Научная статья на тему 'Звёздчатые клетки печени - региональные стволовые клетки или фактор микроокружения?'

Звёздчатые клетки печени - региональные стволовые клетки или фактор микроокружения? Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
711
101
Поделиться
Ключевые слова
ЗВЁЗДЧАТЫЕ КЛЕТКИ ПЕЧЕНИ / МИКРООКРУЖЕНИЕ / РЕГИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ПЕЧЕНИ / HEPATIC STELLATE CELLS / MICROENVIRONMENT / HEPATIC REGIONAL STEM CELLS

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Шафигуллина А.К., Гумерова А.А., Киясов А.П.

На протяжении многих лет ведутся споры о природе и локализации «стволовой клетки печени». В последние годы особый интерес вызывают звёздчатые клетки печени Согласно проведённым исследованиям, они принимают активное участие в восстановлении популяции гепатоцитов при различных повреждениях печени и обладают рядом свойств, характерных для стволовых клеток Необходимо отметить, что звёздчатые клетки печени способны сохранять жизнеспособность в культуре и дифференцироваться в гепатоцитарном направлении при определённых условиях in vitro. Интересно, что сами звёздчатые клетки могут создавать подобные условия для прогениторных клеток, как in vivo, так и in vitro. Достигается это благодаря секреции ими белков внеклеточного матрикса, комплекса факторов роста и установлению непосредственных межклеточных контактов Сами звёздчатые клетки, находящиеся в перисинусоидальном пространстве, также находятся под влиянием окружающих гепатоцитов и эндотелиальных клеток. Таким образом, перисинусоидальное пространство своеобразная динамическая система, в которой гепатоциты и эндотелиальные клетки определяют «покоящееся» состояние звёздчатых клеток, а последние, в случае необходимости, могут активироваться и принимать активное участие в восстановлении клеточных популяций печени Основываясь на этих данных, исследователи предполагают, что перисинусоидальное пространство печени ниша звёздчатых клеток печени, региональной стволовой клетки печени.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Шафигуллина А.К., Гумерова А.А., Киясов А.П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Hepatic stellate cells - regional stem cells of the liver or a component of microenvironment?

For years, it is debated about the nature and localization of stem cell of the liver. In recent years, a particular interest is paid to hepatic stellate cells According to the conducted researches, these cells are actively involved in restoring of hepatocytes population by different liver damages and they have a number of properties specific to stem cells. It should be noted that hepatic stellate cells are able to maintain viability in culture and differentiate into hepatocyte direction under certain conditions in vitro. Interestingly, hepatic stellate cells may themselves create such conditions for progenitor cells in vivo, as well as in vitro This is achieved thanks to the hepatic stellate cells secretion of the extracellular matrix proteins, a complex of growth factors and establishment of direct intercellular contacts. Stellate cells, localized in perisinusoidal space, are also influenced by the surrounding hepatocytes and endothelial cells Thus, perisinusoidal space is a kind of dynamic system, in which hepatocytes and endothelial cells determine the “resting” state of stellate cells, and the latter, if necessary, can be activated and participate in restoration of the liver cell populations. Based on these data, the researchers suggest that the hepatic perisinusoidal space a niche of hepatic stellate cells, regional stem cells of the liver

Текст научной работы на тему «Звёздчатые клетки печени - региональные стволовые клетки или фактор микроокружения?»

ЗВЕЗДЧАТЫЕ КЛЕТКИ ПЕЧЕНИ - РЕГИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ИЛИ ФАКТОР МИКРООКРУЖЕНИЯ?

А.К. Шафигуллина, А.А. Гумерова, А.П. Киясов

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия

Hepatic stellate cells - regional stem cells of the liver or a component of microenvironment?

A.K. Shafigullina, А.А. Gumerova, А-P. Kiassov Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia

На протяжении многих лет ведутся споры о природе и локализации «стволовой клетки печени». В последние годы особый интерес вызывают звёздчатые клетки печени . Согласно проведённым исследованиям, они принимают активное участие в восстановлении популяции гепатоцитов при различных повреждениях печени и обладают рядом свойств, характерных для стволовых клеток Необходимо отметить, что звёздчатые клетки печени способны сохранять жизнеспособность в культуре и дифференцироваться в гепатоцитарном направлении при определённых условиях in vitro . Интересно, что сами звёздчатые клетки могут создавать подобные условия для прогениторных клеток, как in vivo, так и in vitro . Достигается это благодаря секреции ими белков внеклеточного матрикса, комплекса факторов роста и установлению непосредственных межклеточных контактов . Сами звёздчатые клетки, находящиеся в перисину-соидальном пространстве, также находятся под влиянием окружающих гепатоцитов и эндотелиальных клеток . Таким образом, перисинусоидальное пространство — своеобразная динамическая система, в которой гепатоциты и эндо-телиальные клетки определяют «покоящееся» состояние звёздчатых клеток, а последние, в случае необходимости, могут активироваться и принимать активное участие в восстановлении клеточных популяций печени . Основываясь на этих данных, исследователи предполагают, что перисину-соидальное пространство печени — ниша звёздчатых клеток печени, региональной стволовой клетки печени

Ключевые слова: звёздчатые клетки печени, микроокружение, региональные стволовые клетки печени

Известно, что печень обладает высоким регенеративным потенциалом, а значит, в печени должен быть резерв клеток-предшественниц [1]. Несмотря на множество исследований и предположений, единого мнения о региональной стволовой клетке печени до сих пор нет . Не меньше исследований ведётся и по поиску оптимальных условий культивирования, в которых стволовые клетки сохраняли бы жизнеспособность в течение длительного периода времени, а при необходимости дифференцировались в определённые виды клеток, в первую очередь — в гепатоци-ты . В последнее время всё больше исследователей предполагают, что звёздчатые клетки печени (ЗКП) могут быть региональной стволовой клеткой печени, а перисинусоидальное пространство, в котором расположены ЗКП, — нишей стволовых клеток . Что же представляет собой региональная стволовая клетка печени и где её ниша? На чём основаны подобные предположения?

