Клеточная косметика. Стромальные клетки костного мозга

О возможностях использования других видов стволовых клеток можно рассказывать на примере стромальных клеток, находящихся в костном мозге – именно там находится большая часть стволовых клеток взрослого организма. Как известно, костный мозг, прежде всего, - плацдарм кроветворения. Он состоит из двух видов стволовых клеток: тех, из которых получается все известное многообразие клеток крови (так называемые гемопоэтические стволовые клетки), и стромальных стволовых клеток, о которых и пойдет речь.

По сравнению с гемопоэтическими, стромальных стволовых клеток в костном мозге совсем не много, и они представляют собой более сложные долгоживущие системы, которые обновляются достаточно редко. Пути превращения стромальных клеток только начинают изучать. Как показали последние исследования, эти клетки, так же как и предшественники клеток крови, постоянно циркулируют в кровотоке млекопитающих. Стволовые клетки учувствуют в восстановлении поврежденных тканей.

Каким образом здоровый организм взрослого человека восстанавливает органы и ткани в случае их повреждения? Установлено, что в регенерации учувствуют два вида стволовых клеток – специализированные тканевые и универсальные стромальные клетки костного мозга. Неспроста мудрая природа наряду с «локальным депо» (тканевыми стволовыми клетками) создала и «центральный склад запчастей» (стромальные клетки костного мозга).Если тканевые стволовые клетки используются для восстановления поврежденных участков только в данном месте и для определенного вида ткани (костные – для костей, мышечные – для мышц и так далее), то запчасти центрального склада – стромальные стволовые клетки костного мозга – универсальны. Они поступают с кровотоком в поврежденный орган или ткань и на месте под влиянием различных сигналов веществ превращаются в нужные специализированные клетки, которые замещают погибшие.

Стромальные стволовые клетки костного мозга способны превращаться во многие другие клетки организма. Еще в 60-е годы Фриденштейн и его коллеги в экспериментах на животных клетках показали, что стромальные клетки способны превращаться в хрящевые (хондроциты), в жировые (адипоциты) и костные (остеобласты) клетки. Причем способность к таким превращениям у них сохраняется и при выращивании колонии из одной-единственной стромальной клетки. То есть принципиально возможно вырастить большое количество стромальных клеток, а затем с помощью специальных сигнальных веществ направлять их по нужному пути – для восстановления поврежденных тканей.

В случае тяжелых повреждений организму своих собственных стромальных клеток не хватает. Ему можно помочь, вводя стромальные клетки извне. Итальянские ученые поставили простой опыт: методом облучения мышам полностью удалили костный мозг, затем ввели специально помеченные стромальные клетки. Через несколько дней животным дали препарат, от которого у них начали разрушаться мышцы передних ног. Через две недели после инъекции стромальных клеток мышечная ткань передних лапок у мышей частично восстановилась. Оказалось, что большая часть новых мышечных клеток образовалась из введенных стромальных. Видимо, стромальные клетки подходят к месту повреждения, где получают «химический сигнал» о том, в какие клетки им нужно превратиться, чтобы компенсировать потери организма.

Более того, ученые сумели заставить стромальные клетки под действием специальных сигнальных веществ превращаться в клетки гладких мышц прямо в пробирке. Японские ученые получили получили из стромальных клеток костного мозга мышей клетки сердечной мышцы. Оказалось, что введение стромальных клеток костного мозга в зону повреждения сердечной мышцы (зону инфаркта) практически полностью устраняет явления послеинфарктной сердечной недостаточности у экспериментальных животных. Так, эти клетки, введенные свиньям-инфарктникам, уже через восемь недель полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы, восстанавливая ее функции практически полностью.

Результаты такого лечения инфаркта у животных просто поразительны. По данным American Association (Американского кардиологического общества) за 2000 год, у крыс с искусственно вызванным инфарктом 90% стромальных клеток костного мозга, введенных в область сердца, полностью перерождаются в клетки сердечной мышцы. Такая клеточная терапия для восстановления повреждений сердечной мышцы после инфаркта весьма перспективна, потому что для нее используются собственные стволовые стромальные клетки организма. Они не отторгаются, кроме того, при введении взрослых стволовых клеток исключена вероятность их злокачественного перерождения. И уже совсем невероятная метаморфоза – стромальные клетки могут настолько «забыть» о своем костномозговом происхождении, что под влиянием определенных факторов превращаются даже в нервные клетки (нейроны): через две недели после добавления специального сигнального вещества в культуру стромальных клеток они уже на 80 % состоят из нейронов.

Это пока лишь «пробирочное» достижение, но оно вселяет надежду на излечение больных с тяжелыми повреждениями спинного и головного мозга. Тем более что (как показали многие исследователи) при введении собственных стромальных клеток костного мозга в спинномозговой канал человека они равномерно распределяются по всем отделам головного мозга, не нарушая его структуры.

Чрезвычайно важный эксперимент провели американские исследователи. У мышей искусственным образом вызывали инсульт, после чего вводили им собственные стромальные клетки в спинномозговой канал. В 100% случаев у мышей происходило частичное восстановление двигательной активности конечностей. Результат многообещающий, поэтому неудивительно, что система Национальных институтов здоровья США выделила на разработку проблемы превращения стромальных клеток в нейроны огромные средства. Инсульт – болезнь распространенная и пока неизлечимая.

Стромальные клетки превращаются и в печеночные. Установлено, что при повреждении печени новые печеночные клетки (гепатоциты) и их предшественники формируются в основном из донорских стромальных клеток косного мозга. Стромальные клетки в клинической практике – это уже реальность. В терапевтическом применении стромальных клеток сегодня, без сомнения, лидирует ортопедия. Дело в том, что в руках у медиков имеются уникальные вещества: особые белки, вызывающие перерождение стромальных клеток в клетки костной ткани (остеобласты). Результаты клинических испытаний впечатляют. В США 91-летней пациентке с незаживающим в течение 13 лет переломом вживили специальную коллагеновую пластинку с нанесенными на нее этими белками. При этом поступающие в зону перелома стромальные клетки «притягивались» к пластинке и под действием этих же белков начинали превращаться в кость у больной практически восстановилась.

Интенсивный эксперимент с использованием тканевых стволовых клеток проводили американские исследователи. Они вырастили стволовые клетки мышечной ткани (миобласты) из бедренных мышц 72-летнего пациента-инфарктника. Затем эти клетки ввели ему непосредственно в зону инфаркта, после чего у больного было отмечено значительное улучшение сократительной способности сердца.