Поиск Кабинет

Миосателлитоциты – камбиальный резерв поперечнополосатой мышечной ткани

Гены & Клетки: Том IX, №1, 2014г., стр.: 6-14

 

Авторы

Одинцова И.А., Чепурненко М.Н., Комарова А.С.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Обзор посвящен клеточным источникам гистогенеза и регенерации поперечнополосатой скелетной мышечной ткани. Отражена неоднородность камбиальных клеток этой ткани и важная роль микроокружения для обеспечения их активации, пролиферации, дифференцировки и специализации. Рассматриваются вопросы миосателлитоцитогенеза в ходе эмбрионального и постнатального развития. Приводятся сведения о молекулярных маркерах миосателли-тоцитов и некоторых других тканевых элементов. Дискутируются вопросы о немиогенных источниках гистогенеза скелетной мышечной ткани. Подчеркивается актуальность изучения камбиального клеточного резерва для разработки эффективных способов лечения миодистрофий. Анализ экспериментального материала целесообразно проводить с учетом фундаментальных теоретических положений о закономерностях гистогенеза, клеточных дифферонах, учения о стволовых клетках.

В последние годы возрос интерес исследователей к изучению камбиальных свойств скелетной мышечной ткани. Свидетельством этого служат многочисленные публикации, в том числе обзорного характера, о клеточных источниках ее гистогенеза и регенерации [1-6]. Исследования в указанной области приобретают особую значимость при разработке и внедрении в клиническую практику методов клеточной терапии мышечных дистрофий, а также других заболеваний, связанных с патологией скелетных мышц [7-13]. В настоящее время собран большой фактический материал по развитию мышечной ткани соматического типа в физиологических и экспериментальных условиях, а также при различной патологии [14-21].

Основным источником физиологической и репа-ративной регенерации скелетной мышечной ткани являются миосателлитоциты, представляющие собой перспективный материал для разработки методов клеточной терапии ряда мышечных заболеваний. Следует отметить, что в 30-40 гг. прошлого столетия, еще до появления первой публикации А. Мауро о миосателлитоцитах, отечественный гистолог-эволюционист Н.Г. Хлопин на основе собственных научных наблюдений высказывал предположение о функциональном различии ядер в составе мышечных волокон (МВ) [22]. До сих пор нет единства взглядов на природу миогенных клеток, не описана последовательность ультраструктурных изменений

в ходе их развития и дифференцировки [15]. Имеются трудности в оценке некоторых фактов, связанные с различными подходами исследователей к трактовке ряда терминов, таких, например, как «стволовая клетка», «камбиальная клетка», «клеточный дифферон» и др. Исследователи продолжают поиск и разработку способов повышения эффективности клеточной терапии мышечных заболеваний, но для этого еще предстоит уточнить целый ряд ключевых вопросов [23-26].

Локализация, микроокружение и неоднородность миосателлитоцитов

Известно, что миосателлитоциты, впервые описанные А. Мауро у амфибий (1961), присутствуют во всех типах скелетных мышечных волокон и располагаются между сарколеммой мышечного волокна и базальной мембраной, в периферических углублениях миосимпластов [1, 27-29]. Имеются сведения, что почти одновременно с А. Мауро другой исследователь - Б. Кац - обнаружил эти клетки в интрафузальных мышечных волокнах, находящихся в составе мышечных веретен [5, 30, 32]. Оба ученых назвали новые клетки одинаково - клетками-сателлитами (спутниковыми клетками) [31, 32]. Согласно современной гистологической номенклатуре, это миосателлитоциты. Считают, что расположение миосателлитоцитов под базальной мембраной МВ играет важную роль в поддержании их пролиферативного покоя. По длине МВ миосателлитоциты распределены неравномерно: обнаружены места наибольшей концентрации этих клеток. Отмечается частое расположение миоса-теллитоцитов вблизи нервно-мышечных синапсов, мышечно-сухожильных соединений, кровеносных капилляров [33-35]. Авторы предполагают, что тканевые компоненты, входящие в состав именно этих локусов, могут выделять вещества, обеспечивающие оптимальные условия микроокружения для миосателлитоцитов. Высказывается мнение, что факторы, секретируемые тканевыми компонентами микроокружения, могут контролировать как состояние пролиферативного покоя, так и активацию миосателлитоцитов [36-40]. Имеются данные, что количество коллагена и его пространственная ориентация оказывают влияние на пролиферацию и дифференцировку миосателлитоцитов. При усиленном синтезе коллагена I типа уменьшаются длина новообразованных мышечных трубок и количество ядер в них. Существует также точка зрения, что окружающие мышечное волокно кровеносные капилляры могут служить для скелетной мышечной ткани дополнительным источником клеток-предше-ственниц, которые увеличивают количество миоса-теллитоцитов [5, 33].

