Гилберт С. Биология развития. Т.1.doc , БИР. Библиография Гилберт С. Биология развития в 3х т. Т. I Пер с англ. М. Мир, 1993. 228 с
 Скачать 10.9 Mb.
|
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.212_______________ ГЛАВА 6_______________________________________________________________________________ Развитие клеток кровиПолипотентные стволовые клетки и их микроокружениеБольшая часть тканей позвоночных животных состоит из дифференцированных клеток, которые не делятся. Миобласты, например, образуют быстро делящуюся популяцию клеток до тех пор. пока не объединятся в мышечные трубочки. Однако некоторые ткани, такие, как эпидермис, кишечный эпителий и клетки крови, обладают особой «эмбриональной» клеточной популяцией. В соответствии с этим их клеточный состав постоянно меняется даже у взрослых животных. Это явление наиболее наглядно можно продемонстрировать на примере эритроцитов млекопитающих: эритроцит у них лишен ядра, и продолжительность его жизни в кровяном русле у человека равна всего лишь 120 сут. В норме у человека ежедневно погибает 3·1011 эритроцитов, но они замещаются таким же количеством новых (Hay, 1966). Источником непрерывного формирования новых эритроцитов (так же как и клеток крови других типов) служат кроветворные («формирующие кровь») стволовые клетки. Стволовые клетки представляют собой загадочный и еще мало понятный феномен. От них в буквальном смысле слова зависит вся наша жизнь. Стволовая клетка — это клетка, способная к интенсивной пролиферации: она дает начало таким же стволовым клеткам (самоподдержание) и более дифференцированному потомству (Siminovitch et al., 1963). Так, одна стволовая клетка может дать начало клону, содержащему миллионы дифференцированных клеток, а также небольшому числу стволовых клеток. Тем самым стволовые клетки обеспечивают непрерывную пролиферацию клеток-предшественников тканей на протяжении длительного времени. Кроветворные стволовые клетки млекопитающих мигрируют в костный мозг, где сохраняются в течение всей жизни животного. Стволовые клетки имеются и для таких непрерывно возобновляющихся тканей, как эпидермис, а также для возобновления числа спермиев в семенниках. Некоторые стволовые клетки, например стволовые клетки скелетной мускулатуры, существуют, вероятно, в течение развития плода (Quinn et al., 1985). Представление о судьбе стволовой клетки дает рис. 6.33. У млекопитающих и птиц имеется, по-видимому, общая полипотентная кроветворная клетка, которая может дать начало эритроцитам, гранулоцитам, макрофагам, тромбоцитам и иммунокомпетентным клеткам — лимфоцитам. Существование таких стволовых клеток было показано исследователями (Till, McCulloch, 1961), инъецировавшими клетки костного мозга облученным летальной дозой мышам той же генетической линии, что и доноры костного мозга. Некоторые из этих клеток образовали обособленные узелки (колонии) в селезенке хозяина (рис. 6.34). Результаты микроскопического исследования показали, что эти узелки содержат клетки-предшественники эритроцитов, гранулоцитов и тромбоцитов. Следовательно, единичная клетка из костного мозга способна формировать клетки крови многих различных типов. Ответственная за это клетка была названа КОЕ-с—колониеобразующей единицей в селезенке. В дальнейших исследованиях с использованием хромосомных маркеров было подтверждено, что различные типы клеток в пределах колонии формируются единичной КОЕ-с. В этих исследованиях клетки костного мозга облучали так, что выживали лишь немногие клетки: значительная часть их имела хромосомные аномалии, четко выявляемые при изучении с помощью светового микроскопа. Когда такие облученные клетки костного мозга инъецировали мыши, у которой собственные кроветворные клетки были разрушены, каждая клетка селезеночной колонии, будь то клетка-предшественник гранулоцита или эритроцита, имела ту же самую хромосомную аномалию (Becker et al., 1963). Важную часть концепции стволовой клетки составляет требование, в соответствии с которым стволовая клетка помимо
