реферат по патофизиологии стволовая. Реферат тема Понятие о стволовых клетках, их характеристика, роль в патологии. Применение стволовых клеток в лечении заболеваний, в том числе в челюстнолицевой области

Название	Реферат тема Понятие о стволовых клетках, их характеристика, роль в патологии. Применение стволовых клеток в лечении заболеваний, в том числе в челюстнолицевой области
Дата	17.10.2021
Размер	46.93 Kb.
Формат файла
Имя файла	реферат по патофизиологии стволовая.docx
Тип	Реферат #249374

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

РЕФЕРАТ

Тема: «Понятие о стволовых клетках, их характеристика, роль в патологии. Применение стволовых клеток в лечении заболеваний, в том числе в челюстно-лицевой области».

Выполнила:

студентка стоматологического факультета III курса

Проверила:

Архангельск, 2021

1. Введение 3

Актуальность 3

Цели 3

Задачи 3

2. Понятие о стволовых клетках. 4

3. Характеристика типов стволовых клеток. 4

4. Стволовые клетки взрослого организма. 7

5. Основные биологические свойства стволовых клеток. 8

6. Трансплантация стволовых клеток в лечебных целях. 11

Лейкозы 11

Ожоги 11

Ожоги и травмы роговицы 12

Заболевания печени 12

Переломы костей 13

7. Использование стволовых клеток в области челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. 13

8. Заключение 17

9. Список литературы 18

1. Введение

Актуальность

На сегодняшний день эта тема является очень актуальной. Дальнейшее развитие в области применения стволовых клеток может избавить человечество от многих проблем в медицине. Ведь с помощью стволовых клеток можно преодолеть дефицит донорских органов, также стоимость трансплантации значительно снизится, опасность осложнений не такая серьезная. Что не мало важно такие методы избавят нас от проблем этического характера.

По утверждению журнала Science, выделение и культивирование вне организма (размножение в питательной среде в специальных пластиковых флаконах) ЭСК является третьим по значимости открытием в биологии (после расшифровки двойной спирали ДНК и завершении расшифровки «Генома человека»).

Цели

Разобраться в определении стволовых клеток.
Обозначить характеристику стволовых клеток.
Выяснить методы использования стволовых клеток в лечении заболеваний.

Задачи

Изучить литературу, касающуюся данной темы.
Рассказать о сущности стволовых клеток.
Охарактеризовать стволовые клетки.
Показать методы лечения заболеваний.

2. Понятие о стволовых клетках.

Конец ХХ в. ознаменовался крупными достижениями молекулярной и клеточной биологии, которые создали предпосылки для применения принципиально новых эффективных технологий при лечении различных заболеваний. Успешная разработка методов выделения и длительного культивирования стволовых клеток (СК) открыли широкие перспективы для применения их в медицине. Последние достижения современной биотехнологии и генной инженерии готовят мировую науку врачевания к величайшему прорыву в истории: посредством пересадки СК излечивать тяжелейшие недуги.

Клетки нашего организма в основной массе специализированы, т. е. соответствуют и определяют специфические функции органов и тканей и в свою очередь определяются этими функциями. Всего в человеческом организме более 200 типов специализированных клеток. На самых ранних стадиях развития эмбриона клетки не специализированы (рис. 1). Они получили название стволовых, так как расположены в основании воображаемого ствола генеалогического древа клеток, которое венчает крона из различных специализированных клеток (рис. 2).

В стволе взрослого дерева существует очень небольшое количество СК, которые в обычных условиях во взрослом организме не делятся. Коммитированное потомство СК (клетки-предшественники) соматических тканей аналогично ветвям дерева: более многочисленно и обладает разной степенью детерминированности. Клетки-предшественники, подобно ветвям дерева, дают начало окончательно дифференцированным клеткам паренхимы стебля или листьев.

В отличие от обычных клеток, выполняющих строго определенные функции в организме, СК обладают возможностью приобретения в ходе развития специализации. Они — универсальный строительный материал, из которого при умелом генетическом манипулировании и соответствующем функциональном и анатомическом окружении «произрастет все, что угодно (нужное организму)», от нейронов мозга, до клеток тканей, выстилающих кишечник.

Необратимое преобразование изначально однородных эмбриональных клеток в специализированные, образующие ткани и органы, называется дифференцировкой.

