Podstawą funkcjonowania organizmu wielokomórkowego jest specjalizacja komórek ukierunkowana na pełnienie określonej funkcji. To różnicowanie komórek zaczyna się na wczesnym etapie rozwoju zarodka. Ale w naszym ciele są komórki, które są zdolne do nabywania różnych specjalizacji przez całe życie człowieka. Dotyczy to w pełni hematopoetycznych komórek macierzystych, które utrzymują stały skład ilościowy i jakościowy komórek krwi.
Informacje ogólne
Hematopoetyczne komórki macierzyste (Hematopoietic Stem Cell, od greckich słów Haima - krew, Poiesis - tworzenie) to komórki macierzyste zdolne do nieograniczonego podziału i różnicowania w komórki krwi.
Onipowstają w czerwonym szpiku kostnym i różnicują się w czterech kierunkach:
- Erytroid (w czerwonych krwinkach).
- Megakariocyty (w płytkach krwi).
- Mieloid (fagocyty wielojądrowe, leukocyty).
- Limfoidalna (w limfocytach).
Przeszczep krwiotwórczych komórek macierzystych (alogeniczny - od dawcy, autologiczny - przeszczep własnych komórek) przywraca układ krwiotwórczy, który może być upośledzony w niektórych chorobach, chemioterapii.
Pierwsza transplantacja autogennych komórek macierzystych została przeprowadzona w 1969 roku przez E. Thomasa (Seattle, USA). Nowoczesne techniki w 80% przypadków mogą pokonać raka krwi. Na tym etapie medycyna dysponuje metodami medycyny płodowej, kiedy dawstwem krwiotwórczych komórek macierzystych jest krew pępowinowa, tkanki zarodkowe, szpik kostny, tkanka tłuszczowa.
Cechy tego materiału komórkowego
Hematopoetyczne komórki macierzyste (hemocytoblasty) mają dwie główne właściwości:
- Zdolność do asymetrycznego podziału, podczas którego powstają dwie komórki potomne, identyczne z matką. Jednak komórki nie ulegają różnicowaniu. Pozostają multipotencjalnymi hematopoetycznymi komórkami macierzystymi. Oznacza to, że mogą wybrać dowolną z powyższych ścieżek specjalizacji.
- Obecność potencjału różnicującego w hematopoetycznych komórkach macierzystych. Oznacza to, że komórki macierzyste dzielą się, a komórki potomne zaczynają swojespecjalizacja, przekształcając się w wysoko wyspecjalizowane erytrocyty, płytki krwi, limfocyty, leukocyty.
Hematopoetyczne komórki macierzyste w szpiku kostnym, podobnie jak wszystkie komórki w naszym ciele, mają wiek – krótkie „dzieciństwo”, szybko latającą „młodość”, kiedy komórki wybierają „wojsko” lub „naukę” i długi okres „dojrzałość”.
Pójdę do czerwonych krwinek - niech mnie nauczą
Większość hematopoetycznych komórek macierzystych w szpiku kostnym jest uśpiona – nie dzielą się. Ale kiedy hemocytoblast się budzi, dokonuje najważniejszego wyboru - dać początek nowej multipotencjalnej komórce macierzystej lub rozpocząć proces specjalizacji komórek potomnych. W pierwszym przypadku komórka może przedłużyć swoje „dzieciństwo” w nieskończoność, w drugim przypadku komórki wchodzą w kolejny okres swojego życia.
Dojrzałe komórki krwiotwórcze zaczynają dzielić się asymetrycznie, co prowadzi do ich różnicowania i specjalizacji. Powstają prekursory komórek, które wybierają „badanie” – mieloidalną ścieżkę rozwoju lub „armię” – limfoidalną ścieżkę rozwoju.
Hemocytoblasty szpiku rozwijają się w płytki krwi, erytrocyty, leukocyty makrofagów, granulocyty (rodzaj leukocytów - eozynofile, neutrofile lub bazofile).
Hemocytoblasty limfoidalne dadzą początek komórkom obrony immunologicznej organizmu - limfocyty T (rozpoznają antygeny obcych), limfocyty B (produkują przeciwciała), pomocnicy T (atakują obce komórki), limfocyty NK (zapewniają fagocytozę obcych czynników).
