"Mesenchymal reserve" - new data or "well-forgotten old"?

Full Text

С развитием клеточных технологий все большее число исследователей занимается вопросами биологии, культивирования, экспериментального и клинического применения постнатальных стволовых клеток. Об этой тенденции свидетельствует интенсивный рост количества публикаций, связанных с биотехнологическим направлением. При этом ключевую позицию занимают исследования мезенхимальных мультипотентных стромальных клеток (ММСК), что обусловлено доступностью методик их получения, экспансии in vitro и наличием ряда специфических полезных свойств [1]. Помимо способности к дифференцировке в нескольких ортодоксальных направлениях, ММСК принимают участие в регуляции иммунного ответа [2].

Несмотря на наличие отработанных методик культивирования и анализа ММСК in vitro, остается актуальным вопрос о естественной локализации этих клеток в организме. Как метко отмечают Е.Б. Владимирская с соавт., «биология мезенхимальных стволовых клеток в настоящее время остается биологией вне окружения» [3]. Иными словами, до настоящего времени в должной степени не охарактеризована специфическая тканевая ниша ММСК, однако клетки, со свойствами ММСК получены из многих тканей и органов. Основными источниками ММСК являются красный костный мозг [4] и жировая ткань [5], хотя эти клетки выделены также из печени, селезенки, почек, поджелудочной железы [6], синовиальных оболочек [7], легких [8], кожи [9]. Это отличает их, например, от гемопоэтических стволовых клеток, локализующихся в специфических костно-мозговых нишах. Можно ли утверждать, что ММСК рассредоточены («рассредоточенный камбий») по разным тканям, где ассоциированы с индивидуальным микроокружением, или же это клетки, эмигрирующие из единого места своей локализации, например из костного мозга? Ясно одно - обнаружение специфических тканевых ниш ММСК in vivo открыло бы путь для более детального изучения свойств этих клеток в своей естественной, физиологической среде, уточнило их функции и дальнейшее практическое применение.

В этой связи, M. Crisaп с соавт. в журнале Cell Stem Cell опубликовали результаты исследования, в котором постулировали расположение ММСК в специфических «периваскулярных» нишах. Для доказательства этого положения авторы показали, что перициты (также некорректно называемые ими периваскулярными клетками), полученные из стенок сосудов различных органов и тканей, по ряду основных параметров соответствовали ММСК. В частности, были показаны способность перицитов к лейомиогенезу, остеобластический, хондробластический и адипоцитарный дифференцировочный потенциал. Кроме того, исследователи установили соответствия на уровне иммунофенотипа и особенностей хемотаксиса.

Аналогичная гипотеза была выдвинута в работе Meirelles L. da Silva с соавт., фактически одновременно опубликованной в журнале Stem Cells, центральным постулатом которой являлось положение, в соответствии с которым ММСК во всем организме имеют периваскулярную локализацию, являясь, по меньшей мере, одной из субпопуляций перицитов. Основные усилия для доказательства своей гипотезы авторы направили на определение иммунофенотипических и морфофункциональных соответствий между перицитами и ММСК с привлечением материалов других исследовательских лабораторий.

Перициты (клетки Руже), составляющие особую линию дивергентного развития периваскулярных клеток [10], представляют собой соединительнотканные отростчатые клетки, расположенные в расщеплениях базальной мембраны эндотелия сосудов микроциркуляторного русла [11-14]. Основными характеристиками перицитов являются: наличие щелевых или плотных контактов с эндотелиоцитами, продукция хотя бы одного из специфических маркеров (ганглиозиды, определяющиеся 3G5-антителами; нестин в сочетании с a-SMA, нейроглиальный антиген 2) и отсутствие экспрессии панэндотелиальных клеточных маркеров [15]. По мнению большинства авторов, перициты - высокоспециализированные клетки, выполняющие ряд значимых функций: регуляция тонуса сосудов за счет наличия актин-миозиновых микрофиламентов и нейроперицитарных синапсов; опорная функция; синтез основных компонентов базальной мембраны; контроль пролиферативной активности эндотелиоцитов, митотическое деление которых прекращается при формировании контактов с перицитами [12, 16]. Ряд авторов определяет перициты как малодифференцированные клетки, однако в большинстве случаев - из-за отождествления их с периваскулоцитами [17, 18].

В то же время, показана роль перицитов в качестве предшественников фибробластов и гладкомышечных клеток [13, 19], что вызывает дополнительные споры относительно их положения в системе дифферонной организации. Более того, в своей работе Meirelles L. da Silva с соавт. приводят данные относительно способности перицитов к дифференцировке в остеобластическом, хондробластическом [20] и адипоцитарном [21] направлениях, адгезии к поверхности культурального пластика, что в сумме с экспрессией CО1О5 и CО9О [22] соответствует специфическим характеристикам ММСК.