Таким образом, СК — это клетки, способные к широкой специализации и сохраняющие эту способность (специализироваться) в течение длительного времени (в течение жизни).

В связи с этим используются также термины: способность к самовоспроизводству, т. е. делению, в результате которого образуются опять СК, а также к самообновлению, т. е. сохранению жизнеспособности в результате внутриклеточной регенерации СК.

За длительную способность к самовоспроизводству эмбриональные СК часто называют «бессмертными», т. е. способными длительное время воспроизводить себе подобных. Это свойство СК сейчас широко используется при размножении их в питательной среде [1].

3. Характеристика типов стволовых клеток.

В литературе чаще всего используют 2 классификации стволовых клеток:

По способности к дифференцировке;
По источнику их происхождения или выделения.

Тотипотентные СК (от лат. totus — полный, единый). Эта единственная клетка воспроизводит все органы эмбриона и необходимые для его развития структуры — плаценту и пуповину. К ним относятся только оплодотворённый ооцит и бластомеры 2–8 клеточной стадии.

Термин «плюрипотентный» используют для описания клетки, которая может быть источником клеток, производных любого из 3 зародышевых листков (эктодермы, энтодермы, мезодермы). К ним относятся ЭСК, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином.

Мультипотентные СК способны образовывать специализированные клетки нескольких типов (например, клетки крови, клетки печени, головного мозга).

Унипотентные СК — это клетки, дифференцирующиеся в обычных условиях только в специализированные клетки определенного типа.

Гистогенетические процессы начинаются в эмбриональном периоде и заканчиваются после рождения. Основой дифференцировки клеток организма являются стволовые клетки. Способность стволовых клеток к большей или меньшей (по «широте») дифференцировке меняется по мере роста и развития эмбриона.

Стволовые клетки взрослого организма унипотентны, то есть, способны образовывать клетки только определенных тканей (крови, нервной системы и т. п.). Однако в последнее время в научной печати стали появляться сообщения о так называемой «направленной дифференцировке» (трансдифференцировке) стволовых клеток взрослого организма. Из стволовых клеток костного мозга взрослого организма удалось в результате генетического перепрограммирования получать нервные, мышечные и другие клетки [2].

По происхождению и источнику выделения СК можно разделить на следующие группы:

Эмбриональные стволовые клетки получают из внутренней клеточной массы бластоциста, которые формируется к 4–7-му дню развития после оплодотворения. Эти СК способны дифференцироваться во все типы клеток взрослого организма. Основным источником ЭСК является абортивный материал или материал, оставшийся после искусственного оплодотворения.

Обнаружение и выделение СК происходит с помощью маркеров (наличие на поверхности этих клеток специфических белков). Существует серия поверхностных маркеров, характеризующих плюрипотентные ЭСК человека. К ним относятся ранние эмбриональные антигены SSEA-3 и SSEA-4.

Характеристики ЭСК:

– повышенная активность теломеразы;

– нормальный кариотип;

– способность к интенсивной пролиферации;

– минимальное количество рецепторов;

– тотипатентность с возможностью дифференцировки в любую клеточную линию;

– рост клонами.

Однако экспериментальные работы с человеческим эмбрионом сопряжены со значительными морально-этическими и религиозными проблемами.

Фетальные СК получают из абортивного материала на 9–12 неделе беременности. Фетальные стволовые клетки — это смесь мультипотентных и унипотентных стволовых клеток.

СК пуповинной и плацентарной крови (СКП). Источником стволовых клеток с огромным потенциалом является плацентарнопуповинная кровь. Шанс сохранить СК новорожденного ребенка дается только один раз в жизни — во время родов. В противном случае и пуповина, и плацента подвергнутся «утилизации», то есть будут уничтожены. Эта же участь постигает и уникальную пуповинную кровь.

Сохранение СК можно рассматривать, как одну из форм «биологического» медицинского страхования — однажды полученные СК могут храниться десятилетиями. В случае необходимости, их останется только извлечь из криогенного хранилища и разморозить, не тратя время и средства на поиск и приобретение донорских клеток. Эти СК можно использовать для восстановления любых тканей и органов и лечения разных заболеваний.

