Поиск Кабинет

Могут ли перисинусоидальные клетки быть региональными стволовыми [прогениторными] клетками печени?

Гены & Клетки: Том V, №1, 2010 год, стр.: 33-40

 

Авторы

Гумерова АА., Киясов А.П.

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

Регенеративная медицина — одна из наиболее бурно развивающихся и многообещающих областей медицины, в основу которой заложен принципиально новый подход к восстановлению поврежденного органа путем стимулирования и (или) использования для ускорения регенерации стволовых (прогени-торных) клеток. Чтобы претворять этот подход в жизнь, необходимо знать, что же представляют собой стволовые клетки, и, в частности, региональные стволовые клетки, каков их фенотип и потенции. Для ряда тканей и органов, таких, как эпидермис и скелетная мышца, стволовые клетки уже идентифицированы и описаны их ниши. Однако печень — орган, регенераторные способности которого известны с античных времен, до сих пор не раскрыл своей главной тайны — тайны стволовой клетки. В этом обзоре на основе собственных и литературных данных мы обсуждаем выдвинутую гипотезу о том, что на роль стволовой клетки печени могут претендовать перисинусоидальные звёздчатые клетки.

Перисинусоидальные клетки печени (клетки Ито, звездчатые клетки, липоциты, жиронакапливающие клетки, витамин-А-накапливающие клетки) — один из самых загадочных клеточных типов печени. История изучения этих клеток насчитывает уже более 130 лет, и до сих пор вопросов, касающихся их фенотипа и функций, намного больше, чем ответов. Клетки были описаны в 1876 г. Купфером, названы им звёздчатыми клетками и отнесены к макрофагам[1 ]. Позднее имя Купфера получили истинные оседлые макрофаги печени.

Общепринято, что клетки Ито располагаются в пространстве Диссе в непосредственном контакте с гепа-тоцитами, накапливают витамин А[1] и способны вырабатывать макромолекулы межклеточного вещества[2], а также, обладая сократительной активностью, регулируют кровоток в синусоидных капиллярах подобно перицитам[3, 4]. Золотым стандартом для идентификации клеток Ито у животных является выявление в них белка промежуточных филаментов цитоскелета, характерного для мышечной ткани — десмина[5]. Другими достаточно распространенными маркерами этих клеток являются маркеры нейрональной дифференцировки — кислый глиальный фибриллярный протеин (Glial fibrillary acid protein, GFAP) и нестин[6].

Долгие годы клетки Ито рассматривались только с позиций их участия в развитии фиброза и цирроза печени[7—9]. Это связано с тем, что при повреждении печени всегда происходит активация этих клеток, которая заключается в усилении экспрессии десмина, пролиферации и трансдифференцировке в клетки, подобные мио-фибробластам (myofibroblasts-like cell transformation), экспрессирующие —-гладкомышечный актин (—-ГМА) и синтезирующие значительные количества межклеточного вещества, в частности, коллагена I типа[10]. Именно деятельность таких активированных клеток Ито и приводит, по мнению многих исследователей, к развитию фиброза и цирроза печени[8].

С другой стороны, постепенно накапливаются факты, позволяющие взглянуть на клетки Ито совершенно с неожиданных позиций, а именно — как на важнейший компонент микроокружения для развития гепатоцитов, холангиоцитов и клеток крови во время печеночного этапа кроветворения, и, более того, как на возможные стволовые (прогениторные) клетки печени. Цель настоящего обзора — анализ современных данных и взглядов на природу и функциональное значение этих клеток с оценкой их возможной принадлежности к популяции стволовых (прогениторных) клеток печени.

Клетки Ито являются важнейшим участником восстановления паренхимы в ходе регенерации печени за счет вырабатываемых ими макромолекул межклеточного матрикса и его ремоделирования, а также продукции факторов роста[11, 12]. Первые сомнения в истинности устоявшейся теории, рассматривающей клетки Ито исключительно в качестве основных виновников фиброза печени, появились тогда, когда было установлено, что эти клетки продуцируют значительное число морфогенных цитокинов. Среди них значительную группу составляют цитокины, являющиеся потенциальными митогенами для гепатоцитов.