У взрослых млекопитающих и человека на долю миосателлитоцитов приходится от 1 до 5% от общего количества ядер мышечного волокна [41]. У молодых животных этот показатель может достигать 30%, но с возрастом он снижается [30, 42, 43]. I. Conboy et al. (2003), основываясь на выявлении Pax7, М-кадгерина и молекулы адгезии нейральных клеток (NCAM), подсчитали количество миосател-литоцитов у людей разных возрастных категорий. Оказалось, что число миосателлитоцитов у пожилых людей было в 2 раза меньше, чем у молодых [44]. В работе F. Tedesco et al. (2010) указано, что в сим-пластах мышечных волокон взрослых животных количество ядер в 6-8 раз превышает этот показатель у молодых животных [45]. Вместе с тем, существует мнение, что количество миосателлитоцитов в течение жизни практически не меняется [46]. Возможно, разные мнения связаны с тем, что этот показатель отличается в разных мышцах.

Во многих работах показано, что миосателлитоциты представляют собой гетерогенную и гетеро-морфную клеточную популяцию, включающую «разные подгруппы», каждая из которых характеризуется особыми функциональными и морфологическими признаками [26, 34, 45, 47-49]. Описаны миоса-теллитоциты как округлой, так и овальной формы, с многочисленными отростками и без них [1, 16, 30, 41]. Размер длинной оси клеток варьирует от 10 до 100 мкм [41]. По ультраструктуре различают клетки первого и второго вида [1, 15, 16]. Клетки первого вида характеризуются электронноплотным ядром, вокруг которого имеется узкий ободок цитоплазмы с единичными органеллами. Ядро клеток второго вида электронносветлое, объем цитоплазмы больше, органеллы немногочисленны, но развиты лучше. Усложнение структуры миосателлитоцита связано с увеличением объема эндоплазматической сети, размера митохондрий, субъединиц пластинчатого комплекса [50-52].

Возрастные изменения скелетной мышечной ткани сопровождаются изменением структурнофункциональных свойств ее тканевых элементов, в том числе и миосателлитоцитов. Выявлено, что у пожилых людей миосателлитоциты характеризуются более высоким уровнем экспрессии TGF-p, который, в частности, индуцирует повышение уровня экспрессии ингибиторов циклинзависимых киназ [44]. Вероятно, это приводит к снижению пролиферативной активности клеток-миосателлитов. В ряде работ представлены сведения о сложных молекулярных механизмах старения миосателлитоцитов [44, 47, 53, 54]. В экспериментах с повреждениями мышц крысы и кролика показано, что миоса-теллитоциты обладают большей устойчивостью к неблагоприятным воздействиям, нежели симпла-стическая часть мышечного волокна [14, 15]. В составе зрелых мышечных волокон миосателлитоци-ты обычно находятся в стадии Go, т.е. митотически инертны [55]. Но они сохраняют способность вступать в митотический цикл (активироваться и пролиферировать) и дифференцироваться, экспрессируя гены мышечно-специфических белков. В пределах одной и той же мышцы миосателлитоциты различаются по пролиферативной активности [42]. Популяция клеток-сателлитов может быть разделена на элементы, которые являются стволовыми клетками и ответственны за самоподдержание, и клетки, которые характеризуются готовностью к быстрому слиянию с симпластом [34]. Имеются сведения, что около 80% миосателлитоцитов участвуют в росте мышечных волокон крыс, инкорпорируясь в состав симпласта, а 20% клеток составляют так называемую резервную популяцию и находятся в фазе G0 [56]. Экспериментальные данные подтверждают мысль о существовании субпопуляций миосател-литоцитов, которые отличаются по длительности митотического цикла, по способности к диффе-ренцировке, по профилю экспрессии молекулярных маркеров [4, 57, 58]. В настоящее время ряд исследований направлены на выявление популяции миосателлитоцитов, которую можно рассматривать в качестве стволовых миогенных клеток [5, 30]. При этом имеется в виду подтверждение их способности к самоподдержанию, в том числе с помощью асимметричных митозов [27, 58]. Длительное сохранение миосателлито-цитов в культуре может сопровождаться либо их дифференцировкой, либо возвращением в состояние, подобное покою, либо гибелью путем апоптоза [28, 59]. Культивирование в обогащенной митоге-ном среде приводит к активации ассоциированных миосателлитоцитов, которые через 30-40 ч начинают делиться [41].