СК, выделенные из пуповинной крови, не экспрессируют HLA-DRантигены. В пуповинной крови есть небольшая популяция CD34+ клеток (около 1 %), не несущих линейных антигенов (CD34+/Lin–). СК пуповинной крови являются плюрипотентными и имеют целый ряд преимуществ перед клетками из костного мозга и периферической крови. Они менее зрелые, обладают наибольшим потенциалом к делению и дифференцировке. Вероятность инфицирования пуповинной крови минимальная. СК пуповинной крови характеризуются меньшей иммуногенностью при аллогенных трансплантациях, поэтому могут быть использованы при неполной совместимости по HLA-антигенам.

Вопрос об оптимальном количестве трансплантируемых клеток пуповинной крови, необходимом для приживления в организме реципиента, до сих пор не решен [3]. Существенный недостаток трансплантации пуповинной крови — малое количество СК, содержащееся в образцах. Лишь в каждом четвертом образце пуповинной крови стволовые клетки находятся в количестве, достаточном для трансплантации взрослому пациенту. Один из вариантов выхода из этого положения — размножение стволовых клеток в условиях культуры, что таким образом и увеличивает массу трансплантата in vitro. Исследования, проведенные в области гемопоэтической дифференцировки СК пуповинной крови, позволили получить различные типы клеток крови. Однако до конкретного использования эритропоидных клеток, дифференцированных из СКП, в клинической практике предстоит решить ряд вопросов [4].

4. Стволовые клетки взрослого организма.

У взрослого человека в тех органах и тканях, которые нуждаются в частом обновлении, имеются собственные унипотентные СК — региональные стволовые клетки (РСК). Эти клетки узко специализированные, т. е. из них образуются только определенные типы клеток. К ним относятся все СК костного мозга и тканеспецифичные стволовые клетки. Тканеспецифичные стволовые клетки располагаются в различных видах тканей и в первую очередь, отвечают за обновление их клеточной популяции, первыми активируются при повреждении. СК содержатся если не во всех, то в большинстве органов и тканей взрослого организма: в костном, головном и спинном мозге, крови, эпителии кожи и пищеварительного тракта, пульпе зубов, роговице и сетчатке глаза, эндотелии сосудов, скелетных мышцах, поджелудочной железе, печени и др.

СК взрослых обладают двумя качественными особенностями. Во-первых, они на протяжении всей жизни постоянно производят подобные себе клетки. Эта их способность к пролиферации обеспечивает их постоянное самообновление и самоподдержание. Во-вторых, они генерируют зрелые клетки с характерными морфологическими и функциональными свойствами. Основная роль СК взрослых в живом организме заключается в поддержании и восстановлении тех тканей, в которых они находятся.

Доля стволовых клеток в тканях взрослого организма, как правило, очень мала. Например, кроветворные стволовые клетки (КСК) встречаются с частотой 1 : 10–15 тыс. клеток костного мозга или 1 : 100 тыс. клеток периферической крови. В процессе взросления человека наблюдается значительное снижение количества СК. Для сравнения укажем, что при рождении у ребенка одна стволовая клетка приходится на 10 тыс. обычных клеток, т. е. в организме ребенка присутствует 50 млрд стволовых клеток. У людей в возрасте 60 лет и старше одна стволовая клетка приходится на один миллион обычных клеток.

Виды региональных СК взрослого организма:

СК кожи;
СК жировой ткани;
СК нервной ткани;
СК мышечной ткани;
СК костного мозга;
резидентные СК сердца.

5. Основные биологические свойства стволовых клеток.

Способность к самообновлению и пролиферации, т. е. к длительному (возможно, больше продолжительности жизни человека) размножению и продукции большого количества себе подобных клеток.

С этой точки зрения стволовые клетки, хранящиеся и размножающиеся в культуре ткани можно условно называть «бессмертными». СК способны к так называемому «асимметричному делению»

При симметричном делении происходит логарифмическое нарастание количества дочерних клеток, идентичных друг другу и сохраняющих все характеристики родительской клетки.

При ассиметричном делении одна клетка остается стволовой, а другая становится более или менее детерминированной. Происходит линейное накопление количества клеток.

В тканях взрослого организма потомство стволовой тканевой клетки становится все более дифференцированным (подвергается дифференцировке), частично сохраняя способность к пролиферации, и является основным источником восстановления тканей.