Zrozumienie potencjału
Hematopoetyczne komórki macierzyste, wchodząc w etap różnicowania, tracą swoją multipotencję i realizują swój potencjał. Na wybór ścieżki rozwoju hemocytoblastów wpływa kilka czynników:
- Środowisko - różne obszary szpiku kostnego różnicują się na różne sposoby.
- Czynniki działające na odległość. Na przykład hormon erytropoetyna, który stymuluje tworzenie czerwonych krwinek, jest syntetyzowany w nerkach. Wszystkie te biologicznie aktywne substancje nazywane są cytokinami i czynnikami wzrostu (hormon przytarczyc, interleukina).
- Sygnały współczulnego układu nerwowego, które przekazują informacje o stanie organizmu i składzie krwi.
Dziś mechanizmy hematopoezy nie zostały w pełni poznane i wciąż czekają na swoich laureatów Nagrody Nobla, którzy nauczą się kontrolować los hemocytoblastów.
Przeszczep szpiku kostnego
Jest to termin najczęściej używany w odniesieniu do transplantacji krwiotwórczych komórek macierzystych. Jest to metoda szeroko stosowana w leczeniu chorób krwi, patologii onkologicznych i genetycznych. Nowoczesne metody terapii pozwalają na wykorzystanie nie tylko szpiku dawcy. Obecnie dawcą krwiotwórczych komórek macierzystych jest krew obwodowa, krew pępowinowa oraz produkty medycyny płodowej (embrionalnej).
Istota przeszczepu hemocytoblastów jest następująca. W początkowej fazie pacjent przechodzi etap kondycjonowania (napromienianie lub chemioterapia), w którym dochodzi do zahamowania funkcjonowania własnego szpiku kostnego. Następnie pacjent otrzymujezawiesina komórek krwiotwórczych, które zasiedlają jego narządy krwiotwórcze i przywracają funkcje krwiotwórcze.
Własne lub inne
W zależności od źródła komórek macierzystych do przeszczepu, przydziel:
- Autotransplantacja. Dzięki tej terapii pacjent otrzymuje zawiesinę własnych hemocytoblastów, które są wcześniej pobierane i przechowywane w stanie zamrożonym. Ten rodzaj przeszczepu jest stosowany w leczeniu chłoniaków, nerwiaka niedojrzałego, guzów mózgu i innych nowotworów litych.
- Allotransplantacja. W tym przypadku wykorzystywane są komórki krwiotwórcze dawcy, które mogą być bliskimi krewnymi pacjenta lub wybranymi z rejestrów dawców szpiku kostnego.
Dzięki autotransplantacji nie występuje odrzucenie komórek i komplikacje immunologiczne, ale ta metoda nie zawsze jest skuteczna. Allotransplantacja jest skuteczna w przypadku wielu wrodzonych (niedokrwistość Fanconiego, ciężkie złożone niedobory odporności) i nabytych (białaczka, niedokrwistość aplastyczna, zespół mielodysplastyczny) patologii krwi i układu krwiotwórczego, ale wymaga starannego doboru dawcy pod kątem zgodności tkankowej.
Podsumowanie
Ale w każdym przypadku przeszczep szpiku kostnego wiąże się ze znacznym ryzykiem dla zdrowia pacjenta. Dlatego przeprowadza się go tylko w przypadku istotnej konieczności.
Nowoczesne metody przeszczepu szpiku już uratowały życie tysiącom pacjentów z patologiami krwi.
RdzeńKomórki krwi pępowinowej po raz pierwszy zastosowano w 1987 roku, a dziś techniki te uratowały już ponad 10 000 pacjentów. W tym samym czasie rozwijają się banki komórek macierzystych z krwi pępowinowej, ponieważ można ich pobrać nie więcej niż 100 ml i to tylko raz. Po zamrożeniu komórki zachowują żywotność przez 20 lat i w takich bankach można pobrać krew dawcy.
Innym kierunkiem rozwoju transplantacji komórek macierzystych jest terapia płodowa, która wykorzystuje komórki z zarodków. Ich źródłem jest nieudany materiał. Ale to temat na zupełnie inny artykuł.
