Современные клеточные технологии и регенеративная медицина

Kazakhstan researchers examined the physiological mechanisms of natural causes hardening of the body, hormonal status, autonomic nervous and vascular system, lipid peroxidation. Hardening of the organism has a restorative effect on the body, increases the tone of the immune and central nervous system, improves circulation, normalizes metabolism. Main principles of carrying out of tempering procedures at children is their carrying out in full health, course and a gradual dosage , systematic and consistent application, necessity of the account of specific features and only at a positive emotional spirit.

Keywords: sickly children, methods of their recovery.

СОВРЕМЕННЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА

Г.Т.Ермуханова, Л.С.Раманкулова

Казахский национальный медицинский университет

Определяется понятие «стволовая клетка»,описываются их виды,перспективы использования этих клеток в регенеративной медицине. Прилагается информация о возможном применении бластоцистов в стоматологии. Проведен ряд исследований на пути поиска новых видов стволовых клеток.

Человеческий организм обладает уникальными возможностями для регенерации. Клетки в тканях нашего тела, таких как кровь, эпителиальные ткани стремительно делятся и постоянно регенерируют на протяжении всей жизни, тогда как в других тканях клетки обновляются более медленно и отвечают только на специфические биологические сигналы. Уникальные клетки, которые являются первоначальными источниками для развития специализированных тканей, обозначены термином «стволовые клетки». Стволовые клетки - это экстраординарные клетки, которые обладают способностью к самоподдержанию и являются источниками для многих дифференцированных типов клеток. В зрелых тканях - это соматические стволовые клетки (adult stem cells, ASCs), которые играют важную роль в гомеостазе и восстановлении тканей. Несмотря на то, что соматические стволовые клетки изучаются на протяжении десятилетий, но только недавние исследования показали, что ASCs обладают поразительными способностями развиваться в разнообразные ткани. Еще более замечательными способностями к развитию обладают эмбриональные стволовые клетки. Эмбриональные стволовые клетки (embryonic stem cells, ESCs) теоретически способны превращаться во все типы тканей организма, что дает большие надежды для понимания механизмов развития человеческого организма и открывает неограниченные

возможности для развития регенераторной медицины [1.2.3].

Исследование стволовых клеток оказывает существенное влияние на жизнь миллионов людей во всем мире. Осознание того, что стволовые клетки открывают новые подходы к терапии многих заболеваний, требует от нас более детального изучения потенциала стволовых клеток. Медицинский и научный интерес к стволовым клеткам основан на желании найти источник новых, здоровых тканей для лечения поврежденных органов. Известно, что некоторые органы, такие как кожа, печень обладают способностью регенерировать самостоятельно при повреждениях, но нет четкого представления, почему и как некоторые ткани обладают данной способность, а у других этот механизм отсутствует. Недавние исследования показали, что стволовые клетки играют в регенерации ключевую роль [4,5,6,7].

Стволовые клетки представляют собой неспециализированные клетки, которые могут дифференцироваться в более зрелые с приобретением в процессе дифференцировки специализированных функций. У человека стволовые клетки идентифицированы во внутреннем клеточном слое эмбриона на стадии бластоцисты (эмбриональные стволовые клетки), в некоторых тканях плода (фетальные стволовые клетки), в пуповине, плаценте, а также в дифференцированных тканях (соматические стволовые клетки). В некоторых органах стволовые клетки, могут являться источником одного и более типов клеток (для примера стволовая клетка нервной ткани может дифференцироваться в нейроны головного мозга, глиальные клетки и астроциты). Подобная трансформация стволовых клеток называется «пластичностью». Общей характеристикой для всех стволовых клеток, независимо от происхождения и источника выделения является то, что они обладают тремя общими свойствами: способность к самоподдержанию в течение длительного времени; отсутствие каких-либо тканеспецифич-ных маркеров, ответственных за выполнение специальных функций; способность к дифференцировке в любые специализированные клетки [8,9].