В случае такого типа клеточного деления одна стволовая клетка, делясь, превращается в две, а из них одна продолжает делиться и производить аналогичные стволовые клетки, другая вступает на путь дифференцировки. Если бы дело обстояло иначе, организм достаточно быстро израсходовал бы весь запас стволовых клеток, и обновление тканей стало бы невозможным (в данном случае речь идет о стволовых клетках взрослого организма).

Способность СК к дифференцировке и трансдифференцировке.

Процесс дифференцировки запускается с прикрепления стволовых клеток друг к другу или к подложке (если речь идет о выращивании стволовых клеток в культуре ткани), так как рецепторы адгезии и цитоскелет клеток играет большую роль в передаче сигнала к началу дифференцировки из внеклеточной среды в клеточное ядро.

В настоящее время изучено ограниченное число факторов, обеспечивающих направленную селективную дифференцировку эмбриональных стволовых клеток. Так, например, ретиноевая кислота индуцирует нейрогенез, Р-TGF (трансформирующий фактор роста) стимулирует образование мышечных клеток, ИЛ-6 (интерлейкин-6) и ИЛ- 3 (интерлейкин-3) — образование элементов крови, ВМР-2 (морфогенетический протеин кости— Bone Morphogenetic Protein) — образование эпителиальных клеток.

Ведутся эксперименты по применению комбинаций ростовых факторов для направленной селективной дифференцировки стволовых клеток. Для образования дифференцированных клеток специфических типов — миокарда, крови, нервных и других — изучается возможность контроля за дифференцировкой ЭСК.

Дифференцировка ЭСК начинается при смене среды, добавлении сыворотки и элиминации LIF (лейкемического ингибирующего фактора) из среды.

В качестве химических сигналов, позволяющих осуществлять целенаправленную дифференцировку ЭСК, применяют разнообразные факторы роста — преимущественно белки, участвующие на ранних стадиях в формировании разных клеточных типов. Например, активин А индуцирует преимущественно мезодерму и главным образом мышечные клетки (скелетные и сердца).

Эпидермальный фактор роста индуцирует мезодерму и эктодерму (специфичен для клеток кожи), а фактор роста нервов воздействует на мезодерму, эктодерму и энтодерму (специфичен для клеток печени и поджелудочной железы).

С точки зрения эмбриологии детерминация однонаправленный процесс. Термин описывает репрограммирование клетки, которая вступила на путь дифференцииации.

Однако в настоящее время доказано, что достаточно детерминированные тканевые клетки предшественники одной ткани способны дифференцироваться в зрелые, окончательно дифференцированные клетки другой ткани.

Например, костный мозг взрослого человека содержит минимальное количество недифференцированных стволовых клеток, обладающих достаточной пластичностью для того, чтобы давать потомство, способное дифференцироваться в самые разные типы зрелых клеток в зависимости от микроокружения. Это превращение можно рассматривать не как трансдифференцировку, а скорее как пластичность.

Практическим следствием способности СК к делению и дифференцировке является их пластичность, т. е. способность продуцировать потомство, которое может приобретать фенотипические черты зрелых клеток различных тканей.

Термин тотипотентность закреплен за клетками, которые могут служить источником как всех тканей организма, так и плаценты.

Термины плюрипотентность и мультипотентность с точки зрения диагностики являются синонимами, т. к. относятся к клеткам, способным приводить к появлению клеток, дифференцированных в самых разных направлениях. Они являются предшественниками для СК развивающихся органов.

Трансдифференцировка зрелых клеток

Во взрослом организме клетки, ответственные за обновление тканей, не являются тотипотентными и способны формировать дифференцированные ткани. Так, соматические СК бронхиального эпителия дают потомство клеток, которые могут становиться нейроэндокринными, мукозными или реснитчатыми клетками, а при патологических условиях могут трансдифференцироваться даже в ороговевающий эпителий.

Гемопоэтические и/или стромальные СК костного мозга в норме способны давать начало предшественникам самых разных клеток, включая эритроциты, тромбоциты, гранулоциты, моноциты, лимфоциты и даже эндотелиальные клетки.

Интересно, что в костном мозге, коже и других интенсивно пролиферирующих тканях СК обычно не делятся и находятся в состоянии покоя, а обновление этих тканей осуществляется пролиферацией дочерних клеток, продолжающих процесс дифференцировки.

Завершением этого процесса является появление окончательно дифференцированных клеток, таких как гранулоциты крови, ороговевающие эпителиальные клетки кожи. СК обладают способностью при определенных условиях дифференцироваться в ткани эктодермального, мезодермального и эндодермального происхождения.