Гипотеза о возможном участии миоядер сим-пластов в регенерации скелетной мышечной ткани обсуждается в ряде работ [1, 15, 60]. Смысл гипотезы заключается в том, что вокруг ядра симпласта формируется цитолемма и происходит сегрегация ядерно-цитоплазматического участка в виде миоса-теллитоцита. Данная гипотеза требует дальнейшей детализации с использованием надежных маркеров, позволяющих проследить судьбу ядерно-саркоплаз-матических территорий.

Исследователи подчеркивают, что изучение ми-осателлитоцитов в состоянии покоя особенно трудно, поскольку выделение этих клеток для целей культивирования неизменно вызывает их активацию [28, 33]. V. Gnocchi et al. (2009) предлагает следующий методический прием для изучения миоса-теллитоцитов. Для поддержания митотически инертного состояния (продолжительностью до 2 ч после умерщвления экспериментальных животных) ассоциированных с мышечными волокнами миосател-литоцитов необходимо предварительно расщеплять мышцы в среде DMEM с добавлением 0,2% колла-геназы I типа, а затем 10 мин фиксировать в 4% растворе параформальдегида на фосфатно-солевом буфере [41].

Таким образом, подавляющее большинство авторов отмечают, что клетки, имеющие локализацию, свойственную миосателлитоцитам, характеризуются как структурным, так и функциональным разнообразием. Не существует единого мнения о том, различаются ли миосателлитоциты, входящие в состав МВ различного гистохимического и функционального типов. Отсутствуют сведения об изменении ультраструктуры этих клеток в возрастном аспекте. Анализ современной литературы свидетельствует, что название клеток - «миосателлитоциты» - отражает лишь их топографию. Возможно, в перспективе будут уточняться сведения о различных субпопуляциях клеток-сателлитов, что позволит внести дополнения в ту часть гистологической номенклатуры, которая касается клеточно-дифферонного состава скелетной мышечной ткани.

Молекулярные маркеры миосателлитоцитов

Иммуноцитохимический метод является одним из основных для идентификации представителей начальных звеньев клеточного дифферона (стволовых клеток и клеток-предшественниц). Число выявляемых в них маркерных белков постоянно возрастает [60-63]. Но, как справедливо замечает Д.Э. Коржевский и соавт. (2010), роль некоторых из них остается пока невыясненной, а степень надежности новых молекулярных маркеров зачастую является дискуссионной [61]. Подчеркивается, что многообразие дифференцировочных маркеров кле-ток-предшественниц, противоречивость результатов применения различных антител создают серьезные трудности в выборе оптимального набора информативных методов, необходимых для оценки активации, пролиферации и дифференцировочных потенций стволовых, «полустволовых» и частично коммитиро-ванных клеток.

К настоящему времени обнаружены молекулярные маркеры для идентификации миосателлитоци-тов, но подавляющее большинство исследователей сходится во мнении, что эти клетки имеют определенные различия в их экспрессии [64-66]. Фактор транскрипции с парным доменом Pax7 представляет собой широко используемый маркер миосател-литоцитов у многих видов позвоночных (от рыб до человека). Считается, что Pax7 имеет определяющее значение для выявления миосателлитоцитов [5, 35]. Однако недавно показано, что эти клетки присутствуют в МВ молодых Рах7-мутантных мышей, но с течением времени погибают, свидетельствуя о том, что Pax7 «необходим для выживания» клеток-миосателлитов. В некоторых миосателли-тоцитах обнаружена экспрессия фактора Pax3. На основе анализа скелетной мышечной ткани мышей с двойной Pax3/Pax7 мутацией высказано предположение, что Pax3 и Pax7 необходимы для выявления всех миогенных стволовых клеток [33]. Существует мнение о том, что Рах7+-клетки - это миосателлитоциты, а Рах3 + -клетки - миобласты [42]. Имеются указания на то, что миосателлитоциты различаются между собой по экспрессии CD34 и Myf5 [58, 60]. Существует небольшое количество миосателлитоци-тов, которые не экспрессируют ни один из упомянутых факторов, что дает некоторым исследователям основание считать их стволовыми клетками, а не клетками, коммитированными в миогенном направлении [58].