Важнейшим в этой группе является фактор роста гепатоцитов[13, 14] — митоген гепатоцитов[15—17], необходимый для пролиферации, выживания и подвижности клеток (он известен также как рассеивающий фактор — scatter factor[17—19]. Дефект данного фактора роста и (или) его рецептора C-met у мышей приводит к гипоплазии печени и разрушению ее паренхимы в результате подавления пролиферации гепатобластов, усиления апоптоза и недостаточной клеточной адгезии[20, 21].

Кроме фактора роста гепатоцитов клетки Ито вырабатывают фактор стволовых клеток. Это было показано на модели регенерации печени после частичной гепа-тэктомии и воздействия 2-ацетоаминофлуорена[22]. Также установлено, что клетки Ито секретируют трансформирующий фактор роста-— и эпидермальный фактор роста, которые играют важную роль как в пролиферации гепатоцитов во время регенерации[23—25], так и стимулируют митозы самих клеток Ито[23]. Пролиферацию гепатоцитов запускают и экспрессируемые клетками Ито мезенхимальный морфогенный протеин эпиморфин, который появляется в них после частичной гепатэктомии[26], и плейотрофин[27].

Кроме паракринных механизмов взаимодействия между гепатоцитами и клетками Ито, определенную роль играют и непосредственные межклеточные контакты этих клеток с гепатоцитами. Важность межклеточных контактов между клетками Ито и эпителиальными клет-ками-предшественниками была показана in vitro, когда культивирование в смешанной культуре оказалось более эффективным для дифференцировки последних в альбумин-продуцирующие гепатоциты, чем культивирование клеток, разделенных мембраной, когда они могли обмениваться только растворимыми факторами через культуральную среду[28]. Выделенные из фетальной печени мыши на 13,5 сут. гестации мезенхимальные клетки с фенотипом Thy-1 +/С049!±/виментин+/десмин+/ —-ГМА+ после установления прямых межклеточных контактов стимулировали дифференцировку популяции примитивных печеночных энтодермальных клеток — в гепатоциты (содержащие гликоген, экспрессирующие м-РНК тирозинаминотрансферазы и триптофаноксиге-назы). Популяция Thy-1+/десмин+ мезенхимальных клеток не экспрессировала маркеры гепатоцитов, эндотелия и клеток Купфера, и, по всей видимости, была представлена именно клетками Ито[29]. Высокая плотность десмин-позитивных клеток Ито и их расположение в тесном контакте с дифференцирующимися гепатоцитами отмечены in vivo в пренатальной печени крысы[30—32] и человека[33]. Таким образом, все эти факты позволяют сделать вывод о том, что данный клеточный тип является важнейшим компонентом микроокружения, необходимым для нормального развития гепатоцитов в онтогенезе и их восстановления в процессе репаративной регенерации.

В последние годы получены данные, свидетельствующие о значительном влиянии клеток Ито на дифференцировку кроветворных стволовых клеток. Так, клетки Ито вырабатывают эритропоэтин[34, 35] и нейротро-фин[36], оказывающие влияние на дифференцировку не только эпителиальных клеток печени, но и кроветворных стволовых клеток[12]. Изучение фетального гемопоэза крысы[31, 32] и человека[33] показало, что именно эти клетки составляют микроокружение островков кроветворения в печени. Клетки Ито экспрессируют сосудистую молекулу клеточной адгезии (Vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)[37] — ключевую молекулу для поддержания адгезии гемопоэтичес-ких прогенитров к стромальным клеткам костного мозга[38]. Кроме того, они также экспрессируют стромаль-ный фактор-1 — (Stromal derived factor-1 —, SDF-1 —) — потенциальный хемоаттрактант для кроветворных стволовых клеток, стимулирующий их миграцию к месту гемопоэза за счёт взаимодействия со специфическим рецептором Cystein-X-Cystein receptor 4 (CXR4)[39], а также гомеобоксный протеин Hlx[37], в случае дефекта которого нарушается как развитие самой печени, так и печеночный гемопоэз[40]. Скорее всего, именно экспрессия VCAM-1 и SDF-1 а на фетальных клетках Ито является триггером для привлечения гемопоэтических клеток-предшественников в фетальную печень для дальнейшей дифференцировки. Ретиноиды, накапливаемые клетками Ито, также являются важным фактором морфогенеза для кроветворных клеток[41 ] и эпителиев[42]. Нельзя не сказать и о влиянии клеток Ито на мезенхимальные стволовые клетки. Клетки Ито, выделенные из печени крысы и полностью активированные, модулируют дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток (мультипотентных мезенхимальных стромаль-ных клеток) костного мозга в клетки, подобные гепато-цитам (накапливающие гликоген и экспрессирующие тетазу и фосфоэнолпируваткарбоксикиназу) через 2 нед. совместного культивирования[43].