Эмбриональные стволовые клетки обнаруживаются на самой ранней стадии эмбриогенеза (стадия бластоцисты). Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) начинает делиться через 30 часов от момента оплодотворения и к третьему-четвертому дню эмбрион представляет собой компактный шар, состоящий из 12 или более клеток называемый морулой. Через пять-шесть дней после фертилизации клетки морулы начинают специализироваться, формируя полую клеточную сферу диаметром 150 микрон - бластоцисту. Наружный клеточный слой этой сферы называется трофобластом, скопление клеток внутри сферы - внутренняя клеточная масса. На

этой стадии трофобласт состоит из 70 клеток, и внутренняя клеточная масса содержит около 30 клеток. Клетки внутренней клеточной массы - мультипотентные стволовые клетки или эмбриональные стволовые клетки (embryonic stem cells, ESCs) из которых развиваются основные тканевые листки эмбриона (эктодерма, мезодерма и эндодерма) [10,11,12]. В настоящее время стало возможным выделять эти клетки и культивировать их в виде клеточных линий в лабораторных условиях. Отличительными особенностями эмбриональных стволовых клеток являются их способность к бесконечной пролиферации симметричным делением в лабораторной культуре и способность образования из одной первоначальной стволовой клетки целой линии генетически идентичных стволовых клеток (клоногенность) . Таким образом, эмбриональные стволовые клетки могут использоваться как потенциальный источник клеток для нужд регенераторной медицины. Для более удобного применения эмбриональных стволовых клеток их необходимо дифференцировать в подходящие для трансплантации ткани, что является предметом детального изучения исследователей. В процессе эмбрионального развития и разделения клеток на определенные зародышевые листки, их способность дифференцироваться в различные клеточные типы ограничивается по мере формирования специфических систем организма. Однако эти клетки, которые названы фетальными стволовыми клетками, также могут быть выделены из развивающихся органов и обладают значительными потенциями к регенерации и восстановлению поврежденных тканей.

Фетальные стволовые клетки - это примитивный тип клеток, которые, в конце концов, развиваются в различные органы тела, но исследование фетальной ткани пока было ограничено несколькими типами клеток: нейральные стволовые клетки (включая клетки нервного гребня), гематопоэтические стволовые клетки, клетки-предшественники островковых клеток поджелудочной железы. Нейральные стволовые клетки, которые в большом количестве содержит головной мозг плода, могут быть изолированы и выращены как недифференцированная форма в культуре. Эти тип клетки способны дифференцироваться в три основные типа клеток головного мозга. Эти клетки использовались в моделях болезни Паркинсона у грызунов .Клетки нервного гребня мигрируют из нервной трубки и способны дифференцироваться в различные типы клеток, включая клетки нервов которые иннервируют сердце и стенку кишечника, пигментные клетки кожи (меланоциты), хрящ и кости ли-ца,соединительную ткань в различных частях тела. Печень и кровь плода являются богатым источником гема-топоэтических клеток, которые отвечают за образование разнообразных клеточных элементов крови. Пуповина и плацента, несмотря на то, что они не являются частями плода, также содержат большое число гематопоэтиче-ских стволовых клеток. Перспектива развития тканей из трансплантированных стволовых клеток, была подтверждена развитием современных методик культивирования стволовых клеток человека. Развитие культу-ральных методов и большое число исследований проводящихся в наши дни, дают нам надежду, что ряд изнурительных состояний человека, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона будут однажды излечены путем терапии стволовыми клетками. Однако, как минимум, два больших препятствия стоят на пути к этой цели. Первая трудность - технический барьер. Последний обусловлен сложностями при манипуляциях с клетками и их культурами для воспроизведения и последующих этапов клеточной дифференцировки в необходимые ткани, окончательно не изучена биология стволовых клеток. Другой трудный вопрос - это правовое и этическое регулирование использования стволовых клеток. Так во многих странах законодательно было запрещено проведение исследований и работ, связанных с этими исследованиями на эмбриональных стволовых клетках человека. Регенераторный потенциал у соматических стволовых клеток был обнаружен несколько десятилетий тому назад. Это наглядно демонстрируется на гематопоэтических стволовых клетках, выделенных из тканей взрослого организма и которые являются источником развития всех клеточных элементов крови. Доказано, что стволовые клетки, находящиеся в строме костного мозга участвуют в процессах восстановления поврежденной костной ткани [13].

