Кръвните стволови клетки в костния мозък гарантират, че тялото ни съдържа зрели кръвни клетки
Характерна особеност на всички стволови клетки е способността им да се самообновяват. Но как те поддържат този свой потенциал през целия си живот? Учени от немският център за изследване на рака (DKFZ) и Хайделбергския институт за изследване на стволови клетки и експериментална медицина (HI-STEM) са открили, че клетките в т.н. „ниша на стволовите клетки“ са отговорни за произвеждането на клетки, които стимулират кръвните стволови клетки и по този начин поддържат тяхната способност за самообновяване, пише eurekalert.org. По време на стареенето обаче произвеждането и стимулирането на клетките спира и стволовите клетки в кръвта започнат да стареят.
През целия живот кръвните стволови клетки в костния мозък гарантират, че тялото ни е адекватно снабдено със зрели кръвни клетки. Ако в момента няма нужда от попълване на клетките, кръвните стволови клетки остават в т.н. дълбок сън, за да се предпазят от увреждане на генома, което може да доведе до рак. Загубата на кръв, инфекциите и възпаленията действат като будилник, при който кръвните стволови клетки незабавно започват да се делят и да произвеждат нови клетки – например, за да осигурят имунни клетки за борба с вирусите или да компенсират загубата на червени кръвни клетки или тромбоцити. С всяко клетъчно делене стволовите клетки винаги се регенерират. Това учените наричат самообновяване.
„Латентността е предпоставката за тази уникална способност на стволовите клетки“, обяснява Андрей Тръмп, експерт по стволови клетки в DKFZ и HI-STEM. Почти неограниченият капацитет за самообновяване се счита за ключово свойство на много редките стволови клетки, които играят централна роля в поддържането и възстановяването на тъканите и органите. Раковите клетки обаче също притежават тази способност. Те или произлизат директно от стволови клетки, или придобиват тази способност чрез генетична модификация. „Без самообновяване няма рак“, обобщава Тръмп.
Екип от изследователи, ръководен от Андрей Тръмп, се опитва да разбере кои молекулярни сигнали контролират способността за самообновяване. В настоящите си анализи те откриват, че при мишки, спящите кръвни стволови клетки носят големи количества рецепторен протеин неогенин-1 (Neo-1) на повърхността си. За разлика от това, други кръвни клетки не произвеждат този рецептор. По-нататъшни проучвания разкриват, че Neo-1 е ключова молекула за самообновяване: ако изследователите генетично изключат рецептора при мишки, стволовите клетки вече не спят, като по този начин губят способността си да се самообновяват и хемопоетичната система на животните се изтощава преждевременно.
Neo-1 е рецептор, който позволява на стволовите клетки да приемат външни сигнали. Но откъде идват тези важни сигнали, които са от съществено значение за способността за самообновяване? Изследователите идентифицират сигналната молекула нетрин-1 като свързващ партньор и активатор на Neo-1 рецептора. Нетрин-1 се произвежда от ендотелните клетки, които подреждат фините кръвоносни съдове в костния мозък. „Генетично избихме нетрин-1 в нишата на стволовите клетки на костния мозък на мишка. След това кръвните стволови клетки загубиха способността да се самообновяват. За разлика от това, когато производството на нетрин-1 беше експериментално увеличено, те бяха в покой“ казва Саймън Рендерс, първият автор на изследването.
Учените наричат структурите в непосредствена близост до стволови клетки като ниша на стволови клетки. Нишата може да се състои от клетъчни и неклетъчни компоненти и оказва голямо влияние върху функциите и съдбата на кръвните стволови клетки. Клетките, съдържащи нетрин-1 на кръвните капиляри, също са част от нишата. „Нашите резултати потвърждават централната роля на нишата на стволовите клетки за функцията на стволовите клетки и по този начин за регенеративния капацитет и здравето на нашето тяло“, обяснява Тръмп.
Изчерпването на хемопоетичната система също може да бъде проследено при животните: С възрастта костният мозък променя структурата си и малките кръвоносни съдове се дегенерират. Използвайки по-възрастни мишки, учените успяха да покажат, че това е придружено от загуба на нетрин-1. Кръвните стволови клетки първоначално се опитват да компенсират тази липса на своя важен генератор на сигнали, като увеличават образуването на Neo-1. С увеличаване на възрастта обаче тази компенсация вече не е достатъчна и хемопоетичната система все повече губи способността си за самообновяване. Резултатът от тези промени е все по-слабата имунна система в напреднала възраст.