В работе J. Anderson (2006) показано, что изолированные миосателлитоциты имеют следующий профиль экспрессии генов: Pax7+/CD34+/CD45-/ Sca-1-. Автор указывает, что те же маркеры имеют и некоторые гемопоэтические клеточные линии; высказывается предположение о возможности их миогенной дифференцировки [57]. V. Gnocchi et al. (2009) предлагает использовать в качестве молекулярных маркеров покоящихся миосателлитоци-тов у мышей Pax7, М-кадгерин и CD34, синдекан 3 и 4; FoxK1 (ранее известный как ядерный фактор миоцитов); Sox8, Sox15, антитело SM/C2.6, каве-олин-1, интегрин а7, рецептор кальцитонина (CTR) [41]. Для активированных миосателлитоцитов также характерна экспрессия Myf-5, MyoD, Jagged-1, миогенина. И для покоящихся, и для активированных клеток характерны MNF, Pax7, c-met, NCAM, синдекан-4, кавеолин-1, интегрин а7, CTR, эме-рин, ламин А/С. В настоящее время установлены гены, продукты которых непосредственно влияют на пролиферацию миосателлитоцитов [67, 68]. K. Yamanouchi et al. (2007) выявили, что у жвачных животных пролиферирующие миосателлитоциты экспрессируют десмин. Эта исследовательская группа предлагает использовать десмин для выявления делящихся миосателлитоцитов у млекопитающих и птиц [59]. Существует мнение, что экспрессия Myf5 отражает лишь степень активности миосателлитоцитов, а не направление их дифференцировки, за которую отвечает MyoD [34]. При недостатке MyoD пролиферативная активность миосателлитоцитов снижается, а переход к дифференцировке отсрочен по времени. Y. Chen et al. (2005) указывает, что первичный миогенный регуляторный фактор MyoD стимулирует переход миосателлитоцитов в миобласты, а вторичные ми-огенные регуляторные факторы (миогенин и MRF-4) регулируют образование мышечных трубок и МВ [56]. В таблице1 приведены основные маркеры миосателлитоцитов.

Таким образом, анализ публикаций показал, что в отношении ряда молекулярных маркеров сведения различных авторов расходятся. Возможно, это связано с выбором различных экспериментальных животных, их возрастом, функциональным и гистохимическим типом МВ, конкретными условиями анализа in vivo или in vitro и т.п. Данные, касающиеся человека, не всегда аналогичны тем, что получены от животных. Тщательное изучение роли молекулярных маркеров, определение точного профиля экспрессии генов для миосателлитоцитов обеспечит дальнейшее понимание процессов, связанных с их функционированием. Продолжение комплексных исследований позволит выявить новые современные способы регуляции количества и активности миосателлитоцитов, что будет способствовать разработке методов лечения ряда заболеваний скелетных мышц.

Источники образования миосателлитоцитов

В своей работе А. Мауро предположил несколько вариантов возникновения этих клеток [31]. Первый - клетки-сателлиты «возникают из ядер» поврежденного миосимпласта путем «накопления цитоплазмы». Второй - миосателлитоциты - это «бездействующие миобласты», способные «повторять эмбриональное развитие» при восстановлении поврежденного мышечного волокна. Третья его гипотеза подразумевает, что это «блуждающие клетки», которые способны мигрировать через сарколемму и встраиваться в состав мышечного волокна.