Общие понятия о микроокружении

стволовых клеток

Стволовые клетки — особые клеточные популяции, обладающие тремя свойствами: способностью к самоподдержанию в течение длительного времени, отсутствием в фенотипе тканеспецифичных маркёров, и возможностью дифференцировки в различные виды специализированных клеток [2].

e-mail: sh . aygul@gmail . com

For years, it is debated about the nature and localization of stem cell of the liver . In recent years, a particular interest is paid to hepatic stellate cells . According to the conducted researches, these cells are actively involved in restoring of hepatocytes population by different liver damages and they have a number of properties specific to stem cells It should be noted that hepatic stellate cells are able to maintain viability in culture and differentiate into hepatocyte direction under certain conditions in vitro Interestingly, hepatic stellate cells may themselves create such conditions for progenitor cells in vivo, as well as in vitro . This is achieved thanks to the hepatic stellate cells secretion of the extracellular matrix proteins, a complex of growth factors and establishment of direct intercellular contacts . Stellate cells, localized in perisinusoidal space, are also influenced by the surrounding hepatocytes and endothelial cells Thus, perisinusoidal space is a kind of dynamic system, in which hepatocytes and endothelial cells determine the "resting" state of stellate cells, and the latter, if necessary, can be activated and participate in restoration of the liver cell populations . Based on these data, the researchers suggest that the hepatic perisinusoidal space — a niche of hepatic stellate cells, regional stem cells of the liver

Keywords: hepatic stellate cells, microenvironment, hepatic regional stem cells .

Процессы самоподдержания и дифференцировки стволовых клеток находятся под влиянием собственных генов стволовых клеток, а также под воздействием внешних сигналов от окружающих клеток, осуществляемых посредством межклеточных контактов, секретируемых клетками факторов роста и других биологически активных веществ, а также компонентов межклеточного матрикса . Данный комплекс взаимодействий был объединён и назван микроокружением, или нишей стволовых клеток [3]. В условиях своей ниши стволовые клетки сохраняют характерные для них свойства на протяжении длительного периода времени, а в случае повреждения ткани или органа ниша становится благоприятной средой для дифференцировки стволовых клеток в требуемый клеточный тип

Впервые концепция ниши стволовых клеток была предложена в 1978 г . Р . Шофилдом для гемопо-этических стволовых клеток (ГСК) [4]. В последующем было установлено, что ГСк, находящиеся в нише, отличает способность к самоподдержанию популяции без последующей дифференцировки путём медленного асимметричного деления Данное свойство обеспечивается благодаря внутриклеточному Notch-зависимому Wnt-сигнальному пути [5, 6]. Немалую роль в поддержании ниши ГСк костного мозга отводится симпатической иннервации Норадренер-гические сигналы симпатической нервной системы

играют критическую роль в мобилизации ГСК из костного мозга, индуцируемой гранулоцит колони-естимулирующим фактором (Granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF) [7].

На сегодняшний день подобные ниши описаны для стволовых клеток ряда других тканей млекопитающих: клеток-сателлитов, находящихся под базаль-ной мембраной миофибрилл мышечной ткани [8], стволовых клеток сперматогенной выстилки извитых канальцев яичка [9], а также стволовых клеток в центральной нервной системе, волосяного фолликула и эпителия кишки [10, 11].

Микроокружение стволовых клеток печени

В качестве подобной ниши в печени некоторые авторы рассматривают канальцы Геринга и концевые жёлчные протоки [12], однако в последнее время всё больше исследователей предполагают, что нишей стволовых клеток печени является перисинусо-идальное пространство Диссе [1]. Впервые данное предположение было высказано в 2009 г . [13]. Доводом в пользу этой гипотезы стало наличие в пе-рисинусоидальном пространстве компонентов, необходимых для формирования ниши стволовых клеток . Так, перисинусоидальное пространство располагается между гепатоцитами и базальной пластинкой, на которой располагаются эндотелиальные клетки [10, 13]. Белки базальной мембраны, ламинин и коллаген IV типа, необходимы для поддержания покоящегося состояния стволовых клеток и сдерживания их тканеспецифичной дифференцировки [14]. В свою очередь, эндотелиальные клетки синусоидов печени вырабатывают растворимый фактор стро-мальных клеток (Stromal сеН-derived factor-1, SDF-1) [13]. Функция фактора SDF-1 за пределами печени заключается в стимуляции миграции ГСК к своей нише в костном мозге на этапе онтогенеза и последующего нахождения в ней [15], а в случае необходимости — миграции в периферическую кровь [16]. Возможно, что функцией фактора SDF-1 в печени также является привлечение в орган и удержание в нём стволовых клеток в ходе её регенерации

как было сказано выше, миграция ГСк из костного мозга в ткани во многом зависит также от фактора G-CSF, уровень секреции которого находится под влиянием норадренергических сигналов симпатической нервной системы [7]. Установлено, что рядом с перисинусоидальным пространством и ЗКП находятся нервные окончания симпатической нервной системы [18], а в ответ на симпатическую стимуляцию ЗКП активируют гликогенолиз в паренхиматозных клетках путём секреции простагландинов F2a и D [19]. Таким образом, данное перисинусодиальное пространство, также как и ниша ГСК, находится под влиянием симпатической нервной системы . Опираясь на вышеупомянутые данные можно сказать, что перисинусоидальное пространство действительно обладает чертами ниши стволовых клеток, необходимыми для поддержания их свойств и фенотипа