Соматические стволовые клетки представляют собой относительно недифференцированные клетки, которые способны дифференцироваться в ограниченное число клеточных типов, образующих ткани взрослого организма, например - головной мозг, костный мозг. Источниками соматических стволовых клеток являются костный мозг, периферическая кровь, глаз, головной мозг, скелетная мускулатура, пульпа зуба, печень, кожа, слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, поджелудочная железа. Данный вид клеток поддерживает дифференцировку клеток в тканях на протяжении всей жизни взрослого организма, обладая потенциалом муль-ти- и унипотентного созревания. Ряд исследований показали, что стволовые клетки, выделенные из костного мозга (мезодермальная ткань) могут дифференцироваться в клетки головного мозга (эктодермальные дериваты). С другой стороны, клетки, полученные из ткани головного мозга, могут дифференцироваться в клетки крови и мышечной ткани.

Мезенхимальные стволовые клетки обнаружены в костном мозге человека и других тканях . Наибольший интерес представляют мезенхимальные стволовые клетки, выделенные из костного мозга. Костный мозг состоит из трех основных типов клеток: эндотелиальные клетки, гематопоэтические стволовые клетки, клетки стромы. Ряд исследований наглядно демонстрируют кооперативные взаимодействия между клеточными популяциями. Так например изолированные из костного мозга клетки, являющиеся клетками предшественниками фибробластов (колонииформирующие единицы фибробластов, CFU-F) способны при культивировании формировать остеобласто- и хондробласто-подобные колонии. Длительное культивирование клеток костного мозга обнаружило способность последних к формированию клеток стромы. В свою очередь стромальный компонент костного мозга служит механической поддержкой для дифференцирующихся гематопоэтических клеток. Строма костного мозга также экспрессирует клеточно-сигнальные факторы, которые участвуют в развитии

форменных элементов крови. К настоящему времени опубликовано великое множество научно-практических работ, посвященных теме трансплантации гематопоэтические клеток, но гораздо меньше внимания уделяется трансплантации стромы костного мозга [14].

Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток может применяться для восстановления целостности костей краниофациальной области или регенерации тканей зуба. Наиболее часто необходимость в таком лечении возникает после хирургического вмешательства по поводу злокачественного опухолевого роста, при различных инфекционных, травматических, врожденных заболеваниях приводящих к нарушению формирования костной ткани, а также при системных прогрессирующих заболеваниях костной ткани. До настоящего времени для восстановительного лечения используются аутогенная костная ткань и аллопластические материалы. Одна-ко,несмотря на удобность этих методов, для каждого метода свойственны ограничения, что снижает их универсальное применение. Трансплантация строгальных клеток костного мозга среди которых имеется популяция мезенхимальных стволовых клеток - многообещающий альтернативный подход для реконструкции краниофа-циальных дефектов, обходящий множество ограничений связанных с применением ауто- и аллотрансплантаци-онных методов [15,16].