Исследователи отмечают не только морфологические, но и функциональные сходства перицитов и ММСК. В частности, перициты также способны поддерживать гемопоэз, так как первые очаги кроветворения в длинных трубчатых костях выявляются после появления перицитов в стенке капилляров, врастающих в замещающийся костной тканью хрящ [23].

В контексте экспериментальных данных, указывающих на соответствие перицитов и ММСК, было предложено обозначать место локализации последних как «периваскулярная ниша», хотя в данном случае более корректным было бы употребление определения - «периэндотелиальные» или «субэндотелиальные». При этом исследователи отмечают, что перициты с полной уверенностью могут считаться ММСК только после высвобождения их из сосудистой стенки, то есть после потери межклеточных контактов с эндотелиоцитами, являющихся специфическим критерием перицитов. В соответствии с этой моделью, первичным индуктором пролиферации и дифференцировки ММСК является именно утрата контакта с эндотелием и базальной мембраной, что наблюдается при повреждении ткани. При этом наряду с восполнением клеточного состава, непосредственно в зоне дефекта высвободившиеся клетки продуцируют цитокины, реализующие иммуносупрессивный эффект. Важно отметить, что вопрос о близкой морфофункциональной связи ММСК и сосудов микроциркуляторного русла уже давно обсуждается в научном мире.

В частности, еще в 1926 г. выдающийся отечественный гистолог А.А. Максимов отмечал, что в соединительной ткани взрослого организма на протяжении всей жизни сохраняются малодифференцированные клетки, локализующиеся вокруг мелких сосудов и приближающиеся по своей плюрипотентности к клеткам эмбриональной мезенхимы [24]. К «мезенхиме взрослого» А.А. Максимов относил также и перициты. Его исследования послужили основой для формирования теории «мезенхимального резерва», поддержанной и дополненной впоследствии многими исследователями [11, 12, 25, 26]. В дальнейшем было установлено, что периваскулярные клетки способны к дифференцировке в остео- и хондробластическом направлениях [11, 12].

Зачастую, в литературных источниках прослеживается некоторая путаница в определении и употреблении понятий, обозначающих соединительнотканные клеточные элементы, сопровождающие сосуды. Так, «периваскулоциты» приравнивают к адвентициальным клеткам [11], а также путают с перицитами [17, 18]. При этом допустимо отождествление адвентициальных и периваскулярных клеток при их локализации в адвентициальной оболочке, характерной для сосудов крупного калибра [19]. Перициты же вообще отдельный вид клеток. Большинством авторов они рассматриваются как высоко дифференцированные клетки, но исследования последних лет [15, 2О, 21] ставят это представление под сомнение.

Таким образом, теория «мезенхимального резерва» получила рациональное обоснование в работах M. Crisan и Meirelles L. da Silva с соавт. Значимость её роли трудно переоценить, так как она открывает широкие перспективы для дальнейшей детализации биологии стволовых клеток и использовании знаний на практике. Вызывает недоумение, однако, что авторы в своих работах не только ни разу не упомянули о теории «мезенхимального резерва» и её основоположнике, но, более того, посчитали открытие периэндотелиальных ниш ММСК полностью своим приоритетом.

Представляется возможным, что в свете исследований последних пяти лет, состав «мезенхимального резерва» может быть расширен за счет данных, полученных, главным образом, в лаборатории C. Verfaillie. В частности, из костного мозга лабораторных животных и человека были выделены плюрипотентные клетки (Oсt4+Reх-1+), названные исследователями прогениторными мультипотентными клетками взрослых (multipotent adult progenitor сells, MAРC), способные к дифференцировке в мезодермальные, нейроэктодермальные и эндодермальные клеточные типы, не экспрессирующие CD44, CD45, CD117, MCH I и II класса, не теряющие плюрипотентного статуса после 50-70 пассажей в культуре [27]. Клетки, после инъекции в бластоцисту, включались в нормально протекающий процесс эмбриогенеза химер [27]. Учитывая возможность повсеместной периэндотелиальной локализации ММСК и присоединения МАРС к ним при получении ММСК из костного мозга, можно сделать вывод о близкой локализации этих клеточных типов и, возможно, расположении МАРС также в стенке сосудов микроциркуляторного русла. В любом случае, с открытием МАРС название теории, предложенной А.А. Максимовым, представляется не таким уж и некорректным в методологическом и фактическом отношении, вопреки распространенному мнению, приведенному в БМЭ [29].

About the authors

I. Y. Bozo

Author for correspondence.
Email: bozo.ilya@gmail.com

References

Supplementary files