Основным источником роста, восстановления и регенерации соматических тканей в настоящий момент принято считать костный мозг, клетки которого, как было доказано в экспериментальных исследованиях, могут давать начало всем тканям таких органов, как сердце, легкие, кишечник, печень, кожа, мозг и др. И это является нормальным физиологическим процессом, постоянно протекающим в организме взрослого человека.

Таким образом, в течение всей жизни индивидуума в организме сохраняются СК, обладающие мультилинейным потенциалом дифференцировки, а КМ представляет собой резервуар мультиплюрипотентных стволовых клеток, которые могут покидать КМ и попадать в другие ткани.

6. Трансплантация стволовых клеток в лечебных целях.

Последние два десятилетия характеризуются повышенным интересом научной и медицинской общественности к возможностям клеточной терапии, которая, согласно наиболее смелым прогнозам, будет являться «визитной карточкой» медицины XXI века. Клеточная терапия — это использование живых клеток различного происхождения, которые при введении в организм пациента способны к активному функционированию, результатом чего является улучшение или модификация существующей функции органа или ткани, либо восстановление или замена утраченной функции.

Лейкозы

В ходе осуществления этого лечебного мероприятия проводятся следующие операции: – выделение СК из костного мозга больного лейкозом; – размножение СК в культуре ткани; – консервация СК в жидком азоте; – уничтожение опухолевых (лейкозных) клеток костного мозга облучением или цитостатиками; – трансплантация сохраненных СК в костный мозг пациента. Положительный исход трансплантации зависит от того, насколько успешно будут выделены именно СК, а не бластомные клетки костного мозга. С целью очищения пунктата костного мозга от бластомных клеток применяются метод индукции апоптоза в бластомных клетках, уничтожение этих клеток моноклональными антителами и др. Следует иметь в виду, что таким же способом пробуют бороться и со злокачественными опухолями других локализаций путем введения в пораженный опухолью орган, подвергшийся облучению и (или) лечению цитостатиками, культуры СК больного, полученных из его костного мозга [5].

Ожоги

Ожоги являются одной из наиболее распространенных травм человека. В настоящее время в России больные с ожогами составляют 20 % от всех травмированных больных. Летальность от ожоговой болезни доходит до 11 %. Кожа обладает высокими регенеративными возможностями, однако при обширных термических травмах, трофических язвах, сопровождающихся утратой значительной части кожи, регенеративных возможностей кожи бывает недостаточно. Для решения проблемы своевременного и быстрого закрытия раневых поверхностей, широкое применение в клинической практике получил метод аутодермотрансплантантов — пересадка лоскутов кожи из неповреждённых участков. Основным недостатком аутодермотрансплантантов является обширная кожная рана в месте забора лоскута и невозможность применения при обширных поражениях более 30–40 % поверхности тела по причине дефицита донорских ресурсов. В связи с этим разработка альтернативных методов закрытия обширных ожоговых поверхностей остается одним из актуальных вопросов комбустиологии.

Суспензия культивируемых клеток пациента или донора, или пласты кожи человека, выращенные вне организма и состоящие из кератиноцитов и/или фибробластов, получаются в лабораторных условиях и могут быть использованы для лечения ожоговых больных.

Помимо закрытия ожоговых кожных дефектов, данная методика может применяться при лечении трофических язв, в косметологии, а также для тестирования медицинских и косметических препаратов при проведении испытаний внешних воздействий на кожу.

В настоящее время актуальным и перспективным является применение клеточных технологий в медицине, которые уже хорошо развиты в некоторых странах и широко нашли своё применение в разработке медицинских препаратов для восстановления клеточных покровов. Разработан ряд лечебных препаратов, применяемых в клинической практике на основе культур клеток.

В настоящее время химической промышленностью разработано множество коммерческих препаратов для закрытия раневых поверхностей. Как правило, это мембраны, состоящие из полимерной основы.

По устойчивости синтетические покрытия можно разделить на биодеградирующие (рассасывающие) состоящие из природных полимеров (желатина, коллагена, хитозана) и биоинертные, состоящие из синтетических материалов. Ведутся работы по созданию синтетических и природных покрытий содержащих живые кератиноциты и фиброблаты [6].