Имеющиеся в настоящее время фактические экспериментальные материалы свидетельствуют, что в ходе гистогенеза скелетной мышечной ткани формирующиеся миосателлитоциты проходят через ряд последовательных структурно-метаболических стадий [15, 23, 49, 70, 71]. Исходные стволовые клетки миотома мигрируют в закладку скелетной мышцы, где клеточный материал представлен «по-лустволовыми» клетками промиобластами. Промио-бласты составляют пролиферативный пул скелетной мышечной ткани и находятся в состоянии синтеза ДНК или в пресинтетическом периоде очередного митотического цикла. Из части промиобластов после серии митотических циклов формируются инициальные миобласты. Последние относятся к более дифференцированной части клеточного материала закладки скелетной мышечной ткани [15, 72]. Инициальные миобласты путем присоединения ранних постмитотических миобластов формируют сим-пласты. На первом этапе миогенеза число центров формирования симпластов определяется числом инициальных миобластов, в которых произошла репрессия синтеза ДНК и была начата продукция специфических мышечных белков. Со стадии мышечных трубок возле предшествующей генерации симпла-стов закладываются новые симпластические центры из промиоцитов, т.е. клеток, находящихся в состоянии пролиферативного покоя. Промиоциты способны воспринимать экзогенные стимулы дифференциров-ки, они служат источником развития новых симпла-стов и миосателлитоцитов. Формирование новых МВ идет параллельно с созреванием миосателлито-цитов. Последние возникают из промиоцитов путем преобразования ультраструктуры ядра и цитоплазмы. Таким образом, в миогенезе путем дивергентной дифференцировки стволовых клеток возникают два взаимодействующих между собой дифферона - клеточный и симпластический, которые в целом определяют камбиальные свойства мышечной ткани соматического типа у позвоночных [1, 16, 70]. Согласно данным Р.К. Данилова (2008), линия диф-ференцировки миосателлитоцитов в эмбриональном гистогенезе выглядит следующим образом: стволовая клетка миотома - промиобласт - постмитотический промиобласт - промиоцит - миосателлитоцит [15].

На ранних этапах гистогенеза (миобластическая и миосимпластическая стадии) миосателлитоциты не обнаруживаются [1, 14]. Первые миосателлито-циты выявляются на стадии поздних мышечных трубок, когда формируется базальная мембрана сарколеммы [41]. В оригинальной работе N. Figeac et al. (2007) продемонстрировано, что популяция клеток из центрального отдела дермомиотома цыплят дает начало как эмбриональным прогениторным мышечным клеткам, так и большинству (а, возможно, и всем) миосателлитоцитам [33]. В составе миотомов у мышей обнаружены Pax3+/Pax7 + -клетки [73]. Они сохраняются в мышечной ткани в течение всего эмбриогенеза и, по мнению авторов, представляют собой резидентные мышечные прогениторные клетки. Дальнейшие наблюдения показали, что эти клетки в составе сформированной мышцы занимают положение миосателлитоцитов [50, 73].

Миогенез характеризуется последовательной экспрессией факторов миогенной регуляции, в том числе Myf-5, MyoD, миогенина и MRF-4. При активации миосателлитоцитов быстрее всего инициируется MyoD. Активированные миосателлитоциты быстро индуцируют экспрессию MyoD наравне с другими генами, специфическими для мышечной ткани и маркерами, обычными для различных пролиферирующих клеток [41, 74, 75]. И покоящиеся миосателлитоциты, и пролиферирующие миобласты характеризуются экспрессией фактора Рах7, но по мере дифференцировки экспрессия Рах7 быстро снижается [76, 77]. Когда они окончательно дифференцируются с образованием мышечных трубок, начинается экспрессия сократительного белка миозина и включение его в состав саркомеров. Десмин (белок промежуточных филаментов) - еще один маркер, который используется для определения клеток с миогенными свойствами, тем не менее, его экспрессия остается спорной у некоторых видов позвоночных [45, 59]. Возможный молекулярный профиль тканевых элементов, отражающих гистогенез скелетной мышечной ткани, представлен в таблице 2.

