Бағаналық жасушалар мен физикалық белсенді заттардың синтезі

        ПРОЛИФЕРАЦИЯ  – онтогенез процесінің барлық дифференциация кезеңінде өзін қолдауға қабілетті.

       ДИФФЕРЕНЦИЯЛАУ  – жасушалы элементтерге айналуы, бағаналы жасушалардың тіндік арнайылықпен көрінеді.

      Соматикалық бағаналы  жасушалар үшін әртүрлі типті  жасушалардың потенттілік деңгейі  түрліше – көздің торлы қабатының  монопотентті бағаналы жасушаларынан  кең диапозонды дифференцияцияланған  бағаналы жасушаларға дейін (мезенхимальді, гемопоэтикалық), оған және де нейралді бағаналы жасушалар кіреді. Соматикалық бағаналы жасушалар қайтымсыз көрініске ие, иерархиялық жетілудің этапты жалпы принципі бойынша жүргізілуі болжамдалады. Біріншілікті («примитивті») бағаналы жасушалардың бөлінуі кезінде аралық типті жетілген жасушалар түзіледі (ізашар жасушалар), олар жетілген жасушалардың кейбір типінің дамуының төменгі потенттілігі мен комментирлейші бағдарының интенситі пролиферациялық популяциянын ұсынады.

«БАҒАНАЛЫ НИША»

      Бағаналы жасушаларды  зерттеуінің нәтижесінде «бағаналы  ниша» концепциясының өңделуіне әкелді. Дифференцияланбаған бағаналы жасушылар миграция процесінде өздерінің «баспанасын» тауып, онда олар дифференцияланбаған күйге түседі, алайда олар бөліну жолы арқылы көбею бейімділігін сақтайтынын анықтаған кезінде, бірінші рет осы атауды 2001жылы айтты. «Ниша»-ның мағынасы жасушалық микроайналым мен жасушадан тыс матрикстің қосылуы, бұл бағаналы жасушалардың кейбір түріне тән, ол ұзақ уақыт бойы бағаналы жасушыға мекендеу орны болады. Аш ішектің эпителиалді жасушаларының жағындысына тәжірибе жасағанда сыртқы ортаның әсерінен еңгізген бағаналы жасушалардың тіндікспецификалық бейімделуі байқалады. Нишада бағаналы жасушалардың тірі қалуына ықпал ететін әртүрлі химиялық факторлар бөлінеді және де олардың пролиферациясы мен дифференциациясын бақылайды, деген гипотеза айтылған.

       Бағаналы жасушаның тіндік арнайылығын қазіргі уақыттық талдау жасағанда анықталатыны, олардың қызметі «нишадан» шығатын сигналдармен және де бағаналы жасушаның генетикалық программаларымен бақыланады. Эволюциялық қатарды салыстырғанда – дрозофилдерден бастап сүтқоректілерге дейін - әртүрлі биологиялық жүйелерде  нишаның идентификацияланған біріктірілген элементтерін анықтайды. Moore (2004) «нишаны» ерекше «микросфера» ретінде анықтайды, ішіне жасушаның элементтерін және айналасындағы матриксін, оның жасушалық «архитектурасын» енгізеді. Микроайналымды реттейтін сигналдар жолының маңызы анықталды; осы реттеудің транскрипторлы деңгейі әртүрлі типті реттеуші малекулалардың қосылуын растайды, сойтіп олар нақты ниша болған кезіндегі классикалық морфогендердің маңызын анықтайды.

       «Стромалді – васкулярлы айналымды» қарастыру «ниша» мен бағаналы жасушаның жасуша ішілік ара қатынасында мембранобайланыстырушы молекулалардың қатысуымен айқындалады. Адгезивті молекулалар мен олардың рецепторларының ұрпақтарына көңіл аударылады, олар өсу факторымен (EGF, TGF-beta және т.б.) қатар бағаналы жасушаның нишасы үшін сигналды қызмет атқарады. 

       Нишаның васкулярлық  жасаушысы, нейралді бағаналық жасушалардың белсенділігіне әсер ете отырып, ерекшелік тудырады. Shen Q. etal. (2004) эндотелиймен секрецияланатын (тамырлардың тегіс бұлшықеттерімен емес) ерітуші факторлар нейралді бағаналы жасушалардың өзіндік қайта қалпына жаңа нейрондардың түзілуіне жағдай жасайтынын, олардың дифферециясын тежейтінін және жаңа нейрондардың түзілуінің потенциялдауын  анықтады. Бұл эмбрионалді және жетілген нейралді бағаналы жасушаларға жатады;

       Сонымен, «бағаналы  ниша» түсінігін бағаналы жасушалардың қызметі мен тасымалдауды бақылауының молекулярлық механизмінен бөліп алуға болмайды екен.