Поскольку в данном пространстве располагаются ЗКП, которые благодаря секреции множества различных факторов роста (HGF, FGF4, SCF и др . ) активно участвуют в процессе регенерации печени [20], то сами ЗКП некоторыми учёными рассматриваются в качестве возможных региональных стволовых и (или) прогениторных клеток печени [21—23]. Подтверждение этому — наличие трёх основных свойств стволовых клеток

1) Способность к самоподдержанию в течение длительного времени — ЗКП можно культивировать в течение длительного периода времени, при этом не требуется внесения в питательную среду дополнительных ростовых факторов и покрытия чашки компонентами межклеточного матрикса . Данное свойство свидетельствует о том, что ЗКП сами вырабатывают все необходимые факторы роста и компоненты межклеточного матрикса [20, 24].

2) Отсутствие в фенотипе клеток тканеспецифич-ных маркёров . Несмотря на большую историю изучения звёздчатых клеток, специфичного маркёра ЗКП человека до сих пор не найдено, тогда как в печени крыс таким маркёром является белок промежуточных филаментов десмин [24—26], не относящийся, однако, к тканеспецифичным маркёрам печени . Другими, менее специфичными маркёрами, по экспрессии которых можно обнаружить ЗКП печени, являются VCAM-1 и кислый глиальный фибриллярный белок (Glial fibrillary acidic protein, GFAP) [24, 27]. В дополнение к этому в фенотипе ЗКП была обнаружена экспрессия некоторых маркёров стволовых клеток, в частности, CD133 [28], Bcl-2, C-kit [21], Thy-1 [29], Oct4 [13].

3) Возможность дифференцировки в специализированный тип клеток . Показано, что при культивировании ЗКП в среде, индуцирующей эндотелиальную дифференцировку благодаря содержанию сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF164), основного фактора роста фибробластов (bFGF), эри-тропоэтина (EPO) и интерлейкина-6 (IL-6), ЗКП в течение 7 дней начинали формировать трубочки и экс-прессировать белок зрелых эндотелиальных клеток eNOS, ve-CAD . Помимо дифференцировки в клетки эндотелия сосудов, ЗКП способны дифференцироваться в гепатоциты В нескольких исследованиях было продемонстрировано, что для гепатоцитарной дифференцировки необходимо культивировать ЗКП в среде с добавлением фактора роста фибробластов — 4 (FGF4), фактора роста гепатоцитов (HGF), инсу-лин-трансферрин-селенита натрия (ITS) [24, 28]. При добавлении данной комбинации факторов роста к мезенхимным стволовым клеткам также была обнаружена их способность к дифференцировке в ге-патоциты [21, 22, 24, 30, 31]. Таким образом, ЗКП могут, как и стволовые клетки, дифференцироваться в другие клеточные типы . Способность ЗКП дифференцироваться в эндотелиальные клетки и в гепато-циты может играть важную роль в восстановлении данных клеточных популяций при повреждении печени . Кроме того, на мембране ЗКП, расположенных в перисинусоидальном пространстве печени, есть рецептор Cystein-X-cystein receptor 4 (CXR4) для специфичного связывания с фактором SDF-1, отвечающего за стимуляцию миграции стволовых клеток Добавление же этого фактора в культуру ЗКП стимулирует их миграцию в условиях in vitro [13]. Таким образом, можно предположить, что секреция эндо-телиальными клетками синусоидов печени фактора SDF-1 необходима для удержания ЗКП в перисину-соидальном пространстве

Интересно, что в формировании перисинусои-дального пространства и поддержании «покоящегося», недифференцированного состояния стволовых клеток также участвуют и гепатоциты В качестве доказательства можно привести результаты эксперимента Ирис Савитца [13] по культивированию ЗКП с гепатоцитами, разделёнными полупроницаемой

мембраной . В ходе этого исследования было показано, что в фенотипе ЗКП сохранялась экспрессия маркёров стволовых клеток CD133, Oct4 и не наблюдалось трансдифференцировки ЗКП в миофи-бробласты, которая обычно происходит в монокультуре ЗКП уже к концу первой нед . культивирования . Установлено, что подобное влияние гепатоцитов на ЗКП обусловлено секрецией ими факторов Wnt и Jag1, связывающихся с рецепторами Myc, Notchl на ЗКП [13]. Как было сказано ранее, в нише ГСК Wnt/b-catenin и Notch сигнальные пути обеспечивают медленное асимметричное деление стволовых клеток [5].

Таким образом, не без оснований ряд исследователей предполагают, что ЗКП могут быть региональными стволовыми клетками печени Согласно последней работе, выполненной под руководством К . Кордес, ЗКП являются клетками-предшественницами овальных клеток [32], которые большинством исследователей рассматриваются в качестве стволовых клеток печени [33] и не отличаются по своему фенотипу от гепатобластов [34].

Исследования свойств ЗКП показали, что эти клетки сами также могут влиять на фенотип и свойства окружающих их клеток, создавая для них своего рода микроокружение . Это микроокружение устанавливается благодаря растворимым факторам роста, секретируемым ЗКП, а также продуцируемым ЗКП компонентам межклеточного матрикса и непосредственным межклеточным контактам [20]. Рассмотрим каждый из компонентов микроокружения, создаваемого ЗКП, более подробно .