Таким образом, накопленные научные факты позволяют сделать вывод о том, что клетки Ито являются одним из важнейших клеточных типов, необходимых для развития и регенерации печени. Именно эти клетки создают микроокружение как для фетального печеночного гемопоэза, так и для дифференцировки гепатоцитов в ходе пренатального развития, а также для дифференцировки эпителиальных и мезенхимальных прогениторных клеток в гепатоциты в условиях in vitro. В настоящее время эти данные не вызывает сомнений и признаются всеми исследователями печени. Что же тогда послужило отправной точкой для возникновения гипотезы, вынесенной в название статьи?

В первую очередь, её появлению способствовало выявление в печени клеток, экспрессирующих одновременно как эпителиальные маркеры гепатоцитов, так и мезенхимальные маркеры клеток Ито. Первые работы в этой области были выполнены при изучении пренатального гисто- и органогенеза печени млекопитающих. Именно процесс развития является тем ключевым событием, изучение которого позволяет проследить в естественных условиях динамику первичного становления дефинитивного фенотипа различных клеточных типов органа с помощью специфических маркеров. В настоящее время спектр таких маркеров достаточно широк. В работах, посвященных изучению данного вопроса, были использованы разнообразные маркеры мезенхимальных и эпителиальных клеток, отдельных клеточных популяций печени, стволовых (в том числе и кроветворных) клеток.

В проведенных исследованиях было установлено, что десмин-позитивные клетки Ито плодов крысы транзи-торно на 14—1 5 сут. гестации экспрессируют эпителиальные маркеры, характерные для гепатобластов, такие как цитокератины 8 и 18[32]. С другой стороны, гепатобласты в эти же сроки развития экспрессируют маркер клеток Ито десмин[30/032]. Именно это позволило сделать предположение о существовании в печени в период внутриутробного развития клеток с переходным фенотипом, экспрессирующим как мезенхимальные, так и эпителиальные маркеры, и, следовательно, рассматривать возможность развития клеток Ито и гепатоцитов из одного источника и (или) рассматривать эти клетки как один и тот же клеточный тип, находящийся на разных этапах развития. Дальнейшие исследования по изучению гистогенеза, проведенные на материале эмбриональной печени человека, показали, что на 4—8 нед. внутриутробного развития печени человека клетки Ито экспрессировали цитокератины 18 и 19, что было подтверждено двойным иммуногис-тохимическим окрашиванием, а в гепатобластах было отмечено слабое положительное окрашивание на десмин[33].

Однако в работе, опубликованной в 2000 г.[44], авторам не удалось выявить в печени плодов мыши экспрессии десмина в гепатобластах, а в клетках Ито — Е-кадгерина и цитокератинов. Авторы получили положительное окрашивание на цитокератины в клетках Ито лишь в небольшой части случаев, что они связали с неспецифическим перекрестным реагированием первичных антител. Выбор же этих антител вызывает некоторое недоумение — в работе были использованы антитела к десмину курицы и цитокератинам 8 и 18 быка.

Кроме десмина и цитокератинов общим маркером для клеток Ито и фетальных гепатобластов мыши и крысы является еще один мезенхимальный маркер — сосудистая молекула клеточной адгезии VCAM-1[37]. VCAM-1 — это уникальный поверхностный маркер, позволяющий отличать клетки Ито от миофибробластов во взрослой печени крысы[45] и присутствующий также на некоторых других клетках печени мезенхимального происхождения — таких, как эндотелиоциты или миогенные клетки[45].