Ожоги и травмы роговицы

Имеются данные о возможности восстановления поврежденной роговицы глаза ожогом или травмой за счет применения стволовых клеток пациента, полученных из слизистой ротовой полости, кожи, жировой ткани, костного мозга. Отдаленные результаты таких операций пока изучаются.

В литературе приводятся данные о возможности практического применения стволовых клеток в лечении заболеваний сетчатки. Высказывается мнение о том, что СК имеют большой потенциал в лечение глазных болезней, характеризующихся необратимой потерей клеток, таких как глаукома и дегенерация фоторецепторов [7].

Заболевания печени

Имеются данные экспериментальных исследований, посвященных возможности лечения цирроза печени при помощи трансплантации в печень мезенхимальных стволовых клеток костного мозга. Результаты экспериментов противоречивы: с одной стороны, якобы, зарегистрированы случаи трансформации стволовых клеток в гепатоциты, а с другой — трансплантация стволовых клеток приводила к развитию аутоиммунного гепатита или к их трансформации в фибробласты и прогрессированию цирроза. Известно, что ГСК пуповинной крови человека способны дифференцироваться в гепатоциты. Эта способность может быть широко использована в лечении различных заболеваний печени. Показано, что трансплантированные крысам в селезенку мононуклеары пуповинной крови человека, трансформированные геном зеленого флуоресцентного белка, мигрируют в печень крыс после частичной гепатэктомии и приобретают фенотип гепатоцитов, синусоидных клеток и холангиоцитов.

Переломы костей

В последние годы разработано несколько экспериментальных методик по применению СК костного мозга для лечения переломов костей с замедленной консолидацией. Стволовые клетки применяют в комбинациях с органическими и минеральными матрицами, а также с использованием факторов роста в качестве стимуляторов остеорепарации.

7. Использование стволовых клеток в области челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.

Ушная раковина – важная отличительная черта человеческого тела, ее деформация оказывает глубокое воздействие на физическое и психическое состояние пациента. Ученые Гуандун Чжоу и Хайюэ Цзяниз из Китая (National Tissue Engineering Center of China, Shanghai) сделали настоящее открытие: они восстановили ушную раковину детей, родившихся с пороком ее развития(микротией), вырастив хрящ ушной раковины из собственных хондроцитов пациентов. В этом исследовании компьютерная томография и 3D-печать были использованы для прямого изготовления биосовместимого скаффолда, который повторял точную аурикулярную структуру симметричного здорового уха пациента и обладал хорошими механическими свойствами. После выделения аутологичных хондроцитов из хряща патологического уха, их высевали на скаффолд, in vitro культивировали в течение 3 месяцев, создавали хрящевые структуры конкретного пациента, а затем имплантировали реконструированную ушную раковину пациенту. Так китайские врачи вылечили 5 детей, страдавших микротией. Эта операция – настоящий прорыв, ведь хрящевая ткань отлично прижилась. Успешное восстановление человеческой ушной раковины с использованием тканевого инженерного метода демонстрирует перспективы регенеративной медицины.

В современной регенеративной медицине самым актуальным является использование стволовых клеток. Первый ученый, открывший научному миру «стволовые клетки» был А.А.Максимов, назвав их так потому, что они находятся в «стволе» кроветворного органа (1908). Именно он предположил дифференциацию клеток-родоначальниц в различные типы клеток крови в ответ на внешние сигналы. Благодаря отечественному ученому в 20 веке начались бурные исследования, и уже в 1970 году А.Я.Фриденштейном и его сотрудниками точно установлено: те «бессмертные» клетки, которые, способны дифференцироваться в костную ткань, содержатся в строме гематогенной ткани (костномозговое происхождение).

Последние исследования ученых всего мира доказывают мультипотентность МСК (мезенхимальных стволовых клеток), и ,таким образом, они могут быть использованы в восстановительной медицине самых разных областей, в том числе челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.