Растворимые факторы роста,

секретируемые ЗКП

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Среди факторов роста, секретируемых ЗКП, наиболее важным является фактор роста гепатоцитов (Hepatocyte growth factor, HGF) . Необходимо заметить, что ЗКП — единственный источник данного фактора роста в печени [35, 36]. Действие HGF направлено на гепатоциты [37, 38] и приводит к активации синтеза ДНК при их повреждении Также данный фактор роста необходим для нормального развития эпителиальных клеток печени, а именно, для их выживания, пролиферации и миграции (другое его название — рассеивающий фактор, scatter factor [37, 39]), а также фактор эпителиально-ме-зенхимной трансдифференцировки [40]. Известно, что при остром повреждении печени синтез HGF запускается одним из первых, уже через 3—6 ч . после частичной гепатэктомии, и длится порядка 24 ч За этот период времени происходит 20-кратное увеличение концентрации HGF в плазме крови [41], что стимулирует миграцию прогениторных клеток в печень [42]. Установлено, что дефект данного фактора роста и (или) его рецептора C-met у мышей приводит к недоразвитию (гипоплазии) печени, ингибированию пролиферации гепатобластов и, как следствие, разрушению её паренхимы, а также повышению уровня апоптоза и снижению клеточной адгезии [43]. Помимо действия in vivo HGF также является сильным митогеном для гепатоцитов in vitro [44]. Кроме того, HGF является одним из главных факторов роста, добавляемых к стволовым клеткам для индуцирования гепатоцитарной дифференциров-ки, при этом его действие направлено на культуру клеток, образовавших монослой и прекративших ак-

тивную пролиферацию [45, 46]. Предполагают, что предтрансплантационная дифференцировка муль-типотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) в гепатоциты при культивировании с HGF способствует регенерации печени после воздействия четырёххлористого углерода (CCI4), что проявляется уменьшением уровня трансаминаз в крови и повышением количества сывороточного альбумина [47]. Более того, те же исследователи предполагают, что трансплантация преддифференцированных таким образом ММСК снижает риск развития фиброза печени, который теоретически мог быть спровоцирован введением фракции стромальных клеток [47].

Следующий важный фактор роста, секретиру-емый ЗКП, — фактор стволовых клеток (Stem cell factor, SCF), хемокин, связывающийся со своим рецептором C-kit (CD117), также обнаруженным на мембране ЗКП [24]. Данный фактор роста играет важную роль в эмбриональном этапе кроветворения, а именно, отвечает за миграцию ГСК в печень и костный мозг Данный фактор роста был также обнаружен в печени, регенерирующей после частичной гепатэктомии с введением 2-ацетиламинофлуорена, подавляющего митозы гепатоцитов, что свидетельствует об активации ЗКП и процессов регенерации печени [48]. Помимо HGF и SCF ЗКП продуцируют другие факторы роста, такие как трансформирующий фактор роста-a (Transforming growth factor-a, TGF-a) и эпидермальный фактор роста (Epidermal growth factor, EGF) . Их действие направлено на пролиферацию гепатоцитов во время регенерации печени [49]. TGF-a и EGF оказывают и аутокринное воздействие, стимулируя пролиферацию самих ЗКП [50]. Митоз гепатоцитов может быть инициирован также мезен-химным морфогенным протеином эпиморфином [51] и плейотрофином [52], секретируемыми ЗКП при частичной гепатэктомии [51].

Другим сильным митогеном, продуцируемым ЗКП во внутриутробном периоде и в процессе регенерации печени, является кислый (Acidic fibroblast growth factor, aFGF) и основной (basic FGF, bFGF) факторы роста фибробластов, среди которых описаны FGF2, FGF3, FGF4, FGF9 [20, 53, 54]. Факторы роста FGF4 и HGF, секретируемые ЗКП, являются ключевыми факторами роста для дифференцировки клеток-предшественниц в эпителиальные клетки печени — гепатоциты и холангиоциты в ходе онтогенеза печени. В частности, FGF4 необходим на начальной стадии энтодермального преобразования и может играть важную роль в спецификации энтодермы [55], тогда как HGF индуцирует дифференцировку гепатоцитов, прекративших активную пролиферацию [46, 56]. Известно, что факторы роста семейства FGF (aFGF и bFGF) — важные митогены для миофи-бробластов . Они обладают сильным ангиогенным и нейротрофическим действием, что также необходимо в процессе заживления ткани [57]. Положительное влияние FGF2 на регенерацию печени было показано в работе по комбинированному введению FGF2 и МСК костного мозга . Авторы работы отметили большее количество прижившихся трансплантированных клеток, дифференцировавшихся в гепатоциты Подобная трансплантация отразилась и на функциональных показателях печени — было отмечено улучшение показателей сывороточного альбумина и повышение выживаемости животных [58].

Помимо влияния на процесс гепатоцитарной диф-ференцировки стволовых клеток печени, ЗКП при-

нимают активное участие в процессе фетального печёночного гемопоэза . В данном случае ЗКП продуцируют уже другие биологически активные вещества, а именно, хемоаттрактант — SDF-1a [59] и сосудистую молекулу клеточной адгезии (Vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1) [60] для стимуляции миграции ГСК и поддержания их адгезии в печени . Установлено, что при появлении дефектов рецептора CXR4 фактора SDF-1a [59] или гомеобоксного протеина Hlx [60] происходит нарушение печёночного гемопоэза, а также нарушение развития печени [61]. Здесь также необходимо отметить, что ЗКП — единственные клетки, которые находятся в островках в ходе печёночного гемопоэза [22], а секретируемые ЗКП эритропоэтин [62] и нейротрофин [62] играют важную роль в процессах дифференцировки кроветворных и эпителиальных клеток [20]. Известно, что ЗКП продуцируют наибольшее количество факторов роста в активированном состоянии, однако своё влияние ЗКП могут оказывать и в покоящемся состоянии . Так, важную роль в морфогенезе для кроветворных клеток [64] и эпителиев [65] играют ретиноиды, сохраняемые в покоящихся ЗКП .

