Основа функционирования многоклеточного организма – специализация клеток, направленная на выполнение конкретной функции. Эта дифференциация клеток начинается на ранних стадиях развития эмбриона. Но в нашем организме остаются клетки, которые способны на протяжении всей жизни человека приобретать различную специализацию. И в полной мере это относится к гемопоэтическим стволовым клеткам, которые поддерживают постоянный количественный и качественный состав форменных элементов крови.
Общие сведения
Гемопоэтические стволовые клетки (Hematopoietic Stem Cell, от греческих слов Haima - кровь, Poiesis - создание) - это стволовые клетки, способные к неограниченному делению и дифференцированию в клетки крови.
Они образуются в красном костном мозге и дифференцируются в четырех направлениях:
- Эритроидном (в эритроциты).
- Мегакариоцитарном (в тромбоциты).
- Миелоидном (многоядерные фагоциты, лейкоциты).
- Лимфоидном (в лимфоциты).
Трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (аллогенная – от донора, аутологичная – пересадка собственных клеток) восстанавливает систему кроветворения, которая может быть нарушена при некоторых заболеваниях, химиотерапии.
Первая трансплантация аутогенных стволовых клеток была осуществлена еще в 1969 году Э.Томасом (Сиэтл, США). Современные методики в 80 % случаев позволяют победить рак крови. На данном этапе медицина получила в свое распоряжение методики фетальной медицины, когда донорство гемопоэтических стволовых клеток обеспечивается за счет пуповинной крови, эмбриональных тканей, костного мозга, жировой ткани.
Особенности данного клеточного материала
Гемопоэтические стволовые клетки (гемоцитобласты) обладают двумя главными свойствами:
- Способностью к асимметричному делению, в процессе которого образуются две дочерние клетки, идентичные материнской. Но при этом клетки не проходят дифференциацию. Они остаются мультипотентными гемопоэтическими стволовыми клетками. Это означает, что они могут пойти по любому из указанных выше путей специализации.
- Наличие у гемопоэтических стволовых клеток дифференцирующего потенциала. Это означает, что стволовые клетки делятся и дочерние клетки начинают свою специализацию, превращаясь в узкоспециализированные эритроциты, тромбоциты, лимфоциты, лейкоциты.
У гемопоэтических стволовых клеток в костном мозге, как и у всех клеток нашего организма, есть возраст – недолгое «детство», быстро пролетающая «юность», когда клетки выбирают «армию» или «учебу», и долгий период «зрелости».
В эритроциты я пойду – пусть меня научат
Большая часть гемопоэтических стволовых клеток костного мозга пребывает в состоянии покоя – они не делятся. Но когда гемоцитобласт проснется, он делает самый важный выбор – дать начало новой мультипотентной стволовой клетке или же запустить процесс специализации дочерних клеток. В первом случае клетка может бесконечно долго продлевать свое «детство», во втором – клетки вступают в следующий период своей жизни.
Повзрослевшие гемопоэтические клетки начинают делиться асимметрично, что приводит к их дифференциации и специализации. Образуются предшественники клеток, которые выбирают «учебу» - миелоидный путь развития, или «армию» - лимфоидный путь развития.
Миелоидные гемоцитобласты развиваются в тромбоциты, эритроциты, лейкоциты-макрофаги, гранулоциты (разновидность лейкоцитов – эозинофилы, нейтрофилы или базофилы).
Лимфоидные гемоцитобласты дадут начало клеткам иммунной защиты организма – Т-лимфоцитам (распознают антигены чужаков), В-лимфоцитам (вырабатывают антитела), Т-хелперам (атакуют чужеродные клетки), NK-лимфоцитам (обеспечивают фагоцитоз чужеродных агентов).
Реализация потенциала
Гемопоэтические стволовые клетки, вступая в стадию дифференциации, утрачивают мультипотентность и реализуют свой потенциал. На выбор пути развития гемоцитобласта влияет несколько факторов:
- Окружение – в разных зонах костного мозга дифференциация идет разными путями.
- Факторы, действующие на расстоянии. Например, гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов, синтезируется в почках. Все эти биологически активные вещества называются цитокинами и ростовыми факторами (паратиреоидный гормон, интерлейкин).
- Сигналы симпатической нервной системы, которые передают информацию о состоянии организма и составе крови.
Сегодня механизмы кроветворения разгаданы не полностью и еще ждут своих Нобелевских лауреатов, которые научатся управлять судьбой гемоцитобласта.
Пересадка костного мозга
Именно таким термином чаще всего обозначают трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток. Это широко применяемый метод при лечении заболеваний крови, онкологических и генетических патологий. Современные методы терапии позволяют использовать не только донорский костный мозг. Сегодня донор гемопоэтических стволовых клеток – это и периферическая кровь, и пуповинная кровь, и продукты фетальной (эмбриональной) медицины.
Суть трансплантации гемоцитобластов в следующем. На начальном этапе пациент проходит этап кондиционирования (облучения или химиотерапии), на котором подавляется функционирование собственного костного мозга. Затем пациенту вводят суспензию гемопоэтических клеток, которые заселяют его кроветворные органы и восстанавливают функции кроветворения.
Свои или чужие
В зависимости от источника стволовых клеток для трансплантации выделяют:
- Аутотрансплантация. При данной терапии пациенту вводят суспензию его собственных гемоцитобластов, которые берутся заранее и хранятся в замороженном виде. Такой тип трансплантаций применяется при лечении лимфом, нейробластомы, опухолей головного мозга и других солидных злокачественных образований.
- Аллотрансплантация. В данном случае используются кроветворные клетки донора, которым могут быть как близкие родственники пациента, так и подобранные по регистрам доноров костного мозга.
При аутотрансплантациях нет отторжения клеток и иммунных осложнений, но данный метод не всегда эффективен. Аллотрансплантация эффективна при многих врожденных (анемия Фанкони, тяжелые комбинированные иммунодефициты) и приобретенных (лейкозы, апластическая анемия, миелодиспластический синдром) патологиях крови и кроветворной системы, но требует тщательного отбора донора на предмет гистосовместимости.
Подводим итог
Но в любом случае, трансплантация клеток костного мозга связана со значительным риском для здоровья пациента. Именно поэтому ее проводят исключительно в случае жизненной необходимости.
Современные методики трансплантации костного мозга уже спасли жизни тысяч пациентов с патологиями крови.
Стволовые клетки пуповинной крови впервые были использованы в 1987 году, и сегодня эти методики спасли уже более 10 тысяч больных. При этом развиваются банки стволовых клеток пуповинной крови, ведь ее можно взять не более 100 мл и всего лишь один раз. В замороженном виде клетки сохраняют жизнеспособность в течение 20 лет, и существует возможность подобрать донорскую кровь в таких банках.
Еще одно направление развития трансплантологии стволовых клеток – это фетальная терапия, которая использует клетки эмбрионов. Их источник – абортивный материал. Но это тема совсем другой статьи.