К настоящему времени большинством исследований выполненных на экспериментальных животных подтверждается эффективность регенеративной терапии с применением стволовых клеток. В свете последних открытий связанных с соматическими стволовыми клетками, было предположено, что и в других твердых тканях полости рта могут также обнаруживаться стволовые клетки. Еще одним потенциальным источником стволовых клеток является пульпа зуба. В процессе эмбрионального развития, взаимодействия между эпителиальными клетками внутреннего эмалевого органа и мезенхимальными клетками зубного сосочка приводят к диф-ференцировки последних в амелобласты и одонтобласты соответственно. В свою очередь амелобласты и одон-тобласты депонируют специализированные минерализованные матрицы - эмаль и дентин. В отличие от костной ткани, однажды сформировавшись, эти матрицы не подвергаются изменениям (ремоделированию) в течении всей жизни. Однако после удаления зуба, повреждения дентина в результате механической и химической травмы, других патологических процессов - происходит формирования репаративного дентина, который представляет собой слабодифференцированный минерализованный матрикс, который служит защитным барьером для пульпы зуба. Наличие данного фенома наводит на мысль, что пульпа зуба является источником стволовых клеток наподобие костного мозга. Действительно, недавние исследования выявили наличие в пульпе клеток с высокой клоногенной и пролиферативной активностью, которые были выделены из пульпы зуба взрослого человека путем ферментативной дезагрегации и названы стволовыми клетками пульпы зуба (dental pulp stem cells, DPSCs), которые in vitro формируют плотные кальцифицированные колонии. Интересно, что DPSCs демонстрируют in vitro более высокую пролиферативную активность по сравнению с BMSCs. Данный вид клеток может пролиферировать и дифференцироваться в дентин-формирующие одонтобласты. Поврежденные одонтоб-ласты могут быть замещены новой генерацией одонтобластов происходящих из стволовых клеток пульпы. При различных физиологических стимуляциях или повреждениях, таких как кариес или оперативные вмешательства, стволовые клетки пульпы начинают активно пролиферировать и дифференцироваться в одонтобласты. Основным морфогенетическим звеном, регулирующим эти процессы является окружающий дентин межклеточный матрикс.

В качестве источника мезенхимальных стволовых клеток мы поддержали идею использования тканей пульпы зуба. Для этого мы брали пульпу интактных временных зубов, удаленных по физиологической смене: временные верхние и нижние моляры. С соблюдением абсолютной стерильности ретроградным путем ткань пульпы была выскоблена из полости зубов и сразу же опускалась в пробирки с раствором Хенкса. В течение 2 часов пробирки были доставлены в лабораторию «Антиген», где после центрифугирования полученная взвесь была высажена на питательную среду. В настоящее время мы находимся на этапе выращивания культуры клеток.

Литература

1.Введение в молекулярную медицину (Под ред. Пальцева М. А.). - М., «Медицина». - 2004. - С. 319-337.

2.Лосев Ф.Ф., Воложин А.И., Татаренко-Козьмина Т.Ю. и др. Стромальные мезенхимальные клетки - источник создания костной ткани для повышения эффективности дентальной имплантации // Росс. вестн. дент. имплантол. - 2005. - № 1/2 (9/10). - С.38-43.

3.Смолянинов А.Б. Клеточная медицина: концепция ее развития // Клинич. патофиз. - 2004. - N 1. - С. 10-18.

4.Смолянинов А.Б., Иорданишвили А.К., Кириллов Д.А. и др. Комплексная терапия хронического генерализованного парадонтита и периимплантита с применением мобилизированных аутологичных стволовых клеток // «Проблемы геронтологии и гериатрии - 2006». Материалы III региональной научно-практической конференции РАН в Северо-Западном Федеральном округе. - Сыктывкар, 2006. - C.21-22.

5.Смолянинов А.Б., Иорданишвили А.К., Кириллов Д.А. и др. Способ прогнозирования течения парадонти-та и периимплантита на основе динамики количества стволовых клеток // «Проблемы геронтологии и гериатрии - 2006». Материалы III региональной научно-практической конференции РАН в Северо-Западном Федеральном округе. - Сыктывкар, 2006. - C.22-23.

6.Adachi N., Sato K., Usas A. et al. Muscle derived, cell based ex vivo gene therapy for treatment of full thickness articular cartilage defects // J. Rheumatol. - 2002. - № 29. - P.1920-1930.

7.Alison M.R., Poulsom R., Jeffery R. et al. Hepatocytes from non-hepatic adult stem cells // Nature. - 2000. - № 406. - P.257.

8.Bianco P., Costantini M., Dearden L.C., Bonucci E. Alkaline phosphatase positive precursors of adipocytes in the human bone marrow // Br. J. Haematol. - 1988. - № 68. - P.401-403.

9.Bianco P., Robey P.G. Bone Marrow Stromal Stem Cells // J. Clin. Invest. - 2000. - № 105 (12). - P.1663-8.

10.Bianco P., Robey P.G. Stem cells in tissue engineering // Nature. - 2001. - № 414 (6859). - P.118-21.