ММСК(мультипотентные МСК) наряду с ЭСК (эмбриональными стволовыми клетками) имеют высокий уровень пролиферации, дифференцировки ( в разные клеточные линии – остеобласты, хондроциты, адипоциты..), но главные преимущества ММСК :

-их использование не вызывает этических противоречий по сравнению с ЭСК;

-ММСК могут быть получены из собственных клеток пациента;

-также ММСК секретируют множество биологически-активных веществ, которые способствуют заселению места дефекта ткани аутологичными стволовыми клетками, таким образом усиливая тканевую регенерацию;

-ученые культивируют ММСК in vitro в виде трехмерных структур на биосовместимых с организмом скаффолдах. Это позволяет производить индивидуальные имплантаты, которые с большей точностью устраняют дефекты КТ, максимально подходя по структурным, биомеханическим и иммунологическим особенностям пациента, что очень важно в практике челюстно-лицевого хирурга, которому каждый день необходимо возвращать пациентам их уникальные природные черты лица. Так недавно учеными была выращена 3-х мерная костная ткань:

«В лаборатории мы как бы объясняем им (СК),что надо делать,а организм – как биореактор,делает все остальное»,-вот так легко выразился профессор клеточной инженерии М.Далби из University of Glasgow о своей далеко не простой работе- “Stimulation of 3D osteogenesis by MSC using a nanovibration bioreactor». Шотландскими учеными выращена in vitro костная ткань с помощью биосовместимого скаффолда (коллагеновый гель) и гравитационных волн ( колебания наноразмерных амплитуд дифференцировали МСК в минерализированную 3х мерную ткань).

Но в регенеративной медицине до си пор остается открытым вопрос, какие стволовые клетки все-таки использовать? По данным литературы, ответ может быть такой:

- аутологичные – при плановых, пластических операциях(если пациент не имеет каких-либо хронических,онкологических заболеваний);

-аллогенные-от тщательно подобранных иммунологичных доноров- при травмах КМ(костного мозга);

-дермальные эквиваленты с аллогенными фибробластами – в стоматологии;

В челюстно-лицевой хирургии и стоматологии МСК имеют огромный потенциал в устранении дефектов лица , в восстановлении прежней структуры тканей зуба. Источниками «бессмертных» клеток являются: КМ, жировая ткань, амниотическая жидкость,кровь из сосудов пупочного канатика.

Последние исследования ученых доказали, что мультипотентные СК находятся в пульпе молочных и постоянных зубов ,а также имеют незубные интраоральные источники, такие как слизистая оболочка щек, десен и надкостница. Это несомненно расширяет границы терапевтических возможностей для регенеративной медицины, ведь DPSC (dental pulp stem cells) по своим характеристикам не уступают МСК и ЭСК а ,наоборот, имеют ряд преимуществ :легкодоступность, мультипотентность(дифференцировка в адипогенном, остеогенном, нейрогенном направлениях), способность к экспрессии мРНК генов факторов транскрипции, пролиферации (особенно в области корня 3 –го моляра), способность к сохранению своих свойств (даже у людей с пульпитом), отсутствие этических противоречий(как с ЭСК), более мощная нейрогенетика в зубных СК (вероятно, благодаря происхождению из нервного гребня); процедура их выделения гораздо более выгодна экономически и малоинвазивна для пациента.

Зоны локализации DPSC:

-недифферецированные мезенхимные клетки (преодонтобласты)- субодонтобластический слой пульпы;

-популяция периваскулярно расположенных клеток (перициты, глиоциты);

-центральная зона пульпы;

Зуб наиболее часто подвергается сильным внешним и внутренним воздействиям, и все чаще у людей в связи с самыми разными причинами (современным образом жизни, генетикой, некачественной пищей, неблагоприятной экологией) ткань зуба быстро разрушается, но все же она способна и к регенерации. Наличие пульпарных стволовых клеток имеет большое значение в создании третичного дентина в ответ на внешние раздражители и жизнеобеспечения пульпы. При тяжелой травме зуба (например, глубоком кариесе) могут разрушиться дентинобласты, но DPSC , пролифирируя и дифференцируясь в них, приводят к синтезу третичного дентина и обеспечивают защиту пульпы.