Эксперименты по трансплантации миобластов, образующихся из миосателлитоцитов, показали возможность их последующего слияния с уже существующими или вновь образующимися мышечными волокнами мышей mdx. Трансплантация отдельных МВ в эксперименте на животных показала способность резидентных миосателлитоцитов инициировать регенерацию. При пересадке изолированных мышечных волокон с ассоциированными миосателлито-цитами облученным мышам mdx-nude выяснилось, что миосателлитоцитов, находящихся в составе МВ, было достаточно для регенерации: семь миосател-литоцитов, связанных с одним трансплантированным мышечным волокном, как было обнаружено, образовали более ста новых симпластов, содержащих тысячи ядер [46]. Продемонстрирована способность миосателлитоцитов к самообновлению при трансплантации отдельных МВ с ассоциированными мио-сателлитоцитами от мышей одного вида к мышам другого вида [33]. Показано, что миосателлитоциты донора увеличиваются в объеме для образования новых миосателлитоцитов в организме реципиента, принимая соответствующую анатомическую позицию, экспрессируя соответствующие биохимические маркеры и опосредуя последующий регенеративный ответ. Одна из моделей, предлагаемых для объяснения самообновления миосателлитоцитов, основана на асимметричном клеточном делении [80]. Механизм, с помощью которого асимметричное клеточное деление происходит в миосателлитоци-тах, можно объяснить наблюдением, что ассоциированный с плазмолеммой белок Numb делится асимметрично. Обнаружено, что клетки с высокими уровнями экспрессии белка Numb претерпевают дифференцировку, в то время как низкие уровни его экспрессии (и конститутивно активный Notch) приводили к ингибированию дифференцировки. Ключевая роль асимметричного клеточного деления в самообновлении миосателлитоцитов подтверждается результатами исследования, проведенного S. Kuang et al. (2007), показавшего существование двух субпопуляций Pax7 + - миосателлитоцитов в мышечной ткани взрослого организма на основе экспрессии фактора Myf5. Myf5-/Pax7+- миосателлитоциты способствуют в значительной степени самообновлению источника стволовых клеток, тогда как Myf5+/ Рах7+-клетки легко вовлекаются в программу конечной дифференцировки [58]. Следовательно, Myf5-/ Рах7+-миосателлитоциты составляют истинные стволовые клетки скелетной мышечной ткани взрослого организма. При этом показано, что они дают начало Myf5-/Pax7+-клеткам посредством асимметричного клеточного деления. Выявление факта, что миосателлитоциты - это гетерогенная популяция, состоящая из стволовых клеток и коммитированных прогениторных клеток, обеспечивает значительное понимание сути природы миосателлитоцитов и может иметь важное значение для лечения нейро-мы-шечных заболеваний [33, 64, 78, 81].

Определена роль некоторых факторов роста в миогенезе [59, 75]. FGF-1, 2 действуют как ау-токринные и паракринные регуляторы развития. FGF-2 (bFGF) стимулирует пролиферацию миогенных клеток и значительно подавляет их окончательную дифференцировку, что проявляется почти полным отсутствием экспрессии саркомерного миозина. В присутствии FGF-2 образование мышечных трубок заметно подавлялось. С другой стороны, FGF-2 не оказывал влияния на пролиферацию клеток, которую оценивали на 2 и 4 сут. культивирования у представителей жвачных животных. Причина этого неизвестна. IGF-1 стимулирует синтез белка и ингибирует его распад. Экзогенный фактор роста ге-патоцитов (HGF) в сочетании с другими факторами усиливает пролиферацию миобластов, но подавляет их дифференцировку (в зависимости от времени действия и дозы - до полной остановки). В клеточных культурах показано, что макрофаги усиливают пролиферацию миосателлитоцитов, но задерживают их дифференцировку. В пролиферирующих миогенных клетках экспрессируются гены FGF-1, 2, 6, 7. Дифференцирующиеся мышечные элементы (мышечные трубки и молодые МВ) экспрессируют гены FGF-5, 6, 7. Возможно, существуют видовые различия в реакции миосателлитоцитов на факторы роста [66].

Немиогенные источники миосателлитоцитов

Мнение большинства исследователей о развитии миобластов из имеющегося в мышечных волокнах резерва миосателлитоцитов представляется наиболее обоснованным [12, 73, 82]. Наряду с этим имеются данные, свидетельствующие в пользу существования иных, немиогенных источников развития миобластов [3, 81, 83]. Допускают появление миогенных клеток из тканей несомитного происхождения в результате трансдифференцировки или из мультипотентного предшественника [12, 26]. Периодически появляются работы, в которых обосновывается происхождение миосателлитоцитов из гемопоэтических клеток костного мозга [26, 29, 45, 48, 84]. Здесь необходимы тщательные исследования с использованием маркеров для подтверждения этих фактов. В эксперименте, сопровождавшемся внутримышечной инъекцией стволовых клеток костного мозга, показано их участие в процессе диффе-ренцировки поперечнополосатой мышечной ткани у мышей mdx [7]. Авторы считают перспективным дальнейшее исследование стволовых клеток костного мозга как возможного источника регенерации скелетной мышечной ткани. Есть сведения, что при трансплантации СD34+-клеток пуповинной крови человека в ишемизированные конечности мышей помимо ангиогенеза отмечено увеличение числа новообразованных МВ и сделано предположение о миогенной дифференцировке введенных клеток [85]. Также имеются данные о том, что костномозговые клетки с фенотипами c-kit+ (миеломоноци-тарные клетки-предшественницы), CD45-/Sca-1-, а также CD45+/Sca-1+ могут иметь миогенные свойства [42]. Некоторые исследователи призывают воздержаться от применения гемопоэтических клеток костного мозга для лечения мышечных дистрофий [86].