Еще одним свидетельством в пользу рассматриваемой гипотезы является возможность мезенхимально-эпителиальной трансдифференцировки (конверсии) клеток Ито, выделенных из печени взрослых крыс[46]. Необходимо отметить, что в литературе обсуждается в основном эпителиально-мезенхимальная, а не мезенхимально-эпителиальная трансдифференцировка, хотя оба направления признаются возможными, и нередко сам термин «эпителиально-мезенхимальная трансдифференцировка» применяется для обозначения трансдифференцировки в любом из направлений [46]. Проанализировав профиль экспрессии м-РНК и соответствующих белков в клетках Ито, выделенных из печени взрослых крыс после воздействия четырёххлористого углерода (ЧХУ), авторы обнаружили в них как мезенхимальные, так и эпителиальные маркеры. Среди мезенхимальных маркеров были выявлены нестин, —-ГМА, матриксная металлопротеиназа-2 (Matrix Metalloproteinase-2, ММР-2), а среди эпителиальных — мышечная пируват-киназа (Muscle pyruvate kinase, МРК), характерная для овальных клеток[47], цитокератин 19, а-ФП, Е-кадге-рин, а также транскрипционный фактор Hepatocyte nuclear factor 4— (HNF-4—), специфический для клеток, которым суждено стать гепатоцитами. Также было установлено, что в первичной культуре эпителиальных печеночных прогениторных клеток человека происходит экспрессия м-РНК маркеров клеток Ито — нестина, GFAP — эпителиальные прогениторы коэкспрессируют как эпителиальные, так и мезенхимальные маркеры. Возможность же мезенхимально-эпителиальной трансдифференцировки подтверждается появлением в клетках Ито Integrin-linked kinase (ILK) [46] — фермента, необходимого для такой трансдифференцировки[48].

Мезенхимально-эпителиальная трансдифференцировка была выявлена и в наших экспериментах in vitro [49], где был предпринят оригинальный подход к культивированию чистой популяции клеток Ито, выделенных из печени крысы, до образования плотного монослоя клеток. После этого клетки прекращали экспрессировать десмин и другие мезенхимальные маркеры, приобретали морфологию эпителиальных клеток и начинали экспрессировать маркеры, характерные для гепатоцитов, в частности, цитокератины 8 и 18[49]. Подобные результаты были получены и при органотипическом культивировании эмбриональной печени крыс[49, 50].

В течение последнего года были опубликованы две статьи, в которых клетки Ито рассматриваются как подтип[51 ] овальных клеток, или как их производные[52]. Овальные клетки — мелкие клетки овальной формы с узким ободком цитоплазмы, которые появляются в печени на некоторых моделях токсического повреждения печени и в настоящее время рассматриваются как би-потентные клетки-предшественники, способные дифференцироваться как в гепатоциты, так и в холангиоциты[53—55]. Исходя из того, что гены, которые экспрессируются выделенными клетками Ито, совпадают с генами, экспрессируемыми овальными клетками, а при определённых условиях культивирования клеток Ито появляются гепатоциты и клетки желчных протоков, авторы проверяли гипотезу, согласно которой клетки Ито — это тип овальных клеток, способных генерировать гепатоциты для регенерации поврежденной печени[51 ]. Трансгенные GFAP-Cre/GFP (Green fluorescent protein) мыши находились на метионин холин-дефицитной/этионин-обо-гащенной диете для активации клеток Ито и овальных клеток. Покоящиеся клетки Ито имели GFAP+ фенотип. После активации клеток Ито повреждением или культивированием экспрессия GFAP в них снижалась и они начинали экспрессировать маркеры овальных и мезенхимальных клеток. Овальные клетки исчезали, когда появлялись GFP+ гепатоциты, начинающие экспрессировать альбумин и, в конечном счете, замещающие большие области печеночной паренхимы. На основании полученных данных авторы высказали предположение, что клетки Ито представляют собой подтип овальных клеток, которые дифференцируются в гепатоциты через «мезенхимальную» фазу.