Таким образом, можно сказать, что ЗКП являются важным источником факторов роста для дифферен-цировки и поддержания жизнеспособности различных клеточных популяций печени, как в онтогенезе, так и при её регенерации

Межклеточные контакты и внеклеточный

матрикс

ЗКП оказывают влияние на прогениторные клетки печени не только путём секреции растворимых факторов, но и посредством межклеточных контактов . Так, в перисинусоидальном пространстве каждая ЗКП устанавливает межклеточные контакты с несколькими соседними гепатоцитами, а также эндо-телиальными клетками синусоидов печени [20], тем самым распространяя своё влияние на фенотип данных популяций клеток .

Для некоторых клеток наличие непосредственных межклеточных контактов является критическим условием выживания и дифференцировки Особенно это важно для гемопоэтических и эпителиальных клеток [66] в виду их низкой адгезионной способности . Известно, что ГСК могут свободно циркулировать в кровеносном русле, однако встроиться в ткани, дифференцироваться и полноценно функционировать они могут лишь при определённых условиях микроокружения [67]. Так, в работе Нагаи было показано, что при совместном культивировании ЗКП и эпителиальных клеток-предшественниц жизнеспособность последних была выше, а гепато-цитарная дифференцировка достигалась у большего количества клеток, нежели при культивировании тех же клеток, но разделённых полупроницаемой мембраной Данная мембрана препятствовала непосредственному межклеточному взаимодействию и делала возможным лишь обмен факторами роста между разными популяциями клеток через циркулирующую питательную среду [66]. Таким образом, в этом исследовании была показана значимость непосредственных межклеточных контактов для диффе-ренцировки эпителиальных клеток в гепатоциты

Межклеточные контакты между ЗКП и предшественниками гепатоцитов важны и in vivo, в частности, в процессе пренатального гистогенеза печени

крысы . Различными авторами была показана большая плотность десмин-позитивных ЗКП, находящихся в контакте с дифференцирующимися гепатоцитами [22, 68, 69].

Непосредственные межклеточные контакты важны не только для поддержания жизнеспособности клеток, но и для их дифференцировки . В качестве примера можно привести результаты работы по совместному культивированию клеток фетальной печени мыши на 13,5 день гестации с фенотипом Thy-1+/Сй49Р/виментин+/десмин+/а-ГМА+ с первичной культурой печёночных энтодермальных клеток с фенотипом Сй49^/ЦК19+/альбумин+/а-ФП + . Результатом этого культивирования стала гепатоцитарная дифференцировка энтодермальных клеток, содержащих гликоген и экспрессирующих тирозинамино-трансферазы и триптофаноксигеназы [70].

Таким образом, можно сказать, что межклеточные контакты между стволовыми клетками и ткане-специфичными клетками (ЗКП или гепатоцитами) вносят значительный вклад в жизнеспособность и дифференцировку стволовых клеток в гепатоциты

Помимо контактов с тканеспецифичными клетками необходимо принять во внимание контакт клеток с белками межклеточного матрикса, который необходим для лучшей адгезии клеток и формирования благоприятных условий для последующей дифферен-цировки . Известно, что в печени ЗКП являются основным источником компонентов межклеточного матрик-са, таких как коллаген I, III, IV, V, VI типов, тенасцин, ламинин, фибронектин и ряд протеогликанов [71]. Секреторная активность ЗКП в отношении матриксных белков усиливается при их активации и трансдиффе-ренцировке в миофибробласты, что происходит при воздействии внешнего повреждающего фактора на клетки печени или при культивировании in vitro .

Значимость культивирования клеток на чашках, покрытых особыми белками, была показана в ряде исследований. Среди изученных веществ (коллаген I, IV типов, ламинин и фибронектин) наилучшим для культивирования фетальных гепатоцитов оказалось покрытие фибронектином [72]. Положительное влияние фибронектина на гепатоцитарную дифферен-цировку ММСК было продемонстрировано в работе Р . Шварца в 2002 г. [73]. В данном исследовании было проведено культивирование субпопуляции ММСК костного мозга человека, мыши и крысы на культуральных чашках, покрытых Матригелем или фибронектином с добавлением в питательную среду смеси факторов роста FGF4 и HGF . При этом на 14 сут . исследователями были обнаружены клетки, экспрессировавшие маркёры гепатоцитов HNF-3ß, GATA4, цитокератины 18 и 19, транстиретин, а-фетопротеин, альбумин . Для этих клеток были характерны функциональные характеристики гепатоци-тов, они секретировали мочевину и альбумин, имели фенобарбитал-индуцированный цитохромом р450, захватывающий липопротеины низкой плотности, и накапливали гликоген . Все эти изменения происходили на неделю раньше, чем при культивировании клеток с добавлением тех же факторов, но на обычном непокрытом матриксом пластике [73]. Таким образом, белки межклеточного матрикса играют важную роль для поддержания жизнеспособности гепатоцитов, а также для гепатоцитарной дифференцировки проге-ниторных клеток .

