Клеточный уровень организации жизни (стр. 6 )

Стволовые клетки

Прародителями всех клеток в организме человека есть стволовые клетки. Стволовые клетки - иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка).

Отличительные особенности стволовых клеток:
• Первая особенность стволовых клеток заключается в их бессмертии, то есть в неограниченном распределении, в то время как все другие клетки имеют ограничения при дележке.
• Вторая характерная особенность стволовых клеток заключается в том, что при их делении одна из дочерних клеток дифференцируется, а вторая остается стволовой. За счет этого стволовые клетки образуют самоподдерживающуюся популяцию.

Термин «стволовая клетка» был введен в научный обиход русским гистологом Александром Максимовым. Он постулировал существование стволовой кроветворной клетки.

(04.02.1874 - 04.12.1928) - выдающийся российский ученый, один из создателей унитарной теории кроветворения. родился в Санкт-Петербурге, где в 1896 году с отличием окончил Военно-медицинскую академию. С 1903 по 1922 гг. Максимов занимал пост профессора кафедры гистологии Военно-медицинской академии. во многом предопределил направление развития мировой науки в области клеточной биологии. Его труды стали мировой научной классикой и до настоящего времени остаются одними из наиболее часто цитируемых среди работ отечественных исследователей.

Стволовые клетки бывают двух видов: зачаточные и взрослые. Эмбриональные стволовые клетки - универсальные. Они появляются на ранней стадии развития зародыша человека (на пятый день после зачатия), служат основой для развития всех органов и систем будущего ребенка.
Взрослые стволовые клетки - тот самый неприкосновенный запас, который находится в организме каждого человека. Они нужны для ремонта и восстановления тканей, быстрой замены погибших клеток.

Во взрослом организме стволовые клетки находятся, в основном, в костном мозге. Костный мозг - ткань, заполняющая полости костей у позвоночных животных и человека. Различают красный костный мозг, с преобладанием кроветворной миелоидной ткани и желтый с преобладанием жировой ткани. Красный костный мозг сохраняется в течение всей жизни в плоских костях (ребрах, грудине, костях черепа, таза), а также в позвонках и эпифизах трубчатых костей. У человека он составляет около 1,5% массы тела. С возрастом кроветворная ткань в полостях трубчатых костей замещается жировой и костный мозг в них становится желтым. Красный костный мозг - основной кроветворный орган у взрослых млекопитающих и человека. В нем происходит развитие эритроцитов, зернистых лейкоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, базофилов), кровяных пластинок (тромбоцитов), а также костномозговых лимфоцитов. В состав костного мозга (около 0,1% всех его клеток) входят особые, так называемые стволовые, кроветворные клетки. Стволовые клетки, благодаря их способности к многократному делению и развитию в направлении всех форм кроветворных и лимфоидных клеток, поддерживают кроветворение в костном мозге и обеспечивают возмещение постоянно происходящей в организме убыли лейкоцитов и эритроцитов. Главную массу костного мозга составляют созревающие клетки разных ростков кроветворения (эритроидных, миелоидных, лимфоцитов, мегакариоцитов). Все они - потомки стволовых кроветворных клеток и пополняются за их счет; часть из них способна к нескольким разделам. Относительное содержание в костном мозге созревающих клеток отдельных ростков кроветворения и более-менее зрелых клеточных форм каждого из ростков служит важной характеристикой процесса кроветворения. По мере созревания клетки из костного мозга поступают в кровяное русло. Кроме зрелых клеток из костного мозга выходит и некоторое количество стволовых кроветворных клеток, способных переселяться в другие кроветворные органы. Основу красного костного мозга составляет ретикулярная ткань, которая образует клеточный синцитий, на котором располагаются кроветворные клетки. Их размножение и созревание во многом зависят от взаимодействия с ретикулярной тканью, которая имеет, кроме того, способностью к костеобразованию, что проявляется при заживлении переломов костей. Интенсивность кроветворения в костном мозге может резко увеличиваться. Благодаря этому значительный спад клеток крови (например, при кровопотерях) или разрушение значительной части клеток костного мозга обычно быстро заполняются. Однако к некоторым воздействиям (например, ионизирующим излучением) костный мозг и, в частности, его стволовые клетки высокочувствительны. Находятся, как правило, в очень небольших количествах во всех органах и тканях: в коже, мышцах, жире, кишечнике, нервной ткани и даже сетчатке глаза.