В экспериментах, выполненных на этой же модели активации овальных клеток, когда последние были выделены из печени крыс, было установлено, что овальные клетки in vitro экспрессируют не только традиционные для них маркеры 0V-6, BD-1/BD-2 и М2РК и маркеры елки экстрацеллюлярного матрикса, включая коллагены, матриксные металлопротеиназы и тканевые ингибиторы металлопротеиназ — маркерные признаки клеток Ито[52]. После воздействия на клетки TGF-pl помимо подавления роста и морфологических изменений было отмечено усиление экспрессии этих генов, а также генов десмина и GFAP, появление экспрессии транскрипционного фактора Snail, отвечающего за эпителиально-мезенхимальную трансдифференцировку[56], и прекращение экспрессии Е-кадгерина[52], что свидетельствует о возможности «обратной» трансдифференцировки овальных клеток в клетки Ито.

Поскольку овальные клетки традиционно рассматриваются как бипотентные предшественники и гепатоцитов, и холангиоцитов, были предприняты попытки установить возможность существования переходных форм между эпителиальными клетками внутрипеченочных желчных протоков и клетками Ито. Так, было показано, что в нормальной и поврежденной печени мелкие структуры протокового типа окрашивались позитивно на маркер клеток Ито —-ГМА[46], однако на представленных в статье фотографиях, где отражены результаты иммунофлуо-ресцентного окрашивания, определить, что в действительности представляют собой эти —-ГМА+ протоковые структуры — желчные протоки или кровеносные сосуды — не представляется возможным. Однако были опубликованы и другие результаты, свидетельствующие об экспрессии маркеров клеток Ито в холангиоцитах. В уже упомянутой работе L. Yang[51 ] была показана экспрессия маркера клеток Ито GFAP клетками желчных протоков. Белок промежуточных филаментов цитоскелета синемин, присутствующий в нормальной печени в клетках Ито и клетках сосудов, при развитии дуктулярной реакции появлялся в вовлеченных в нее протоковых клетках; он также экспрессировался в клетках холанги-окарциномы[57]. Таким образом, если в отношении возможности взаимной трансдифференцировки клеток Ито и гепатоцитов разнообразных свидетельств достаточно много, то с холангиоцитами пока еще подобные наблюдения единичны и не всегда однозначны.

Подводя итог, можно сказать, что закономерности экспрессии мезенхимальных и эпителиальных маркеров как в ходе гисто- и органогенеза печени, так и в разнообразных экспериментальных условиях как in vivo, так и in vitro свидетельствуют о возможности как мезенхимально-эпителиальных, так и эпителио-мезенхи-мальных переходов между клетками Ито/овальными клетками/гепатоцитами, а следовательно, позволяют рассматривать клетки Ито как один из источников развития гепатоцитов. Приведенные факты, несомненно, указывают на неразрывную связь между данными клеточными типами, а также свидетельствует о значительной фенотипической пластичности клеток Ито. О феноменальной пластичности этих клеток свидетельствует и экспрессия ими ряда нейральных протеинов, таких как уже упомянутые GFAP, нестин, нейротрофины и рецепторы к ним, нейрональная молекула клеточной адгезии (Neural cell adhesion molecule, N-CAM), синаптофизин, фактор роста нервов (Neural growth factor, NGF), мозговой нейротрофический фактор (Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)[6], на основании чего рядом авторов обсуждается возможность развития клеток Ито из нервного гребня[12]. Однако последнее десятилетие огромное внимание исследователей привлекает другая версия — а именно — возможность развития гепатоцитов и клеток Ито из кроветворных и мезенхимальных стволовых клеток.