Важно заметить, при совместном культивировании ЗКП со стволовыми клетками они оказывают

тройное воздействие: 1) вырабатывают белки межклеточного матрикса для лучшей адгезии клеток; 2) продуцируют факторы роста, стимулирующие пролиферацию и гепатоцитарную дифференцировку стволовых клеток; 3) путём обмена трансмембранными сигналами влияют на морфологию и фенотип культивируемых с ними клеток Все эти три составляющие являются неотъемлемыми компонентами ниши стволовых клеток, поэтому закономерно предположить, что ЗКП способны создавать микроокружение для прогениторных клеток и уже дифференцированных клеток печени

Анализируя и подводя итог всему вышесказанному, можно заключить, что ЗКП обладают рядом свойств и фенотипических признаков, позволяющих отнести их к региональным стволовым клеткам печени В пользу этого свидетельствует также способность ЗКП дифференцироваться в эндотелиальные клетки и гепатоциты Также необходимо заметить, что ЗКП способны сами создавать благоприятное микроокружение для дифференцировки прогенитор-ных клеток в гепатоцитарном направлении как за счёт

ЛИТЕРАТУРА:

I. Stewart S . Is There a Liver Stem Cell? Cancer research . 1990; 50: 3811-5 .

2 . Alison M . R . , Poulsom R ., Wright N .A . An introduction to stem cells . J . Path . 2002; 197: 419-23 .

3 . Zhang J ., Niu C . , Ye L . et al . Identification of the haematopoietic stem cell niche and control of the niche size . Nature 2003; 425: 836-41.

4 . Schofield R . The relationship between the spleen colony-forming cell and the haemopoietic stem cell . Blood Cells 1978; 4: 7-25 .

5 . Reya T ., Duncan A .W ., Ailles L . et al . A role for WNT signaling in self-reneval of haemotopoietic stem cell . Nature 2003; 423: 409-14 .

6 . Spradling A . , Drummond-Barbosa D ., Kai T . Stem cells find their niche . Nature 2001; 414(6859): 98-104.

7 . Katayama Y., Battista M . , Kao W . M . et al . Signals from the sympathetic nervous system regulate hematopoietic stem cell egress from the bone marrow . Cell . 2006; 124: 407-21.

8 . Mauro A . Satellite cell of skeletal muscle fibers . J . Biophys . Biochem . Cytol . 1961; 9: 493-5 .

9 . Oakberg E . F . Spermatogonial stem-cell renewal in the mouse . Anat. Rec . 1971; 169: 515-31.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10 . Fuchs E ., Tumbar T ., Guasch G . Socializing with the neighbors: stem cells and their niche . Cell 2004; 116: 769-78 .

II. Morrison S . J ., Spradling A . C . Stem cells and niches: mechanisms that promote stem cell maintenance throughout life . Cell 2008; 132: 598-611.

12 . Stewart S . Heterogeneity and Plasticity of Hepatocyte Lineage Cells . Hepatology 2001; 33(3): 738-50 .

13 . Sawitza I ., Kordes C ., Haussinger D . The niche of stellate cells within rat liver. Hepatology 2009; 50: 1617-24 .

14 .Watt F . M . , Hogan B . L . Out of Eden: stem cells and their niches . Science 2000; 287: 1427-30 .

15 . Ara T ., Tokoyoda K ., Sugiyama T . et al . Long-term hematopoietic stem cells require stromal cell-derived factor-1 for colonizing bone marrow during ontogeny . Immunity 2003; 19(2): 257-67 .

16 . Aiuti A., Webb I . J. , Bleul C . et al . The chemokine SDF-1 is a chemoattractant for human CD34+ hematopoietic progenitor cells and provides a new mechanism to explain the mobilization of CD34 + progenitors to peripheral blood . J . Exp . Med . 1997; 185(1): 111-20 .

17 . Bioulac-Sage P ., Lafon M . E ., Saric J . et al . Nerves and perisinusoidal cells in human liver . J . Hepatol . 1990; 10: 105-12 .

18 . Ueno T . Intrinsic innervation of the human liver . J . Clin . Electorn . Microsc . 1988; 21: 481-91.

19 . Athary A ., Hanecke K ., Jungermann K . Prostaglandin F2a and D2 release from primary Ito cell cultures after stimulation with noradrenaline and ATP but not adenosine . Hepatology 1994; 20: 142-8 .

20 . Friedman S . L . Hepatic stellate cells: protean, multifunctional, and enigmatic cells of the liver . Physiol . Rev . 2008; 88: 125-72 .

21. Гумерова А .А ., Титова М .А ., Киясов А . П . Экспрессия маркеров различных типов клеток печени на ранних этапах пренатального развития человека . Цитология 2007; 2: 133-41.

22 . Kiassov A. P ., Van Eyken P ., van Pelt J . F . et al . Desmin expressing nonhematopoietic liver cells during rat liver development: an immunohistochemical and morphometric study . Differentiation 1995; 59(4): 253-8 .

вырабатываемых ими факторов роста и компонентов межклеточного матрикса, так и за счёт установления непосредственных межклеточных контактов . А ниша, в которой расположены сами ЗКП, может быть нишей региональных стволовых клеток печени

Само перисинусоидальное пространство, в котором находятся ЗКП, — своего рода динамическая система, в которой ЗКП, гепатоциты и эндотелиальные клетки поддерживают и оказывают влияние друг на друга . Эндотелиальные клетки синусоидов путём секреции фактора SDF-1 обеспечивают направленную миграцию ЗКП и удержание их в пределах перисину-соидального пространства . Гепатоциты отвечают за «покоящееся» состояние ЗКП . В свою очередь ЗКП благодаря секреции белков межклеточного матрикса и факторов роста создают благоприятную среду для гепатоцитов и эндотелиальных клеток . При повреждении печени ЗКП способны активироваться и сами дифференцироваться в клетки эндотелия и гепато-циты или же стимулировать гепатоцитарную диф-ференцировку других стволовых клеток, тем самым восстанавливая утраченную популяцию клеток

23 . Kordes C . , Sawitza I ., Haussinger D . Hepatic and pancreatic stellate cells in focus . Biol . Chem . 2009; 390(10): 1003-12 .

