Локализация и функции мезенхимных стромальных клеток in vivo

Схема иммунной регуляции и терапевтического действия мезенхимных стромальных клеток. Существует несколько механизмов репаративного эффекта. Среди них - дифференциация в эпителиальные клетки, стимулирование иммунных процессов, производство факторов роста и проч. (Тескт и иллюстрация с сайта лаборатории трансплантационной иммунологии Института экспериментальной медицины Чешской академии наук.The Institute of Experimental Medicine, Academy of Sciences of the Czech Republic http://www.iem.cas.cz/research/departments/transplantation-immunology.html)

В статье О.В. Паюшиной из Института биологии развития им. Н.К. Кольцова сделан обзор современных представлений о локализации мезенхимных стромальных клеток (МСК) в организме, механизмах участия этих клеток в регенерационных и кроветворных процессах. МСК присутствуют в большинстве органов и тканей взрослого организма. Свойства и стимуляция дифференцировки МСК определяются их микроокружением (клетки тканей, вещества матрикса, сигнальные молекулы). При различных патологических состояниях организма, при повреждениях или возникновении опухоли встречаемость МСК в крови увеличивается - клетки мигрируют в проблемную зону. Регенерирующий эффект достигается различными механизмами. МСК способны дифференцироваться в клетки поврежденной ткани (хрящевая, костная ткани, клетки миокарда, печени и проч.). Другой механизм репарации реализуется благодаря воздействию МСК на иммунную систему.

С 90-х годов прошлого века отмечается повышенный интерес к исследованиям мезенхимных стромальных клеткок (МСК). Он обусловлен способностью этих клеток дифференцироваться в клетки различных типов и участии в регенерации тканей. Особенности МСК делают их очень перспективными для применения в медицине.

В эмбриогенезе МСК, являясь производными нейроэпителиальных клеток, расселяются по всему организму (печень, селезенка, костный мозг, мышечные фасции и др.). Клетки плодов и новорожденных отличаются повышенной скоростью роста и способностью к делению. Во взрослом организме МСК присутствуют в большинстве органов и тканей. Несмотря на то, что основные свойства МСК из разных локализаций в организме сходны, различия наблюдаются в предрасположенности к дифференцировке в клетки ткани, окружающей данную популяцию МСК. Например, МСК из жировой ткани больше склонны превращаться в адипоциты, чем МСК, взятые из костного мозга.

Еще в 70-х годах прошлого века сформулирована концепция ниши как совокупности локальных условий, поддерживающих стволовую клетку в недифференцированном состоянии. Компонентами ниши МСК являются окружающие клетки, растворимые молекулы и внеклеточный матрикс. Показано, что микроокружение МСК создает условия для определения их дальнейшей «судьбы». Например, стимуляция остеогенной дифференцировки происходит под влиянием молекул, выделяемых остеоцитами (клетки костной ткани) и моноцитами. Очень важным для клинического использования этих мультипотентных клеток является их способность существовать в культуре клеток (т.е. вне организма), сохраняя потенции к дифференцировке. Эффект усиливается при выращивании МСК на внеклеточном матриксе их микроокружения.

Показано участие МСК в репаративных (восстановительных) процессах. При возникновении патологических условий (гипоксия, повреждение мышц, сердечно-сосудистая недостаточность) содержание МСК в крови возрастает. Клетки мигрируют к месту воспалительного процесса. Стимулами, привлекающими МСК, являются вещества, выделяемые клетками поврежденных тканей. Восстановительный эффект действия МСК основан на различных механизмах. Например, МСК способны дифференцироваться непосредственно в клетки поврежденных тканей. Описана дифференцировка МСК в клетки миокарда, легких, почек, кожи, печени. Улучшению состояния ткани может способствовать дифференцировка МСК не только в клетки ткани, но и в клетки стенок сосудов. Таким образом, восстанавливаются кровеносные сосуды поврежденной области. МСК подавляют иммунную систему, воздействуя на различные аспекты иммунного ответа. Другое воздействие связано, напротив, со стимулированием иммунной системы: способствуя продукции антител и размножению лимфоцитов.

Еще одно важное свойство МСК – создавать микроокружение для дифференцировки клеток крови. МСК из костного мозга способны поддерживать размножение (деление) и дифференцировку кроветворных клеток in vitro (вне организма), улучшать восстановление кроветворения у облученных животных, и др.