Первая работа, в которой была доказана такая возможность, опубликована В.Е. Petersen с соавт., которые показали, что гепатоциты способны развиваться из кроветворной стволовой клетки[58]. В последующем этот факт был неоднократно подтвержден в работах других ученых[59—63], а немного позднее возможность дифференцировки в гепатоциты была показана и для мезенхимальной стволовой клетки[64—67]. Каким образом это происходит — путем слияния донорских клеток с клетками печени реципиента, или путем их трансдифференцировки — до сих пор не ясно. Однако мы также установили, что кроветворные стволовые клетки пуповинной крови человека при трансплантации в селезенку крысам, перенесшим частичную гепатэктомию, заселяются в печень и способны дифференцироваться в гепатоциты и в синусоидные клетки печени, о чем свидетельствует присутствие в этих клеточных типах маркеров клеток человека[68]. Кроме того, нами впервые было показано, что предварительная генетическая модифи-цикация клеток пуповинной крови не оказывает существенного влияния на их распределение и возможности дифференцировки в печени реципиента после трансплантации[69]. Что касается вероятности развития гепатоцитов из кроветворных стволовых клеток в ходе пренатального гистогенеза — то хотя такую возможность нельзя исключить полностью, но она, тем не менее, кажется маловероятной, поскольку морфология, локализация и фенотип этих клеток существенно отличаются от аналогичных показателей для клеток печени. По-видимому, если такой путь и существует, он не играет значительной роли в становлении эпителиальных и синусоидных клеток в ходе онтогенеза[33]. Результаты исследований последних лет, проведенных как in vivo, так и in vitro, поставили под сомнение устоявшуюся теорию развития гепатоцитов только из энтодермального эпителия передней кишки[70], в связи с чем закономерно возникло предположение, что региональная стволовая клетка печени может находится среди её мезенхимальных клеток. Могут ли такими клетками быть клетки Ито?

Учитывая уникальные свойства этих клеток, их феноменальную пластичность и существование клеток с переходным фенотипом от клеток Ито к гепатоцитам, мы предполагаем, что именно эти клетки являются основными претендентами на эту роль. Дополнительными аргументами в пользу такой возможности становится то, что эти клетки, так же как гепатоциты, могут образовываться из кроветворных стволовых клеток, и именно они — единственные из синусоидных клеток печени — способны экспрессировать маркеры стволовых (проге-ниторных) клеток.

В 2004 г. было установлено, что клетки Ито также могут развиваться из кроветворной стволовой клетки[71 ]. После трансплантации клеток костного мозга GFP-мышей в печени мышей-реципиентов появлялись GFP+ клетки, экспрессировавшие маркер клеток Ито GFAP, а отростки этих клеток проникали между гепатоцитами. В случае, если печень реципиента была повреждена ЧХУ, трансплантированные клетки экспрессировали также — бластоподобных клеток Ито. При выделении из печени мышей-реципиентов фракции непаренхиматозных клеток, GFP+ клетки с липидными каплями составили 33,4+2,3% от изолированных клеток; они экспрессировали десмин и GFAP, а через 7 сут. культивирования

С другой стороны, трансплантация клеток костного мозга приводит к образованию не только клеток Ито, но ген коллагена I типа, на основании чего был сделан вывод о том, что такая трансплантация способствует развитию фиброза[72, 73]. Однако существуют и работы, где было продемонстрировано уменьшение фиброза печени за счет миграции трансплантированных клеток в фиброзные септы и продукции этими клетками матрик-сной металлопротеиназы-9 (Matrix Metalloproteinase-9, ММР-9)[74], которая является одним из важнейших признаков клеток Ито [75]. Наши предварительные данные также показали уменьшение числа миофиброблас-тов и снижение уровня фиброза после аутотрансплантации фракции мононуклеаров периферической крови больным хроническими гепатитами с тяжелым фиброзом печени[76]. Кроме того, в результате трансплантации кроветворных стволовых клеток в печени реципиента могут появляться и другие клеточные типы, способные продуцировать внеклеточный матрикс. Так, при повреждении печени, индуцированном перевязкой желчного протока, трансплантированные клетки дифференциро-фиброцитов, экспрессирующих коллаген, и только при культивировании в присутствии TGF-pl они дифферен-миофибробласты, потенциально способствующие фиброзу. Таким образом, опасность фиброзирования печени после трансплантации клеток костного мозга авторы связали не с клетками Ито, а с «уникальной популяцией фиброцитов»[77]. В связи с противоречивостью полученных данных дискуссия развернулась еще по одному вопросу — будут ли клетки Ито, появившиеся в результате дифференцировки трансплантированных кроветворных стволовых клеток, способствовать развитию фиброза, или же они обеспечат полноценную регенерацию ткани печени и редукцию фиброза. В последние годы становится очевидно (в том числе и из приведенных выше данных), что происхождение миофибробластов в печени может быть различным — из клеток Ито, из фиброб-ластов портальных трактов, и даже из гепатоцитов[12, 45]. Установлено также, что миофибробласты различного происхождения отличаются по целому ряду свойств. Так, активированные клетки Ито отличаются от миофибробластов портальных трактов по содержанию витаминов, контрактильной активности, ответу на цитокины, особенно на TGF-p, способности к спонтанному апоптозу[12, 78]. Кроме того, эти популяции клеток отличаются и по возможности экспрессировать сосудистую молекулу клеточной адгезии VCAM-1, которая присутствует на клетках Ито и отсутствует на миофибробластах[45]. Нельзя не сказать и о том, что помимо продукции белков межклеточного матрикса активированные клетки Ито вырабатывают также матриксные металлопротеиназы, этот матрикс разрушающие[75, 79—82]. Таким образом, роль клеток Ито, в том числе и образовавшихся из кроветворных стволовых клеток, в развитии фиброза далеко не так однозначна, как считалось ранее. По-видимому, они не столько способствуют фиброзу, сколько ремоделируют межклеточный матрикс в процессе восстановления печени после повреждения, обеспечивая, таким образом, соединительнотканный каркас для регенерации паренхиматозных клеток печени[11].