K. Yamanouchi et al. (2007) указывают, что скелетная мышечная ткань содержит несколько типов стволовых клеток, включая миосателлитоциты, а также другие клеточные популяции, которые локализуются в интерстициальном пространстве скелетной мышцы [59]. N. Figeac et al. (2007) отмечают, что в скелетной мышечной ткани есть популяция стволовых клеток, которая «способна мигрировать в мышцу» [33].

В качестве альтернативных источников миосателлитоцитов упоминаются: SP-клетки - клетки «боковой популяции»; клетки MDSC - стволовые клетки, полученные из мышцы (авторы не указывают их тканевую принадлежность); АС133+-клетки (циркулирующие в крови) и стволовые клетки, ассоциированные с кровеносными сосудами (мезоангиобласты и перициты). SP-клетки присутствуют во многих тканях взрослого организма, в том числе в скелетной мышечной, и могут быть получены с помощью метода сортировки флюоресцентно-активированных клеток (FACS). Показано, что у взрослых млекопитающих SP-клетки способны к миогенной дифференцировке in vivo и in vitro при со-культивировании с миобластами [42]. Несколько иные сведения приводят N. Figeac et al. (2007), отмечая, что SP-клетки in vitro не способны проходить миогенную дифферен-цировку, но при внутримышечном введении они могут служить источниками миосателлитоцитов [33]. Считают, что SP-клетки способны мигрировать из кровотока в мышечную ткань и вовлекаться в регенерацию поврежденной мышцы.

MDSC, выделенные из скелетной мышечной ткани взрослого организма, представляют собой неоднородную группу. Они имеют фенотип CD34+/ Sca-1+, обладают высокой способностью к самообновлению и пролиферации [33]. Эмбриональное происхождение и точная их локализация в мышечной ткани остаются неизвестными.

Имеются данные, что субпопуляция циркулирующих клеток крови, экспрессирующих известный маркер гемопоэтических клеток АС133, проходит мио-генную дифференцировку in vitro (при совместном культивировании с миогенными клетками) или in vivo при внутримышечной трансплантации трансгенным мышам scid/mdx. После введения в организм животного часть АС133+-клеток локализовалась под базальной мембраной МВ и экспрессировала маркеры миосателлитоцитов М-кадгерин и Myf5. Поскольку АС133+-клетки можно легко выделить из крови, выполнить определенные манипуляции in vitro и доставить через систему кровообращения в организм, некоторые авторы считают возможным их применение в клеточной терапии мышечных дистрофий [33].

Среди других источников малодифференцированных мышечных клеток обращают внимание на ме-зоангиобласты эмбриональных сосудов (дорсальной аорты) и их аналоги во взрослом организме - перициты [87, 88]. Обнаружено, что мезоангиобласты «способны заселять и восстанавливать» поврежденную скелетную мышечную ткань у мышей с миоди-строфией, а также у собак породы золотой ретривер с дистрофией, которая представляет собой достоверную модель мышечной дистрофии Дюшенна у человека [33, 89]. Внутриартериальное введение мезоангиобластов собак дикого типа приводило к восстановлению экспрессии дистрофина и нормализации структуры мышечной ткани.

В 2007 г. A. Dellavalle et al. сообщили о получении ассоциированных с сосудами стволовых клеток из микроциркуляторного русла скелетной мышцы человека [88]. Эти интерстициальные клетки похожи на мезоангиобласты, располагающиеся в дорсальной аорте эмбриона. Однако в отличие от мезоангиобластов, они не экспрессируют эндотелиальные маркеры, но вместо этого характеризуются наличием маркеров перицитов, таких как щелочная фосфатаза. Представляет интерес то, что мезоангиобласты и перициты могут мигрировать через стенку сосуда, встраиваться в состав мышечной ткани, сохранять жизнедеятельность и способствовать регенерации. По мнению ряда авторов, эти свойства делают мезоангиобласты и перициты перспективными кандидатами для будущих протоколов клеточной терапии у пациентов с мышечной дистрофией [45, 64, 90, 91]. По нашему мнению, необходимы дальнейшие исследования и более подробный анализ результатов прежде, чем применять мезоангиобласты для лечения мышечной дистрофии у человека.