В ходе многочисленных исследований учеными найдены 8 уникальных популяций стволовых клеток зуба:

1) Постнатальные СК пульпы (DPSCs)- развиваются в дентиноподобную структуру,выстланную клетками (подобными одонтобластам человека), а также в адипоциты, хондробласты, миоциты, неврогенные клетки;

2) стволовые клетки молочных зубов(SHED);

3) СК периодонтальной связки(PDLSCs) могут дифференцироваться в цементобласты, адипоциты,фибробласты соединительной ткани, которая богата коллагеном I типа in vitro и in vivo;

4) клетки-предшественники зубных альвеол (DFPCs), дифференцирующиеся в компоненты периодонта, цемента,надкостницу альвеолярной кости;

5) MSCs-предшественники альвеолярной кости(ABMSCs);

6) СК апикального сосочка(SCAP,) дифференцирующиеся в одонтобласты и адипоциты, (при совместной трансплантации с PDLSCs в зубные альвеолы животных формировались дентин и периодонтальная связка). Таким образом, SCAP можно использовать для создания биологического корня зуба, вместо металлических имплантантов;

7) клетки-предшественники зубного зачатка (TGPCs);

8) клетки-предшественники десны(GMSCs)могут трансформироваться в адипоциты, нервные клетки, остеобласты, хондроциты, миоциты, кардиомиоциты, меланоциты и гепацитоподобные клетки in vitro.

Несмотря на большие клинические достижения, перед врачами остаются открытыми вопросы: как контролировать рост, необходимую правильную диффиренцировку СК, как достичь нужной формы эмали, зуба в целом? Во всем мире ведутся многочисленные исследования в этой области. Например, итальянским ученым из University of Udine удалось получить зубной зачаток in vitro из популяции мезенхимальных стволовых клеток без скаффолда.

Таким образом, современные технологии тканевой инженерии(трехмерные скаффолды для насаждения СК, биопринтинг, мультипотентные СК) имеют огромное значение и потенциал для развития стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. МСК зуба и периодонтальных связок могут быть использованы для восстановления зубных тканей и формирования зубного зачатка, для восстановления костной, мышечной ткани лица, коррекции лицевого отдела черепа.Стоит отметить, что DPSC находят применение и для лечения лейкозов,заболеваний крови и иммунной системы, для восстановления гемопоэза после химиотерапии.

Также учеными из University Birmirgham установлено, что пульпарные стволовые клетки в будущем помогут и в лечении заболеваний, таких как травмы сетчатки глаза, глазного нерва ,глаукомы (как уточняют сами ученые, это связано с происхождением DPSC из нервного гребня, экспрессией нейрональных маркеров и трофических факторов NTF, обеспечивающих регенерацию аксонов ,восстановление их функционирования, консервацию) [8].

8. Заключение

Будущее медицины – это клеточная восстановительная медицина. И мы видим уже сейчас, какое огромное количество экспериментов проведено по всему миру! Это очень важно, ведь теперь стоматологи и челюстно-лицевые хирурги имеют больше возможностей вылечить человека от микротии, врожденного порока развития десны, губы, разрушения костной ткани челюсти различной этиологии - одним словом, от любого порока развития или травмы лица.. Ведь что главное для челюстно-лицевого хирурга, стоматолога да и для любого врача? Благодарная улыбка его пациента. С помощью инноваций в регенеративной медицине достичь этого намного проще – подарить наконец человеку долгожданную свободу, красоту и счастье!

9. Список литературы

[1] Егоров, В. В. Стволовые клетки человека / В. В. Егоров, А. А. Иванов, М. А. Пальцев // Молекулярная медицина. 2013. № 2. С. 3–14.
[2] Вермель, А. Е. Стволовые клетки : общая характеристика и перспективы применения в клинической практике / А. Е. Вермель // Клиническая медицина. 2014. № 1. С. 5–11.
[3] Кривенко, С. И. Пуповинная кровь как источник гемопоэтических клеток для трансплантации / С. И. Кривенко, А. Л. Усс // Медицинские новости. 2013. № 7. С. 32–37.
[4] Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей / В. П. Шахов [и др.]. Томск, 2014. 385 с.
[5] Зуева, Е. Е. Стволовые клетки. Некоторые биологические особенности и терапевтические возможности / Е. Е. Зуева, А. В. Куртова, Л. С. Комарова // Гематология. 2010. Т. 6. С. 705–724.
[6] Клеточные технологии в комбустиологии: успехи, проблемы и перспективы / З. Б. Квачева [и др.] // Военная медицина. 2008. № 3. С. 52–59.
[7] Беляковский, П. В. Перспективы применения стволовых клеток в офтальмологии / П. В. Беляковский, Е. С. Лобанок // Офтальмология в Беларуси. 2012. № 2 (02). С. 81–91.
[8] Носкова Я.И., Шелепа Е.Д. СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ В СТОМАТОЛОГИИ - СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 2. ;

Оглавление