нормальной, так и поврежденной печени крыс. Клетки Ито крысы экспрессируют также другой маркер стволовых (прогениторных) клеток — CD133, и демонстрируют свойства прогениторных клеток, способных, в зависимости от условий, дифференцироваться в различных — 2) при добавлении облегчающих дифференцировку в эндотелиальные клетки цитокинов формировать разветвленные трубчатые структуры с индукцией экспрессии маркеров эндотелиальных клеток — эндотелиальной N0-синтазы и сосудисто-эндотелиального кадгерина; 3) при использовании цитокинов, способствующих дифферен-цировке стволовых клеток в гепатоциты — в округлые клетки, экспрессирующие маркеры гепатоцитов —ФП и альбумин [86]. Также клетки Ито крысы экспрессируют 0ct4, характерный для плюрипотентных стволовых клеток[86]. Интересно, что только часть популяции клеток Ито может быть выделена магнитным сортером с помощью антител к CD133, однако после стандартного (проназа/коллагеназа) выделения все прикрепившиеся к пластику клетки экспрессировали CD133 и 0kt4[86]. Еще один маркер для прогениторных клеток — Bcl-2[88] экспрессируется десмин+ клетками в ходе пренатального развития печени человека[33].

Таким образом, разными исследователями показана возможность экспрессии клетками Ито тех или иных маркеров стволовых (прогениторных) клеток. Более того, совсем недавно опубликована статья, в которой впервые высказана гипотеза о том, что пространство Дис-се, образованное протеинами базальной мембраны, эндотелиальными клетками и гепатоцитами, в котором располагаются клетки Ито, может составлять микроокружение для последних, выполняя роль «ниши» стволовых клеток. Об этом свидетельствуют сразу несколько признаков, характерных для ниши столовых клеток[89] и выявленных у компонентов микроокружения клеток Ито. Так, клетки, расположенные в непосредственной близости к стволовой, должны вырабатывать растворимые факторы, а также осуществлять прямые взаимодействия, сохраняющие стволовую клетку в недифференцированном состоянии и задерживающие ее в нише, часто расположенной на базальной мембране[90]. И действительно, эндотелиальные клетки синусоидных капилляров печени синтезируют растворимый SDF-1, связывающийся специфически с рецептором клеток Ито CXR4 и стимулирующий миграцию этих клеток in vitro[89]. Это взаимодействие играет ключевую роль в миграции гемопоэтических стволовых клеток к своей окончательной нише в костном мозге в ходе онтогенеза и постоянному пребыванию в ней[91], а также в их мобилизации в периферическую кровь[92]. Логично предположить, что похожую роль такое взаимодействие может играть и в печени, удерживая клетки Ито в пространстве Диссе. Во время ранних этапов регенерации печени усиление экспрессии SDF-1 может способствовать также привлечению дополнительных компартмен-тов стволовых клеток организма[89]. В иннервации клеток ниши должна участвовать симпатическая нервная система, вовлеченная в регуляцию привлечения стволовых кроветворных клеток[93]. Норадренергические сигналы симпатической нервной системы играют критическую роль в GCSF (Granulocyte colony-stimulating factorl-индуцированной мобилизации гемопоэтических стволовых клеток из костного мозга[93]. Расположение нервных окончаний в непосредственной близости от клеток Ито было подтверждено в нескольких работах[94— 96]. Также установлено, что в ответ на симпатическую стимуляцию клетки Ито секретируют простагландины F2a и D, активирующие гликогенолиз в ближайших паренхиматозных клетках[97]. Эти факты свидетельствуют о том, что симпатическая нервная система может иметь влияние на нишу клеток Ито. Еще одной функцией ниши стволовых клеток является подержание «медленного» клеточного цикла и недифференцированного