Стволовые клетки

Стволовые клетки способны превращаться в клетки всех типов тканей: клетки крови, внутренних органов, мышечных и костных тканей, кожного покрова, нейроны и др. На ранних стадиях своего развития организм человека практически полностью состоит из стволовых клеток, которые постепенно приобретают специализацию, то есть из них образуются органы и ткани организма. Таким образом, стволовые клетки являются строительным материалом организма. Из-за способности к преобразованию в клетки любых органов и тканей стволовые клетки играют роль «скорой помощи»: если где-то в организме неполадка, то они, по кровяному руслу устремляются к пораженному органу.

Стволовые клетки могут восстановить практически  любое повреждение, превращаясь  на месте в необходимые организму  клетки (костные, гладкомышечные, печеночные, сердечной мышцы или даже нервные) и стимулируя внутренние резервы  организма к регенерации (восстановлению) органа или ткани.

Таким образом, стволовые клетки выполняют  следующие функции:

• Является прародительницей всех без исключения клеток в организме
• Регенерация организма человека с момента его рождения
• Образование специализированных клеток различных тканей

   При повреждении какой-либо ткани стволовые  клетки проходят следующие этапы:

• Получение сигнала от нервной системы
• Передвижение по кровеносному руслу к пораженным тканям
• Получение сигнала (фактор роста) для дифференциации
• Деление клеток, в зависимости от типа ткани

6. ПРИМЕНЕНИЕ  СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

     Клеточная терапия – не открытие конца 1990-х  годов, но именно в это время появились  научные работы, дающие новые широкие  возможности ее применения и началось бурное развитие исследований в этой области на всех уровнях – от молекулярной клеточной биологии, опытов на культурах тканей и лабораторных животных до различных стадий клинических испытаний. Теоретически методы клеточной трансплантологии могут быть использованы в самых разных разделах медицины, но практическая их разработка идет неравномерно – случаются прорывы на разных участках, кажется, что уже близко к внедрению в практику… но по мере продвижения встают и новые проблемы. Вот, например, одно из первых ожиданий – болезнь Паркинсона. После множества опытов на животных были начаты клинические испытания по применению фетальных клеток, но однозначного результата так и не было получено; исследования продолжаются. Зато неожиданно быстро входит в клинику применение клеточных технологий в лечении болезней сердца.

     Ранее всего из методов клеточной терапии  в клиническую практику вошла  трансплантация костного мозга. Уже  с 80-х годов этот метод стал рутинным в лечении некоторых онкологических и гематологических заболеваний. Он позволил с высокой вероятностью добиваться излечения больных, до того считавшихся обреченными. Суть метода в том, что у пациента при помощи химио- или радиотерапии убивают раковые клетки, вместе с которыми погибает и кроветворная система костного мозга (отвечающая, в частности, за иммунитет). Трансплантация костного мозга позволяет восстановить гемопоэз, и главную роль в этом играют кроветворные (гемопоэтические) стволовые клетки, составляющие значительную долю клеток костного мозга. Иногда лучший эффект дает использование чистой фракции гемопоэтических стволовых клеток, которые при помощи специальных приборов выделяют из костного мозга или периферической крови донора (а иногда – и самого пациента в период ремиссии). Постоянно открываются все новые возможности трансплантации стволовых клеток – метод применяется для лечения других форм онкозаболеваний, для улучшения переносимости химиотерапии, для уменьшения реакции отторжения и т.д.

     Близкий подход используется при лечении  аутоиммунных заболеваний, при которых  собственная иммунная система пациента разрушает его же клетки. К таким болезням относятся, например, системная красная волчанка (тяжелое системное заболевание соединительной ткани), рассеянный склероз (заболевание центральной нервной системы, связанное с образованием очагов демиелинизации – утраты защитной оболочки нервных волокон), ревматоидный артрит (хроническое прогрессирующее воспаление суставов с последующей их деформацией) и болезнь Крона (тяжелое и практически неизлечимое заболевание, проявляющимся дисфункцией пищеварительной системы). При лечении у пациентов стимулируется выброс в периферическую кровь гемопоэтических СК, затем они выделяются из крови при помощи специального оборудования и некоторое время сохраняются. Работа иммунной системы пациента полностью или частично подавляется, после чего вводятся аутологичные стволовые клетки. Новая иммунная система, заново восстановленная из трансплантированных собственных стволовых клеток, больше не разрушает клетки пациента. Лечение эффективно не во всех случаях, но иногда его результат превосходит результаты применения любого другого метода.

     При диабете первого типа погибают продуцирующие  инсулин бета-клетки поджелудочной  железы. Трансплантация донорских бета-клеток позволяет восстановить синтез инсулина, но широкому применению этого метода мешает проблема отторжения. Кроме того, островковые клетки могут жить только ограниченный период времени. В опытах на животных доказана возможность дифференцировки стволовых клеток в бета-клетки in vivo и in vitro, стимуляция кровообращения в островках Лангерганса. Таким образом, трансплантация собственных стволовых клеток пациента может стимулировать регенерацию его бета-клеток, но пока еще на людях этого не было показано. Кроме того, СК костного мозга после трансплантации демонстрируют ангиопротекторный (защищающий сосуды) эффект, улучшая течение запущенных форм сахарного диабета. В настоящее время при сахарном диабете трансплантация стволовых клеток проводится главным образом в качестве дополнения к инсулинотерапии и для предотвращения развития вторичных осложнений или облегчения уже существующих.