Имеется точка зрения о том, что у грызунов и человека стволовые клетки скелетной мышечной ткани (миосателлитоциты и клетки, находящиеся в соединительной ткани между мышечными волокнами) обладают свойством мультипотентности и могут дифференцироваться не только в миогенном направлении [59, 92, 93]. A. Asakura et al. (2002) и E. Yada et al. (2006) считают, что миосателлитоциты мышей и крыс способны дифференцироваться в адипоциты при культивировании в адипогенной среде (инсулин, дексаметазон, 3-изобутил-1-метилксантин и трогли-тазол) [83, 94]. A. Uezumi et al. (2006) сообщили небесспорные сведения, что CD31-/CD45 + -клетки «боковой популяции» (SP-клетки), полученные из скелетной мышечной ткани мышей, обладая высоким миогенным потенциалом, тем не менее «сохраняют потенциал к дифференцировке в другие мезенхимальные клетки», например, остеоциты и адипоци-ты [95]. Культивирование их в средах различного состава индуцирует образование тканевых элементов мезенхимальной линии. Данные, полученные K. Yamanouchi et al. (2007) и E. Yada et al. (2006) позволили авторам предположить, что некоторые (но не все) миосателлитоциты способны дифференцироваться в адипоциты при культивировании в среде, индуцирующей адипогенную дифференцировку [59, 94]. Полученные таким образом адипоциты характеризовались экспрессией характерных маркеров (PPAR-гамма и C/EBR-альфа) и наличием липидных капель, окрашенных элективным красителем масляным красным О (Oil Red-O). Авторы указывают на то, что «адипогенность незрелых клеток, полученных из скелетной мышцы, отличалась в зависимости от мышцы, из которой они были получены». G. Shefer et al. (2004) показали, что миосателлитоциты могут претерпевать спонтанную адипогенную дифференци-ровку при культивировании с прилегающими к ним МВ [96].

Таким образом, имеется много работ, свидетельствующих в пользу наличия немиогенных источников образования миосателлитоцитов. Для окончательного прояснения этого вопроса может потребоваться проведение дополнительных исследований, в том числе доказывающих чистоту и подтверждающих однородность используемых клеточных культур. При анализе и оценке экспериментальных результатов будет полезным понимание основных закономерностей гистогенеза (например, детерминации клеток и тканей), определение границ дифференцировочных потенций тканевых элементов, развивающихся из различных зародышевых листков и эмбриональных зачатков.

Заключение

Анализ современной научной литературы свидетельствует, что до сих пор в миогистологии имеется ряд спорных вопросов, что во многом объясняется сложностью структурных и метаболических преобразований, суть которых заключается в развитии сим-пластических многоядерных структур из большого количества одноядерных клеток. Отсутствие единого научного принципа анализа, имеющиеся терминологические расхождения и неувязки, смешение различных иерархических уровней организации живых систем (клетка-ткань-орган) существенно затрудняют оценку фактического материала, касающегося гистогенеза и регенерации скелетной мышечной ткани. Не вызывает сомнения, что использование миогенных стволовых клеток, клеток-предшествен-ниц (в том числе миосателлитоцитов) для лечения мышечных дистрофий является перспективным. Но многие публикации содержат предупреждение об осторожной экстраполяции применительно к человеку данных по трансплантации миобластов, выполненной на мелких экспериментальных животных (мыши, крысы). Это объясняют тем, что клиническое течение миодистрофий у людей более тяжелое, чем у экспериментальных животных. Все клинические испытания должны предваряться глубокой фундаментальной проработкой и серьезным теоретическим обоснованием. Дальнейшему анализу материала о камбиальном резерве скелетной мышечной ткани будет способствовать проведение его с позиций теоретических положений о закономерностях гистогенеза, клеточных дифферонах, учения о стволовых клетках.

Подняться вверх сайта