состояния стволовых клеток. Поддержанию недифференцированного состояния клеток Ито в условиях in vitro способствуют паренхиматозные клетки печени — при культивировании этих двух популяций клеток, разделенных мембраной, в клетках Ито сохраняется экспрессия маркеров стволовых клеток CD133 и 0kt4, тогда как в отсутствие гепатоцитов клетки Ито приобретают фенотип миофиб-робластов и теряют маркеры стволовых клеток. Таким образом, экспрессия маркеров стволовых клеток, несомненно, признак покоящихся клеток Ито. Установлено также, что в основе влияния паренхиматозных клеток на клетки Ито может лежать взаимодействие синтезируемых гепатоцитами паракринных факторов Wnt и Jag1 с соответствующими рецепторами (Мус, Notchl) на поверхности клеток Ито[89]. Wnt/b-catenin и Notch сигнальные пути поддерживают способность стволовых клеток к самообновлению путем медленного симметричного деления без последующей дифференцировки[98, 99]. Еще одним важным компонентом ниши являются белки базальной мембраны, ламинин и коллаген IV, поддерживающие покоящееся состояние клеток Ито и подавляющие их дифференцировку. Похожая ситуация имеет место в мышечных волокнах и извитых семенных канальцах, где клетки-сателлиты (стволовые клетки мышечной ткани) и недифференцированные сперматогонии находятся в тесном контакте с базальной мембраной соответственно мышечного волокна или «сперматогенного эпителия»[100, 101]. Очевидно, что взаимодействие стволовых клеток с протеинами внеклеточного матрикса подавляет запуск их окончательной дифференцировки[102]. Полученные данные, таким образом, позволяют рассматривать клетки Ито как стволовые клетки, нишей для которых может служить пространство Диссе.

Наши данные о стволовых потенциях клеток Ито и о возможности образования гепатоцитов из этих клеток были подтверждены в экспериментах по изучению регенерации печени in vivo на моделях частичной гепатэктомии и токсического повреждения печени нитратом свинца[33]. Традиционно считается, что в этих моделях регенерации печени не происходит активации стволового компартмен-та и овальные клетки отсутствуют[103]. Нам удалось установить, однако, что в обоих случаях можно наблюдать не просто активацию клеток Ито, а и экспрессию в них еще одного маркера стволовых клеток, а именно — рецептора к фактору стволовых клеток C-kit [33]. Поскольку экспрессия C-kit также была отмечена в единичных гепатоцитах (в них она была менее интенсивной), в основном расположенных в контакте с C-kit-позитивными клетками Ито, можно предположить, что эти гепатоциты дифференцировались из C-kit+ клеток Ито. Очевидно, что данный клеточный тип не только создает условия для восстановления популяции гепатоцитов, но и сам занимает нишу стволовых региональных клеток печени.

Таким образом, в настоящее время установлено, что клетки Ито экспрессируют как минимум пять маркеров стволовых клеток в различных условиях развития, регенерации и культивирования. Все накопленные на сегодняшний день данные позволяют предположить, что клетки Ито могут выполнять роль региональных стволовых клеток печени, являясь одним из источников развития гепатоцитов (а возможно, и холангиоцитов), а также являются важнейшим для морфогенеза печени и печеночного гемопоэза компонентом микроокружения. Тем не менее, однозначные выводы о принадлежности этих клеток к популяции стволовых (прогениторных) клеток печени, по-видимому, делать несколько преждевременно. Однако очевидна необходимость проведения новых исследований в этом направлении, которые, в случае успеха, откроют перспективы для разработки эффективных методов лечения заболеваний печени, основанных на трансплантации стволовых клеток.

Подняться вверх сайта