On the identification and mesenchymal differentiation of "peripheral blood fibrocytes"

Full Text

В последние годы активно проводятся исследования в области изучения физиологической роли и свойств полипотентных малодифференцированных клеток соединительнотканного ряда, получаемых из периферической крови. В зарубежной литературе за ними закрепилось название «фиброциты периферической крови» (peripheral blood fibrocyte, ФПК) [1-3], в первую очередь из-за сходства их морфологии с фиброцитами in vitro. Также их называют фибробластоподобными клетками [4, 5], что более корректно с позиции классической гистологии, в которой еще со времен А.А. Заварзина фиброцитами называют терминально дифференцированные формы фибробластического дифферона и отвергают возможность их дальнейшей дифференцировки. Изучение их биологии считается весьма перспективным, поскольку уже показано непосредственное участие этих клеток в развитии некоторых патологических состояний - фиброза легких, образовании патологических рубцов и др.

На сегодняшний день известно, что эти клетки в условиях in vitro имеют веретеновидную форму, продуцируют фибронектин, коллагены I и III типов [5, 6]. Показана экспрессия ими остеонектина, а-гладкомышечного актина, CD 44, CD 106 (VCAM-1), р1-субъединицы интегрина, обуславливающих иммунофенотипическое сходство со стромальными клетками костного мозга [5]. В то же время у ФПК не выявлен общепринятый маркер ММСК - Stro-1 [5]. В ряде работ доказано, что ФПК являются предшественниками миофибробластов [1, 2]. Этот факт обуславливает возможность их участия в патогенезе фиброза легочной ткани. В частности, экспериментально показана субэпителиальная инфильтрация «фиброцитами» стенки нижних воздухоносных путей при воздействии аллергена в модели бронхиальной астмы у мышей [2].

Способность к дифференцировке в фибробластическом направлении и миграция в участки повреждения тканей определяет вовлечение их в процессы формирования как нормальных, так и патологических соединительнотканных рубцов [6]. In vitro доказана дифференцировка ФПК животных в остеобластическом и адипоцитарном направлениях [5, 7].

Недавно в онлайн версии журнала Stem Cell была опубликована работа группы S.A. Kuznetsov и P.G. Robey из ведущей остеологической лаборатории мира (Bethesda, США), в которой впервые была показана полипотентность ФПК человека и животных. Исследователи выделяли ФПК (Circulating Connective Tissue Precursors) из человеческой крови, взятой от 66 доноров. Колонии (n=4), пригодные для культивирования, были получены только от трёх из них (4,5%). Иммунофенотипически все клетки были подобны друг другу и стволовым механоцитам красного костного мозга животных: экспрессировали маркеры фибробластов (фибронектин, коллагены I и III), остеогенных (остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин) и гладкомышечных клеток в сочетании с отрицательной реакцией на маркеры гемопоэтических (CD45/CD14) клеток и макрофагов (MR-1).

Малое количество экспериментального материала не позволило осуществить работу, устанавливающую способность ФПК человека к хондрогенной дифференцировке. Вместе с тем, колонии ФПК полученные от морских свинок, отличались относительной доступностью, культивировались в течение 21 дня. В 40% случаев (2 из 5 культур) наблюдался хондрогенез. Характерно, что культуры с положительным результатом были получены из артериальной крови и показывали позитивную реакцию на хондроцитарный маркер aggrecan, а с отрицательным - из венозной крови и давали негативную реакцию.

В этой же работе авторы тестировали исследуемые популяции на возможность остеобластической дифференцировки. Показано получение как разрозненных костных трабекул, так и полноценной костной ткани, которую сформировала лишь одна колония человеческих ФПК. Последняя по своим морфо-функциональным свойствам была вполне сопоставима с контролем, в качестве которого использовали модель остеогенеза на основе стволовых стромальных клеток человека.

Ранее в эксперименте опровергалась возможность дифференцировки ФПК в направлении хрящевой ткани [7], и одновременно доказывалась способность к адипоцитарной и остеогенной дифференцировке. Данное несоответствие результатов связано с целым рядом факторов. В частности, J. Koerner с соавторами (2006) в данной работе использовал кровь лошадей, а также несколько отличающиеся по составу среды для культивирования клеток. Эксперимент длился в течение 14 суток. Нужно отметить, что исследователи выдвинули гипотезу, что более длительное культивирование могло бы привести к хондрогенезу. Положительные результаты опубликованной на год позже работы [4], по всей вероятности, связаны с более длительным временем культивирования, использованием иных методик и удачным выбором доноров крови (морских свинок).

Количество малодифференцированных клеток-предшественников соединительной ткани в периферической крови, как показал анализ литературных данных, существенно отличается у разных животных, а также зависит от физиологического состояния организма. В частности, соединения, высвобождающиеся в процессах повреждения тканей (тромбин, фибронектин, фибриноген, гиалуроновая кислота и др.), дополнительно активируют ось SDF-1-CXRC4 [8], по которой, по всей видимости, осуществляется миграция ФПК. CXRC4-рецептор эспрессируется ММСК, а лигандом для него служит молекула SDF-1 (stromal derived factor), являющаяся хемоаттрактантом для стволовых клеток [8, 9].

Таким образом, иммунофенотипические признаки в сочетании со способностью давать начало представителям фибробластического, остеобластического, хондробластического и адипоцитарного клеточных дифферонов позволяют утверждать, что ФПК периферической крови представляют собой не что иное, как ММСК, постоянно циркулирующие в крови в небольших количествах и мобилизуемые из кровотока при повреждениях и под действием патогенетических факторов ряда заболеваний. Отсутствие маркера стволовых стромальных клеток красного костного мозга Stro-1 связано, возможно, с потерей его биологической значимости при выходе клеток в кровеносное русло, а также в условиях характерного для крови микроокружения, отличного от костномозгового. Требует отдельного изучения потеря свойства полипотентности после прохождения гемомикроциркуляторного русла. Последующие исследования должны определить механизм данного явления.

По материалам: Kuznetsov S., Mankani M., Leet A. et al. Circulating Connective Tissue Precursors: Extreme Rarity in Humans and Chondrogenic Potential in Guinea Pigs. Stem Cells 2007; 25: 1830-9

About the authors

I. Ya. Bozo

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files