24 . Гумерова А . А . , Шафигуллина А . К . , Трондин А . А . и др . Звёздчатые клетки печени стимулируют дифференцировку мезенхималь-ных стволовых клеток костного мозга крысы в гепатоциты in vitro . клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2012; 6(4): 72-81.

25 . Burt A . D ., Robertson J . L ., Heir J . et al . Desmin-containing stellate cells in rat liver; distribution in normal animals and response to experimental acute liver injury . J . Pathol . 1986; 150(1): 29-35 .

26 . Tsutsumi M ., Takada A ., Takase S . Characterization of desmin-positive rat liver sinusoidal cells . Hepatology 1987; 7(2): 277-84 .

27 . Knittel T . , Dinter C ., Kobold D . et al . Expression and regulation of cell adhesion molecules by hepatic stellate cells (HSC) of rat liver: involvement of HSC in recruitment of inflammatory cells during hepatic tissue repair . Am . J . Pathol . 1999; 154(1): 153-67 .

28 . Kordes C ., Sawitza I . , Müller-Marbach A. et al . CD133 + hepatic stellate cells are progenitor cells Biochem Biophys Res Commun . 2007; 352(2): 410-7 .

29 . Baba S ., Fujii H ., Hirose T. et al . Commitment of bone marrow cells to hepatic stellate cells in mouse J Hepatol 2004; 40(2): 255-60

30 . Snykers S ., Vanhaecke T., Papeleu P . et al . Sequential exposure to cytokines reflecting embryogenesis: the key for in vitro differentiation of adult bone marrow stem cells into functional hepatocyte-like cells . Toxicol . Sci . 2006; 94(2): 330-41.

31. Colletti E . J ., Airey J . A ., Liu W . et al . Generation of tissue-specific cells from MSC does not require fusion or donor-to-host mitochondrial/ membrane transfer. Stem Cell Res . 2009; 2(2): 125-38 .

32 . Kordes C ., Sawitza I ., Götze S . et al . Stellate cells are mesenchymal stem cells . Eur . J . Med . Res . 2014; 19(1): S6 .

33 . Petersen B . E ., Zajac V . F ., Michalopoulos G . K . Hepatic oval cell activation in response to injury following chemically induced periportal or pericentral damage in rats . Hepatology 1998; 27(4): 1030-8 .

34 . Киясов А. П ., Гумерова А.А. , Титова М .А. Мезенхимально-эпителиальная трансформация клеток Ито in vitro . Клеточные технологии в биологии и медицине 2006; 3: 150-4 .

35 Schirmacher P , Geerts A , Pietrangelo A et al Hepatocyte growth factor/hepatopoietin A is expressed in fat-storing cells from rat liver but not myofibroblast-like cells derived from fat-storing cells Hepatology 1992; 15: 5-11.

36 Maher J J Cell-specific expression of hepatocyte growth factor in liver . Upregulation in sinusoidal endothelial cells after carbon tetrachloride . J . Clin . Invest . 1993; 91(5): 2244-52 .

37 . Weidner K . M ., Arakaki N ., Hartmann G . et al . Evidence for the identity of human scatter factor and human hepatocyte growth factor PNAS USA 1991; 88: 7001-5 .

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

38 . Gohda E ., Tsubouchi H ., Nakayama H . et al . Purification and partial characterization of hepatocyte growth factor from plasma of a patient with fulminant hepatic failure . J . Clin . Invest . 1988; 81: 414-9 .

39 Birchmeier C , Gherardi E Developmental roles of HGF/SF and its receptor, the c-Met tyrosine kinase . Trends Cell Biol . 1998; 8: 404-10 .

40 Matsumoto K , Nakamura T Emerging multipotent aspects of hepatocyte growth factor . J . Biochem . Tokyo . 1996; 119(4): 591-600 .

41. Zarnegar R ., DeFrances M . C ., Kost D . P . Expression of hepatocyte growth factor mRNA in regenerating rat liver after partial hepatectomy . Biochem . Biophys . Res . Commun. 1991; 177(1): 55965 .

42 . Kollet O . , Shivtiel S ., Chen Y . Q . et al . HGF, SDF-1, and MMP-9 are involved in stress-induced human CD34+ stem cell recruitment to the liver . J . Clin . Invest . 2003; 112(2): 160-9 .

43 Bladt F , Riethmacher D , Isenmann S et al Essential role for the c-met receptor in the migration of myogenic precursor cells into the limb bud . Nature 1995; 376: 768-71.

44 . Nakamura T ., Nishizawa T ., Hagiya M . et al . Molecular cloning and expression of human hepatocyte growth factor . Nature 1989; 342(6248): 440-3

45 . Yoon J . H ., Lee H . V ., Lee J . S . et al . Development of a non-transformed human liver cell line with differentiated-hepatocyte and urea-synthetic functions: applicable for bioartificial liver Int J Artif Organs . 1999; 22(11): 769-77 .

46 . Hamamoto R ., Kamihira M ., lijima S . Growth and differentiation of cultured fetal hepatocytes isolated various developmental stages Biosci . Biotechnol . Biochem . 1999; 63(2): 395-401.

47 Oyagi S , Hirose M , Kojima M et al Therapeutic effect of transplanting HGF-treated bone marrow mesenchymal cells into CCl4-injured rats . J . Hepatol . 2006; 44(4): 742-8 .

48 Fujio K Expression of stem cell factor and its receptor, c-kit, during liver regeneration from putative stem cells in adult rat Lab Invest . 1994; 70: 511-6 .

