стволовите клетки

Що за звяр е тази „стволова клетка“? Къде живее? С какво се храни? Какво я кара да бъде „активна“? На тези и множество други въпроси ще отговорим сега:

Факт 1

Понятието „стволова клетка“ било въведено за първи път в науката от Александър Максимов стволови клеткиизключителния руски учен Александър Александрович Максимов още през 1908 година, за да обясни механизма на бързото самообновяване на клетките на кръвта. Той излязъл с нова теория за кръвотворението на събранието на хематолозите в Берлин. Именно тази година може по право да се счита за начало на историята на развитието на изследванията на стволовите клетки.

ФАКТ №2

Стволовите клетки („stem cell“) са уникален тип незрели клетки, които се явяват прародители на всички клетки и тъкани на нашия организъм.

С тях започва всичко. В смисъл всеки организъм. Стволовите клетки се появяват в момента на сливането на яйцеклетката и сперматозоида. При това се образуват стволовите клетки-родоначалници, от които по-нататък се формират всички органи на ембриона, а също така и всички тъкани около него. Стволовите клетки се делят бързо и растат, но не съзряват (не придобиват тъканова специализация).

Основното им свойство е способността да създават клетки за всяка тъкан и всеки орган на човека. Това означава, че в нас са заложени процесите на самовъзстановяване и регенерация от рождение.

В процеса на вътреутробното развитие на плода голяма част от стволовите клетки бързо се увеличават като количество, давайки огромно разнообразие от клетки клонинги. Всеки клонинг представлява съвкупност от клетки, произлезли от един прародител (една клетка). Затова клетките на всеки клонинг (една клетка = една тъкан), под въздействието на определени фактори, съзряват, придобиват окончателно спецификата на дадена тъкан или орган и постепенно губят способността си за неудържимо делене и самоподдържане, преминавайки през цикъла на развитие от плуропотеност през мултипотентност до унипотентност (вижте подробнно по-долу). По този начин се формират всички тъкани и органи на нашия организъм: кожа, мускули, кости, съдове и т.н. Въпреки това, една част от стволовите клетки се съхраняват практически във всички тъкани след раждане и до дълбока старост. Само че това са „прародители“ в спящо състояние.

За да внесем повече яснота, ще разгледаме някои основни понятия:

Тотипотентни стволови клетки(от лат. –всемогъщи) – това са първите клетки, образували се след деленето на оплодената яйцеклетка от първия до петия ден. При присаждане на тотипотентна клетка в майчиния организъм от нея може да се развие нов пълноценен зародиш и всички окръжаващи го тъкани.

Плурипотентни стволови клетки – клетки, изолирани от вътрешната клетъчна маса на бластоциста някъде от шестия до тринадесетия ден след оплождане. В процеса на ембрионално развитие тези клетки дават началото на всички видове човешки клетки.

Мултипотентни стволови клетки – клетки с по-нисък, в сравнение с плурипотентните, „диференцировъчен потенциал“ – те могат да дават начало на по-малко количество различни видове специализирани клетки. Такива клетки има и при ембриона, и при възрастния човек.

Унипотентни стволови клетки – стволови клетки, които могат да се диференцират само в един тип специализирани клетки (тоест, способни са да създават клетки само на една тъкан).

видове стволови клетки

В процеса на съзряване тотипотентните клетки става плурипотентни, плурипотентните се преобразуват в мултипотентни, мултипотентните в унипотентни, а унипотентните преминават в клас прогениторни клетки, които вече не са стволови клетки и са с ограничен потенциал.

ФАКТ №3

красива женаСтволовите клетки имат уникален „бавен“ метаболизъм (обмяна на веществата). Метаболизмът е съвкупност от химически реакции, протичащи в живите клетки и обезпечаващи организма с вещества и енергия за неговата жизнедеятелност, растеж и размножаване. Подобна бавна обмяна на веществата позволява на стволовите клетки да се намират в „спящо“ състояние, в резерва и да съставят така наречения неприкосновен запас, използван само в определени моменти и неблагоприятни ситуации (травми, болести, стрес и т.н.).

За разлика от останалите клетки на нашия организъм, стволовите клетки не използват кислород (явяват се анаеробни) и затова синтезират малко енергия, макар да имат всички органели (като митохондрии, рибозоми, лизозоми, ендоплазмен ретикулум, и т.н. .), необходими за протичането на кислородозависимите процеси.

Свързано е с това, че в стволовите клетки в голямо количество се произвежда специален протеин, който блокира кислородозависимите процеси при синтеза на енергия. При съзряване и окончателно диференциране стволовите клетки стават „възрастни“ клетки на органи и тъкани на нашия организъм, а белтъкът става все по-малко. В зрелите клетки започват да преобладават аеробните, тоест кислородозависимите процеси.

При всяка травма на тъканите на първо време се нарушава кръвообращението, следователно доставката на кислород в района е повредена. Страдат и загиват първо зрелите клетки, на които им е необходим кислород за поддържане на живота. В същото време в района на травмата се „събуждат“ независимите от кислорода стволови клетки, които започват процеса на възстановяване.

ФАКТ №4

Стволовите клетки могат да пътуват по организма на значителни разстояния, използвайки естествените транспортни пътища на организма (кръвта и лимфите). Попадайки на чужда територия, стволовата клетка се чувства комфортно и дава многочислено потомство клетки, свойствени на дадения орган или тъкан.