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.________________ РАННЕЕ РАЗВИТИЕ ПОЗВОНОЧНЫХ МЕЗОДЕРМА И ЭНТОДЕРМА_______________________ 213
образования дифференцированных клеточных типов должна воспроизводить также себе подобные стволовые клетки. Это обнаружено и в данном случае. Когда колонии клеток в селезенке, образовавшиеся из единственной клетки КОЕ-с, были ресуспендированы и инъецированы в другую мышь, у нее в селезенке возникли множественные колонии (Juriskovä, Tkadlecek, 1965; Humphries et al., 1979). Следовательно, мы убеждаемся в том, что единичная клетка костного мозга может формировать многочисленные разные типы клеток, а также и воспроизводить такие же, как она сама, клетки; другими словами, КОЕ-с является полипотентной стволовой кроветворной клеткой. Из приведенных выше данных следует, что, хотя КОЕ-с может давать начало многим типам форменных элементов крови, она неспособна к образованию лимфоцитов. Этот вывод опирается на опыты, в которых было показано (Abramson et al., 1977), что КОЕ-с и лимфоциты происходят из стволовых клеток разных типов. Когда мышам, имеющим наследственный дефицит кроветворных клеток, вводили облученные клетки костного мозга, одинаковые хромосомные аномалии обнаруживались как в клетках из селезеночных колоний, так и в лимфоцитах, циркулирующих в крови. Результаты, полученные Абрамсон и ее коллегами, были подтверждены в опытах, когда мышам вместе с клетками костного мозга инъецировали определенные вирусы, которые случайным образом включались в различные участки ДНК клетки. Одни и те же гены вирусного происхождения были обнаружены в одинаковых областях генома и в лимфоцитах, и в клетках крови (Keller et al., 1985; Lemischka et al., 1986). На рис. 6.35 суммированы результаты нескольких исследований. Первой полипотентной кроветворной стволовой клеткой является КОЕ-м.л (колониеобразующая единица для миелоидного и лимфоидного ряда). Эта клетка дает начало КОЕ-с (клетки крови) и КОЕ-л (лимфоциты). КОЕ-с и КОЕ-л также представляют собой полипотентные стволовые клетки, потому что их потомство может дифференцироваться в многочисленные клеточные типы. Однако непосредственное потомство КОЕ-с представляет собой коммитированные стволовые клетки. Каждая из них помимо воспроизведения себе подобных дает начало только одному типу клеток. Например БОЕ-э (бурстообразующие клетки эритроидного ряда) формируются из КОЕ-с и могут дать только один тип клеток в дополнение к себе подобным. Эта новая клетка называется КОЕ-э (колониеобразующая единица эритроидного ряда): она способна в ответ на действие гормона эритропоэтина образовывать первую четко определяемую дифференцированную клетку этого ряда проэритробласт. Эритропоэтин является гликопротеином, который быстро индуцирует синтез глобиновой мРНК (Krantz, Goldwasser, 1965). Он синтезируется главным образом в почках, и на его синтез влияют окружающие условия. Если уровень насыщения крови кислородом снижается, увеличивается количество эритропоэтина, и это приводит к увеличению образования эритроцитов. Проэритробласт превращается в эритробласт, синтезирующий огромные количества гемоглобина. В конце концов эритробласт у млекопитающих выталкивает ядро и превращается в ретикулоцит. Ретикулоциты уже не могут синтезировать глобиновую мРНК, но способны еще транслировать имеющиеся в клетке мРНК. Конечная стадия дифференцировки проэритробласта — эритроцит. Он не делится и не синтезирует ни РНК, ни белок. Такая клетка покидает костный мозг, чтобы выполнить свою роль поставщика кислорода к тканям тела. Клетки КОЕ-л, по-видимому, развиваются сходным образом, а именно полипотентная стволовая клетка продуцирует другие стволовые клетки, каждая из которых коммитирована к дифференцировке определенного типа лимфоцитов. Так, имеются коммитированные стволовые клетки для тромбоцитов и коммитированные стволовые клетки для гранулоцитов и макрофагов. Молекулы, влияющие на дифференцировку клеток крови, относятся к классу растворимых белков, называемых гемопоэтическими факторами роста, одним из которых является эритропоэтин. Некоторые |
