоэтические предшественники циркулируют в периферической крови здоровых людей в очень небольших количествах (около 0,5-5,0 CD 34+ клеток/мл). /McCredie K. et al., 1971/. В период восстановления кроветворения после химиотерапии, вызвавшей глубокую миелосупрессию, их количество в крови на короткий период резко возрастает, что дает возможность собрать эти клетки с помощью процедур цитафереза. Гемопоэтические ростовые факторы, вводимые по определенной методике, также мобилизуют стволовые гемопоэтические клетки в периферическую кровь. Этот процесс был назван «мобилизацией». Мобилизация максимально эффективна при сочетании химиотерапии и ростовых факторов /К. Leitman S.T., et al., 1996/. Эти наблюдения, наряду с техническими улучшениями методов автоматического лейкафереза, привел к широкому использованию периферической крови в качестве источника гемопоэтических стволовых клеток для аллогенных и, особенно, аутологичных трансплантации. Большинство доноров лейкафереза переносят лучше, чем забор костного мозга, так как не требует госпитализация, анестезия и аферез не связан с послеоперационном болевом синдроме, требующим применения анальгетиков.

Процедура мобилизации и сбора стволовых клеток периферической крови имеет очень низкий уровень осложнений. Трансплантат, полученный таким методом, дает более быстрое (по сравнение с костным мозгом) приживление и восстановление кроветворения, а при аутологичной трансплантации - более низкий уровень контаминации опухолевыми клетками /Hoffman R. Et. Al., 1998/. Поскольку трансплантат, полученный методом сбора стволовых клеток периферической крови, содержит большое количество Т-лимфоцитов, при его использовании для аллогенной трансплантации существует большой риск развития тяжелой реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ). В настоящее время стволовые клетки периферической крови применяют преимущественно при проведении аутологичных трансплантаций /авторский коллектив «Заготовка гемопоэтических стволовых клеток »: М., 2007, с.7; Морфология клеток крови в нормальном кроветворении Соболева Т.Н., Владимирская Е.Б., Science and Religion Clash Over he Use of Human Embryonic Tissue,' by Peter Osterweil. WebMD Medical News, December 29, 1999/

Ученые выяснили, что пуповинная кровь, как и костный мозг, содержит стволовые клетки, причем в намного большем количестве и значительно лучшего качества. Содержание стволовых клеток в пуповинной крови в 10-12 раз выше, чем в костном мозге. Так что на сегодняшний день пуповинная кров получает все большее распространение в лечении тяжелых заболеваний как альтернатива костному мозгу, и за официальными данными спасла уже около 15 000 жизней. /А.Г.Румянцев, А.А.Масчан «трансплантация гемопоэтических стволовых клеток»., 2003./

Поэтому в развитых странах мира уже более 20 лет назад были созданы и сейчас

успешно функционируют банки пуповинной крови.

Название пуповинная кровь происходит от английских слов - umbilical cord blood. Около 97% пуповинной крови происходит из плаценты и около 3% из пуповины. Пуповинная кровь богата кроветворными стволовыми клетками, т.е. клетками-родоначальниками элементов крови./ НиЖ 2005 №2 «Стволовые клетки про запас», кфмн Е.Лозовская. с78-81; /

Пуповинная кровь, обеспечивающая жизнедеятельность плода в течение внутриутробного развития, характеризуется высоким содержанием стволовых кроветворных клеток. Именно наличие в ней стволовых клеток делает пуповинную кровь ценнейшим биологическим материалом современности. Стволовые клетки - своего рода «золотой запас» нашего организма - это клетки, которые могут потенциально превращаться (дифференцироваться) в любые другие клетки и ткани организма. Наибольшее значение стволовые клетки играют в воссоздании новых клеток крови (гематопрогениторная способность) и специализированных клеток тканей организма. Стволовая клетка может стать практически любой клеткой в человеческом организме /А.Г Румянцев, В.А. Аграненко «Клиническая трансфузиология», 1997; Stem Cells: A Primer. National Institutes of Health, May 2000; 'Stem cell research runs into roadblocks', by Raja Mishra. Knight Ridder/Tribune Business News, May 14, 2002;/

Процедура сбора очень проста, абсолютно безболезненна и никакого риска ни для матери ни для ребенка не представляет.

Собственная кордовая кровь не несет опасности заражения человека инфекциями, не является источником иммунологических проблем, а находящиеся в ней стволовые клетки полипотентны и могут использоваться для регенерации практически любой ткани. Кроме того, пуповинная кровь может использоваться и для других людей, а не только для того человека, при рождении которого она была взята, хотя в таком случае предварительно подлежит иммунологическому подбору. Таким образом, кордовая кровь, с нашей точки зрения, является идеальным биологическим источником стволовых клеток./ В.И. Цымбалюк, Здоровья Укранины №9, 2007.,стр 74/.

В связи со всем вышесказанным одним из наиболее перспективных и простейших способов получения клеточного материала является сбор пуповинной крови, сразу после рождения ребенка. С последующим выделением, хранением стволовых клеток пуповинной крови. Так как кровь, содержащаяся в пуповине и сосудах плаценты, содержит очень много стволовых клеток.

Гемопоэтикальщ дщ жасушалары

Оспанова М., Рамильева И., Турганбекова А.

Бертген макала тYрлi авторлардыц гылыми зерттеулерi непзшде курылган, эдеби шолу. Бертген эдеби шолу дщ жасушалар тYрлерiне жэне осы багыттагы медицинаньщ даму келешепне арналган. ©з кшдк каны адамды жукпага шалдырмайтындыктан, иммунногематологиялык мэселенщ кeзi болып табылмайтындыктан дщ жасушаларды колдану элует ете жогары, ал ондагы орналаскан дщ жасушалар полипотентт жэне кайсы^р улпаны регенерациялау Yшiн колданылады.

Hematopoietic stem sells

Ospanova M., Ramilyeva I., Turganbekova A.

Given article represents the literary review created on the basis of scientific researches of various authors. This literary review is devoted kinds of stem cells and prospect of development of medicine in the given direction. The potential of use of stem cells is very great, as own chordal blood doesn't bear danger of infection of the person infections, isn't a source of immunological problems, and the stem cells being in it are pluripotential and can be used for regeneration of almost any tissue.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.