     Хорошие результаты дает трансплантация клеток в тех случаях, когда способности  органа к регенерации недостаточны. Например, практически не восстанавливаются  утраченные в результате инфаркта клетки сердца – на их месте образуется рубцовая ткань, в дальнейшем затрудняющая его работу. Трансплантация клеток в сердечную мышцу (кардиомиопластика) позволяет значительно улучшить функцию сердца. Проводятся клинические испытания с использованием разных типов клеток: мезенхимальных клеток костного мозга (иногда индуцированных к дифференцировке в кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы), скелетных миобластов, гемопоэтических стволовых клеток. Стволовые клетки способны стимулировать рост новых микрососудов в ишемизированных областях и таким образом восстанавливать питание пораженного участка. Они способны улучшать выживаемость существующих кардиомиоцитов, а возможно, и образовывать новые сократительные элементы в миокарде. Описано несколько случаев успешного применения трансплантации стволовых клеток для лечения облитерирующих заболеваний периферических сосудов («болезнь курильщиков»). Исследуются возможности использования стволовых клеток для лечения атеросклероза и применения их в сердечно-сосудистой тканевой инженерии (конструирование биоискусственных артерий и клапанов сердца).

     Клеточные технологии давно и широко применяются  в лечении ожогов, незаживающих ран  и язв. Для этого уже с 1980-х  годов начали использовать клетки различных  слоев кожи – фибробласты и  кератиноциты, как аллогенные (донорские), так и аутологичные (собственные). Эти клетки помещаются на раневую поверхность в виде взвеси, иногда в различных матриксах, или в виде ранее выращенного монослоя. Пересаженные клетки стимулируют регенерацию, ускоряют образование новых сосудов (ангиогенез) и заживление раны; предотвращают образование грубых рубцов. В последнее время метод усовершенствуется – выращиваются многослойные имплантаты, используются мезенхимальные стволовые клетки костного мозга и т.д. Близко к этому использование фибробластов в косметических целях – при этом также идет стимуляция процессов жизнедеятельности клеток кожи, заполнение дефектов, разглаживание морщин.

     Успешно применяются клеточные технологии в лечении болезней суставов –  с начала 1990-х годов за рубежом применяется трансплантация аутологичных хондроцитов (клеток-предшественников хрящевой ткани). В последнее время активно разрабатываются методики, основанные на трансплантации в поврежденные суставы мезенхимальных стволовых клеток костного мозга – это менее травматичный для пациента подход, дающий не худшие результаты. Хорошо отработаны технологии направленной дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток костного мозга и жировой ткани в клетки-предшественники кости и хряща. Трансплантация таких клеток-предшественников (обычно на подходящих носителях) позволяет восстанавливать значительные дефекты костной и хрящевой ткани, чего часто бывает невозможно добиться другими методами (например, восстановление костей черепа).

     Особенно  большие надежды на клеточные технологии возлагались при лечении различных нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Паркинсона или травматических повреждений спинного и головного мозга. Опыты на животных давали положительные результаты – восстанавливался синтез дофамина у крыс с моделью болезни Паркинсона, на крысах же было получено восстановление функций при повреждении спинного мозга. Были начаты клинические испытания, и в отдельных случаях пациенты получали облегчение. Однако достичь значительных и устойчивых результатов пока еще не удалось, поскольку открываются все новые факторы, препятствующие развитию полноценной нервной ткани.

     Печень  обладает достаточно сильным потенциалом  регенерации, но при некоторых болезнях он оказывается недостаточным, и  начинается фиброзное или жировое перерождение. Для лечения различных форм печеночной недостаточности применяется экстракорпоральное подключение донорских изолированных гепатоцитов (клеток печени). Кроме того, клетки печени вводятся в подкожную клетчатку, селезенку, под капсулу прямой мышцы живота или другими способами. Проводятся работы по культивированию и введению клеток печени, полученных от пациента. Кроме того, вводятся аутологичные гемопоэтические клетки, механизм действия которых может быть различным: трансдифференцировка в гепатоциты, стимуляция овальных клеток, увеличение количества непаренхиматозных клеток. Инъекции стволовых клеток позволяют значительно улучшить состояние больных.

     Тканевая  инженерия – создание трехмерных органов при помощи биодеградирующих матриксов; создание органов из нескольких тканей. Использование стволовых клеток, особенно аутологичных, делает возможным выращивание функционирующих органов и хорошее их приживление. К настоящему времени методами тканевой инженерии удалось вырастить полноценный зуб (на крысах); участок сосуда; многослойный имплант кожи; фалангу пальца из кости и хряща. 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Стволовые клетки — это основной "строительный материал" для всех видов тканей живого организма. При определённых условиях эти клетки могут преобразовываться в любой вид ткани. Основным источником стволовых клеток у взрослого человека является красный костный мозг.

     Уже сегодня ученые умеют направлять стволовые клетки "по нужному  пути". Также они надеются в ближайшем будущем создавать из них ткани и целые органы, необходимые больным для трансплантации взамен донорских органов. Их преимущество в том, что их можно вырастить из клеток самого пациента, и они не будут вызывать отторжения. Достижения в этой области клеточной медицины делают возможности терапевтического использования стволовых клеток практически безграничными. 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Белоконова О. Чудо клетка//Знание и наука – 2009. - № - 1.
2. Борисов К. Стволовые клетки: правда и мифы//Наука и техника – 2006.
3. Стволинская Н.С. Нейрональные стволовые клетки//Биология в школе – 2008. - №6.
4. Корочкин Л.И. Что такое стволовые клетки//Природа. – 2005. - №6.
5. Щукина Е.И. И все-таки они восстанавливаются//Знание-сила – 2008. - №9.
6. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина / Репин В. С., Ржанинова А. А., Шамянков Д. А. – Москва, 2002. – 225 стр.