11.Bjornson C.R., Rietze R.L., Reynolds B.A. et al. Turning brain into blood: a hematopoietic fate adopted by adult neural stem cells in vivo // Science. - 1999. - № 22. - Vol. 283 (5401). - P.534-7.

12.Bosch P., Musgrave D.S., Lee J.Y. et al. Osteoprogenitor cells within skeletal muscle // J. Orthop. Res. - 2000. -№ 18. - P.933-944.

13.Brighton C.T., Lorich D.G., Kupcha R. et al. The pericyte as a possible osteoblast progenitor cell // Clin. Orthop. - 1992. - № 275. - P.287-299.

14.Bruder S.P., Jaiswal N., Haynesworth S.E. Growth kinetics, self-renewal, and the osteogenic potential of purified human mesenchymal stem cells during extensive subcultivation and following cryopreservation // J. Cell Biochem. - 1997. - № 64(2). - P.278-94.

15.Bruder S.P., Kraus K.H., Goldberg V.M., Kadiyala S. The effect of implants loaded with autologous mesenchymal stem cells on the healing of canine segmental bone defects // J. Bone Joint. Surg. Am. - 1998. - № 80(7). -P.985-96.

16.Buurma B., Gu K., Rutherford R. // B. Eur. J. Oral Sci. - 1999.

Замаеты жасушалык технологиялар жэне регенеративт1 медицина

Г.Т.Ермуханова, Л.С.Раманкулова Жасушалык технологиялардьщ непзп,олардын тYрлерi,регенеративтi медицинада колдану MyMK^iKTepi аныкталган. Оларды стоматологияда колдану туралы айтылган. Бластоцистарды колдануынын жана жолдары iзденуде.

Modern cellular technologies and regenerative medicine

Ermuchanova G.T., Ramanculova L.S. The concept is defined «a deckman cage », their kinds, prospects of use of these cages in regenerative medicine are described. The information on possible application a deckman cage in stomatology is applied. A number of researches on a way of search of new kinds of deckman cages is spent.

ОСОБЕННОСТИ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕРПИИ ПРИ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ В

ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ

Нурманова Г. Б.

«Областной кардиологический центр»управления здравоохранения Западно-Казахстанской области

Рациональное лечение артериальной гипертензии в пожилом возрасте остается открытым вопросом в современной медицине. Множество новых препаратов при артериальной гипертензии не решило проблему, а только усугубило ее. Есть великолепное правило рациональной фармакотерапии: «От слабого к сильному, от простого к сложному, от короткого к длинному». К сожалению, правило не всегда соблюдается.

Несмотря на достигнутые успехи в диагностике и лечении артериальной гипертензии, проблема лечения до сих пор остается актуальной, особенно в гериатрии. В пожилом и старческом возрасте данная патология является основным фактором риска развития ОНМК, сердечной недостаточности, а также ИБС, почечной недостаточности, атеросклероза периферических сосудов и т.д. Поэтому рациональное лечение остается открытым вопросом в современной медицине. Множество новых препаратов при артериальной гипертензии не решило проблему, а только усугубило ее. Есть великолепное правило рациональной фармакотерапии: «От слабого к сильному, от простого к сложному, от короткого к длительному». К сожалению, правило не всегда соблюдаются.

Медикаментозная терапия поздних форм артериальной гипертензии независимо от причин ее развития должна быть очень осторожной и обоснованной.

Не секрет, что снижение артериального давления должно быть плавным, медленным, по возможности, достигающим возрастной нормы. Резкое снижение артериального давления при возрастных изменениях в сосудах (атеросклероз, снижение эластичности и тонуса, пульсового кровенаполнения и т.д.) приводит к нарушению кровоснабжения жизненно важных органов. Ответственность за развитие церебральной, коронарной, почечной недостаточности после проведенной фармакотерапии, которая кажется адекватной на первый взгляд, целиком и полностью ляжет на врача, поспешившего резко снизить артериальное давление.

Необходимо учитывать, что стареющий организм подвержен опасности перепадов давления и возможно толерантен к назначаемым препаратам, а может быть, наоборот, чувствителен к назначаемым препаратам. По-