Нормалните клетки на организма на човек могат да живеят и работят само в обкръжението на себеподобни и само в онзи орган или тъкан, към които са принадлежали в началото. Ако такава клетка случайно се заблуди и попадне в несвойствено за нея обкръжение, то неименуемо загива, при това не от ръката на негостоприемните съседи – включва се нейната собствена вътрешна програма за самоунищожение.

ФАКТ №5

Стволовите клетки на ембриона са необходими за бързия му растеж, а при възрастния човек за физиологическа регенерация, тоест за обновяване на старите клетки (чиято гибел протича постоянно в процеса на живот): например, клетките на кожата се обновяват със скорост 100 000 в минута или 144 млн. за денонощие. А за възстановяване след травма или болест те оказват спешна помощ на попадналия в беда орган.

В регенерацията на органи и тъкани участват два типа стволови клетки – специализирани тъканни (дават начало на клетки само от този тип тъкан, в който се намират) и универсални (например, стволови клетки от костен мозък или от мастна тъкан).

В такива случаи стволовите клетки се „събуждат“, активират се и мигрират в района на повредената тъкан за осъществяване на възстановителни процеси. При това всяка стволова клетка се дели, в резултат на което се образуват две нови клетки. Една от тях заспива отново, съхранявайки всички присъщи й свойства и обезпечавайки поддържането на резерва на стволовите клетки (свойството на самоподдържането), а другата почва да се дели много пъти, постепенно съзрявайки, обновявайки се и лекувайки увредената тъкан.

Процесът на делене на стволовите клетки често се регулира от организма, като скоростта се определя от мащабите на загубите на клетки на един или друг орган. След като плътността на клетките в повредената зона е възстановена, деленето се прекратява под действието на стоп-сигнал (това е явлението контактно инхибиране) и се възобновява едва тогава, когато количеството клетки в органа отново намалеят.

ФАКТ №6

Обикновените клетки на човешкия организъм не могат да се размножават безкрайно. Някои (например нервните и мускулните клетки) изобщо не се делят, други се делят ограничен брой пъти. За повечето стволови клетки такива ограничения не съществуват или ако съществуват, има голям брой възможни деления.

През 1961 година американският биолог Леонард Хейфлик установил, че клетките на човешкия организъм не могат да се делят безкрайно. Максималното възможно количество деления средно съставлявало 50 ± 10. Това число получило името „предел на Хейфлик“.

Броят деления започва в ембрионалния период. Когато лимитът се изчерпа, настъпва старене на клетките и организма като цяло. Причината за ограниченото число деления е особеността на копиране на ДНК. Всеки път когато клетката се дели, тя не се копира напълно, малък фрагмент от краищата на хромозомите се губи. Отначало се губят участъци, които не са важни за клетъчната информация. Тези окончания на хромозомите се наричат теломери. С всяко делене дължината на теломерите намалява. И когато теломерите „привършват“ и възникне опасност от загуба на фрагменти ДНК, носещи смислена информация за клетките, деленето се прекратява.

За ембрионалните, раковите, стволовите и половите клетки такава опасност не съществува, защото след всяко делене произхожда компенсация на загубите: специален ензим теломераза (открит през 1985 година) достроява теломерите до изходната им дължина.

Интересен е фактът, че с възрастта броят на стволовите клетки в организма намалява. При новороденото една стволова клетка се среща на 10 хиляди, на 20-25 години – 1 на 100 хиляди, на 30 – 1 на 300 хиляди. На 50-годишна възраст в организма вече е останала 1 стволова клетка на 500 хиляди. Намаляването на запаса на стволови клетки вследствие на стареене или заболяване лишава организма от възможностите на самовъзстановяването. Затова жизнената дейност на някои органи намалява.

Резултатите от съвременните научни изследвания говорят за това, че първо се изтощава запаса от стволови клетки на костния мозък, докато резервът на клетки от мастната тъкан е много по-голям.

ФАКТ №7

видове стволови клетки

Съществуват множество класификаци на стволовите клетки, като основните са:

Според източника, стволовите клетки могат да се разделят на 2 големи групи:

  • Ембрионални стволови клетки – клетки на ембриона (4-7 ден на развитие), които се отделят от абортивния материал. Тези клетки могат да дават популация на клетки от всеки вид тъкан. Могат да предизвикат рак, освен това учените все още не са открили как да ги контролират при въвеждането им в организъм на възрастен, затова използването им е забранено от законодателството.

  • Фетални стволови клетки — клетки на органи и тъкани, развиващи се в ембриона между 9-та и 12-та седмица от развитието.

Стволовите тъканни клетки на възрастен човек се намират в тъканите на кожата, черния дроб, панкреаса, далака, нервите, мускулите, мастната тъкан, костния и главния мозък, пулпата, космените фоликули, както и в ретината и роговицата и т.н. Тези стволови клетки могат да се трансформират в клетки от всякакъв тип, те са мултипотентни. Но тяхното преобразуване е ограничено от обкръжението, в което се намират. Например, попадайки в мускулната тъкан, такава стволова клетка създава нови мускулни клетки, в мастната – създава съответно мастни клетки.

Условно, стволовите клетки на възрастен човек могат да се разделят на:

– Хомеопатични (кръвотворни) стволови клетки – образуват цялото разнообразие кръвни клетки, определящи имунитета, борещи се с инфекциите, пренасящи кислород и участващи в процеса на съсирване на кръвта.

– Мезенхимни (стромални) стволови клетки – способни са да формират клетките на практически всички известни „твърди“ и меки тъкани на човека.

Очаквайте още любопитни подробности във втората част на „Интересни факти за стволовите клетки“.