49 . Mullhaupt B ., Feren A ., Fodor E . Liver expression of epidermal growth factor RNA Rapid increases in immediate-early phase of liver regeneration . J . Biol . Chem . 1994; 269(31): 19667-70 .

50 Meyer D H , Bachem M G , Gressner A M Modulation of hepatic lipocyte proteoglycan synthesis and proliferation by Kupffer cellderived transforming growth factors type beta 1 and type alpha Biochem . Biophys . Res . Commun . 1990; 171: 1122-9 .

51. Yoshino R ., Miura K ., Segawa D . et al . Epimorphin expression and stellate cell status in mouse liver injury . Hepatol . Res . 2006; 34: 238-49

52 . Asahina K. , Sato H ., Yamasaki C . et al . Pleiotrophin/heparin-binding growth-associated molecule as a mitogen of rat hepatocytes and its role in regeneration and development of liver Am J Pathol 2002; 160: 2191-205 .

53 Marsden E R , Hu Z , Fujio K et al Expression of acidic fibroblast growth factor in regenerating liver and during hepatic differentiation . Lab . Invest . 1992; 67(4): 427-33 .

54 Pinzani M , Knauss T C , Pierce G F et al Mitogenic signals for platelet-derived growth factor isoforms in liver fat-storing cells Am . J . Physiol . 1991; 260(3): C485-91.

55 . Corson L . B ., Yamanaka Y ., Lai K . M . et al . Spatial and temporal patterns of ERK signaling during mouse embryogenesis Development 2003; 130(19): 4527-37 .

56 . Yoon J . H ., Lee H . V ., Lee J . S . et al . Development of a non-transformed human liver cell line with differentiated-hepatocyte and urea-synthetic functions: applicable for bioartificial liver Int J Artif Organs . 1999; 22(11): 769-77 .

57 . Flaumenhaft R ., Abe M ., Mignatti P . et al . Basic fibroblast growth factor-induced activation of latent transforming growth factor beta in endothelial cells: regulation of plasminogen activator activity . J . Cell Biol . 1992; 118(4): 901-9 .

58 . Ishikawa T ., Terai S . , Urata Y . et al . Fibroblast growth factor 2 facilitates the differentiation of transplanted bone marrow cells into hepatocytes . Cell Tissue Res . 2006; 323(2): 221-31.

59 . Wright D . E ., Bowman E . P ., Wagers A . J . et al . Hematopoietic stem cells are uniquely selective in their migratory response to chemokines . J . Exp . Med . 2002; 195: 1145-54 .

60 . Kubota H . , Yao H . L ., Reid L . M . Identification and characterization of vitamin A-storing cells in fetal liver: implications for functional importance of hepatic stellate cells in liver development and hematopoiesis . Stem Cells . 2007; 25(9): 2339-49 .

61. Lints T . J ., Hartley L . , Parsons L . M . et al . Mesoderm-specific expression of the divergent homeobox gene Hlx during murine embryogenesis . Dev . Dyn . 1996; 205: 457-70 .

62 . Eckardt K . U . Erythropoietin production in liver and kidneys . Curr. Opin . Nephrol . Hypertens . 1996; 5(1): 28-34 .

63 . Passino M .A., Adams R .A. , Sikorski S . L. et al . Regulation of hepatic stellate cell differentiation by the neurotrophin receptor p75NTR . Science 2007; 315: 1853-6 .

64 . Tocci A ., Parolini I ., Gabbianelli M . et al . Dual action of retinoic acid on human embryonic/fetal hematopoiesis: blockade of primitive progenitor proliferation and shift from multipotent/erythroid/monocytic to granulocytic differentiation program . Blood 1996; 88(8): 2878-88 .

65 . Evarts R . P ., Hu Z ., Omori N . et al . Effect of vitamin A deficiency on the integrity of hepatocytes after partial hepatectomy . Am . J . Pathol . 1995; 147(3): 699-706 .

66 . Nagai H ., Terada K ., Watanabe G . et al . Differentiation of liver epithelial (stem-like) cells into hepatocytes induced by coculture with hepatic stellate cells . Biochem . Biophys . Res . Commun . 2002; 293(5): 1420-5 .

67 . Scadden D . T . The stem-cell niche as an entity of action . Nature 2006; 441(7097): 1075-9 .

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

68 . Киясов А . П ., Гумерова А .А ., Билалов М . М . Экспрессия ци-токератинов в пре- и постнатальном онтогенезе . Онтогенез 1997; 28(5): 389-93 .

69 . Vassy J . , Rigaut J . P ., Briane D . et al . Confocal microscopy immunofluorescence localization of desmin and other intermediate filament proteins in fetal rat livers . Hepatology 1993; 17(2): 293-300

70 . Hoppo T ., Fujii H ., Hirose T . et al . Thy1-positive mesenchymal cells promote the maturation of CD49f-positive hepatic progenitor cells in the mouse fetal liver . Hepatology 2004; 39: 1362-70 .

71. Friedman S . L . Mechanisms of hepatic fibrogenesis . Gastroenterology 2008; 134(6): 1655-69 .

72 . Sánchez A ., Alvarez A . M ., Pagan R . et al . Fibronectin regulates morphology, cell organization and gene expression of rat fetal hepatocytes in primary culture . J . Hepatol . 2000; 32: 242-50 .

73 . Schwartz R . E ., Reyes M ., Koodie L . et al . Multipotent adult progenitor cells from bone marrow differentiate into functional hepatocyte-like cells . J . Clin . Invest . 2002; 109: 1291-302 .

Поступила: 20.11.2015