The ability of hematopoietic bone marrow cells to angiogenesis is lost with age
- Authors: Pospelov A.L.
- Issue: Vol 1, No 3 (2006)
- Pages: 11-11
- Section: Cell technology
- Submitted: 20.02.2023
- Accepted: 20.02.2023
- Published: 15.03.2006
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/255529
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc255529
- ID: 255529
Cite item
Full Text
Способность гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) костного мозга дифференцироваться в предшественники эндотелия в ответ на повреждение ткани была показана в эксперименте Grant [1]. ГСК как предшественники ангиобластов успешно использовали в экспериментальных моделях ряда заболеваний для стимуляции ангиогенеза [1-3].
Известно, что проявлениями старения системы гемопоэза являются общее снижение иммунной функции, а также более частое развитие лейкемии [4]. Было также показано, что с возрастом значительно уменьшается и общее количество ГСК в костном мозге [5]. Таким образом, в стареющем организме происходит не только уменьшение количества ГСК, но и снижение или изменение их функции. Однако, остается не изученным изменение потенциала ГСК к дифференцировке в ангиобласты, способность стимулировать ангиогенез и репаративную регенерацию тканей при их трансплантации или миграции в очаг повреждения. Изучение этих процессов представляет особый интерес при современном развитии методов клеточной терапии негематологических заболеваний аутогенными клетками немолодых пациентов.
Биологический процесс ангиогенеза уменьшается физиологически при старении и при ряде патологических состояний, например, таких, как сахарный диабет [4]. Основываясь на этих данных, исследовательская группа из University of Iowa (Iowa, USA) предположила, что способность ГСК к васкуляризации и репарации тканей в целом также может уменьшаться с возрастом. Авторы проверили эту гипотезу на модели повреждения кожи у мышей-диабетиков.
На коже диабетических и обычных линейных мышей создавали повреждение. Через 3 дня выполняли локальные (под рану) сингенные трансплантации свежеизолированных lin(-) клеток костного мозга от молодых (2-4 месяца) и от старых (20-24 месяца) животных. Заживление раны и степень ангиогенеза оценивали морфологически.
Выявлено, что при терапии молодыми и старыми lin(-) клетками через 11 дней у обычных мышей существенного уменьшения раны не наблюдалось. Однако у мышей-диабетиков при введении молодых клеток рана уменьшалась на 42%. Более существенное влияние молодые и старые lin(-) клетки оказывали на степень васкуляризации раны. Так, при трансплантации молодых клеток у обычных мышей значительно повышались объем и плотность сосудов, а у мышей-диабетиков эти показатели были еще выше. При трансплантации старых клеток авторы получили абсолютно противоположный результат - снижение степени ангиогенеза по сравнению с контролем (введение физиологического раствора).
Авторы заключают, что ГСК костного мозга теряют свой терапевтический про-ангиогенетический потенциал с возрастом, превращаясь в «анти-ангиогенетические агенты». При введении старых lin(-) клеток у мышей уменьшается количество сосудов, уменьшается их диаметр, а также преобладает образование капилляров над образованием мелких артериол. В данном эксперименте не были изучены молекулярные механизмы развития таких эффектов, что, возможно, позволило бы усовершенствовать технологию аутотрансплантации у пожилых пациентов.
Таким образом, клеточная терапия негематологических заболеваний собственными ГСК у пожилых пациентов будет иметь низкий «регенеративный эффект», в связи с утратой способности клеток прямо или косвенно участвовать в ангиогенезе. Стимуляция ангиогенеза является одной из ключевых причин применения про-ангиогенетических клеток или агентов в регенеративной медицине. В связи с этим, актуальным направлением будет поиск новых популяций клеток, не утративших способности к стимуляции ангиогенеза у пожилых пациентов, а также использование аллогенных клеток, не обладающих значительной иммуногенностью, полученных от молодых доноров.
About the authors
A. L. Pospelov
Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation
References
- Grant M.B., May W.S., Caballero S. et al. Adult hematopoietic stem cells provide functional hemangioblast activity during retinal neovascularization. Nat. Med. 2002; 8: 607-12.
- Kawamoto A., Tkebuchava T., Yamaguchi J. et al. Intramyocardial transplantation of autologous endothelial progenitor cells for therapeutic neovascularization of myocardial ischemia. Circ. 2003; 107: 461-8.
- Stepanovic V., Awad O., Jiao C. et al. Leprdb diabetic mouse bone marrow cells inhibit skin wound vascularization but promote wound healing. Circ. Res. 2003; 92: 1247-53.
- Bell D.R., Van Zant G. Stem cells, aging, and cancer: inevitabilities and outcomes. Oncogene 2004; 23: 7290-6.
- de Haan G., Van Zant G. Dynamic changes in mouse hematopoietic stem cell numbers during aging. Blood 1999; 93: 3294-301.