Стволовых клеток в нашем организме очень мало:
у эмбриона - 1 клетка на 10 тысяч,
у человека в 60-80 лет - 1 клетка на 5-8 миллионов.

Сегодня на Украине разрешено проведение клинических испытаний (Приказ МЗ Украины № 000 «О проведении клинических испытаний стволовых клеток», 2007 г.) по лечению следующих патологий с применением стволовых клеток: панкреонекроз, цирроз печени, гепатиты, ожоговая болезнь, сахарный диабет 2-го типа, рассеянный склероз, критическая ишемия нижних конечностей.

Забор стволовых клеток часто производится из пуповинной крови ребенка при рождении. Хранение стволовых клеток осуществляется в криобанке. Но применение стволовых клеток из пуповинной крови возможно только один раз в ребенка, не достигшего десяти лет.
Официально одобренным методом терапии стволовыми клетками является применение стволовых клеток, взятых у взрослого человека. Взрослые стволовые клетки имеют «ограниченную» сферу использования. Они превращаются далеко не все ткани, а также не всегда проходят через стадии распределения и позволяют получить необходимое количество для трансплантации стволовых клеток.

Межклеточные контакты

Соединения между клетками, образованные при помощи белков, обеспечивают непосредственную связь между клетками и называются межклеточными контактами. Кроме того, клетки взаимодействуют друг с другом на расстоянии с помощью сигналов (главным образом - сигнальных веществ), которые передаются через межклеточное вещество.
Межклеточные соединения возникают в местах соприкосновения клеток в тканях и служат для межклеточного транспорта веществ и передачи сигналов (межклеточное взаимодействие), а также для механического скрепления клеток друг с другом.
Через щелевые контакты могут передаваться электрические сигналы. Клетки органов и тканей производят ряд химических веществ, которые действуют на другие клетки (в том числе через межклеточные контакты) и вызывают изменения в работе цитоскелета, в интенсивности обмена веществ и процессе синтеза клеткой белков.

Типы межклеточных соединений:

Простое межклеточное соединение - соединения оболочек клеток и сближение их на расстояние 15 - 20 нм, что позволяет занимать наиболее крупные участки соприкасающихся клеток. С помощью простых соединений осуществляется слабая механическая связь, что не препятствует транспорту веществ в межклеточных пространствах. Разновидностью простого соединения является контакт типа «замок», когда билипидные мембраны соседних клеток вместе с участком цитоплазмы вдавливаются друг в друга, чем достигается большая поверхность соприкосновения и более прочная механическая связь.

Плазмодесми - микроскопические цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений.

Плотное соединение - механическое сцепление клеток, препятствующее  транспорту веществ по межклеточным пространствам. В плотном соединении клеточные мембраны максимально сближены, здесь фактически происходит их слияние. Эта область непроницаема для макромолекул и ионов, она защищает межклеточные щели от внешней

среды.

Десмосомы (пятно сцепления, липкое соединение) - небольшая площадка, иногда слоистого вида, диаметром до 0,5 мкм для механической связи между клетками. К плазмолемме в зоне десмосомы со стороны цитоплазмы прилегает участок электронноплотного вещества, так что внутренний слой мембраны кажется утолщенным. Под этим утолщением находится область тонких фибрилл, которые могут быть загружены в относительно плотный матрикс.

Нексус (щелевой контакт) - ограниченный участок контакта двух клеточных мембран диаметром 0,5 - 3 мкм с расстоянием между мембранами 2-3нм. Обе эти мембраны пронизаны белковыми молекулами коннексонами, содержащими гидрофильные каналы. Через эти каналы осуществляется обмен ионами и микромолекулами соседних клеток. Поэтому нексус называют также проводящими соединениями. Их функциональная роль заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетки, минуя межклеточное пространство.

Синапс - участок контакта двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одной клетки к другой. Их функция - именно передача нервного импульса с нейрона на другую нервную клетку или клетку-мишень.

Межклеточные соединения (контакты), по крайней мере, большую их часть, очень четко можно проследить на следующей схеме:

  1 – простое межклеточное соединение;