ЫРҒАҚТЫЛЫҚ

      Бағаналы жасушамен  байланысты басқа кең таралған  мағынасы: ырғақтылық – соматикалық  бағаналы жасушалардың туыстық емес тіндер жасушаларына дифференциялану қабілетін айтамыз. Мысалы, мезодермадан түзілген сүйек кемігінің бағаналы жасушалары  нейроналді тіндердің жасушаларына дифференциялануға қабілетті, және керісінше,ересек адамның бас миынан алынған нейроналді бағаналы жасушалар гемопоэтикалық жасушаларға дифференцияланады.

       Нейрофизиологияда  жиі «ырғақтылық» термині қолданылады, бірақ ол мағынасы жағынан ерекшеленеді. Нейрофизиологияда нейроналді құрылымның ырғақтылығының классикалық анықтамасы сыртқы ортаның ұзақ уақыт бой ісер етуінен немесе жүйке тіндерінің ошақты зақымдалуынан жүйке элементтерінің  функционалді қайта құрылысын өзгертуге қабілетті болуы. Осы түсініктің мағынасы физиологиялық процестің компенсаторлық, адаптациялық процестердің іске асуын түсіндіреді.

      Алайда, А.А. Галоянның пікірінше (2004), дәстүрлі нейрофизиология осы түсініктің нейрохимиялық аспекттерін есептемейді. Бағаналы жасушалар туралы, әсіресе нейральді бағаналы жасушалар жайлы  түсініктің дамуы мидың физиологиялық және патологиясының өзгергіштік

 жағдайында жаңа жүйке жасушаларының генерацияға мүмкіншілігін мақұлдайды. Өлетін жүйке жасушалары (нейродегенерация, апоптоз, некроздың нәтижесінде) қалпына келмейді, бірақ мидың кейбір бөлігінде жаңадан түзілген нейралді бағаналы жасушаларының арқасында орнын толықтыруы мүмкін немесе миға тасымалданатын гематопоэтикалық бағаналы жасушалардың дифференциясы арқылы орнын толықтыруы мүмкін. Жүйке жүйесінде осы қалпына келтіру («ырғақты») процестері, бағаналы жасушаның түзілуі мен жаңа статусын бақылайтын, биологиялық белсенді заттармен тікелей байланысты.

       Көптеген тәжірибелер  базасында біртіндеп әртүрлі  соматикалық бағаналы жасушалармен мынадай ойпікір туындады, онда ырғақтылықты   биологиялық феномен ретінде in vivo бағаналы жасушалардың қызметі мен айналуы ретінде орын тапқан, бірақ ол тек тіннің зақымдалуы кезінде байқалады. In vivo ырғақтылықтың көрінуі үшін қажет, біріншіден, зақымдалған мүшеден бөлінетін арнайы бақылау факторы. Нәтижесінде табиғи нишалардан бағаналы жасушаның мобилизациясы болады, олардың қанайналымға түсіп, бағытталған зақымданған мүшеге миграциялауы және де оның колонизациясы. Екіншіден, бағаналы жасушаның жаңа «нишаға» түсуі керек – олардың айналуы жаға жол бойынша дифференцировкасын индуцирлеуге қабілетті болады. Осымен, миграция мен колонизация кезеңдерінде әсер ететін, бағаналы жасушаға бақылаушы әсерінің екі типін қарастырдық.

         Бағаналы  жасушаның әсерінен зақымдалған  тіннің репарация механизмі осындай. Осыдан «ырғақтылық» терминінің биологиялық мағынасы түсінікті. Алайда, жасушалы популяциясының ішіндегі кең таралған бағаналы эпителиалді жасушаларды зерттеу негізіндегі позициясы  әртүрлі тінде осы жасушалардың реттеу сигналының бір көрінісін анықтауына қиналып отыр: Rizvi & Wong  «баспана тәрізді жерді таба алмай отыр» деп мақалалары аталды (2005). Аналогиялық күмәндануын Van Os былай деп айтады (2004): «Гематопоэтикалық бағаналы жасушалар – тарихи жүзінен көп зерттелгендердің бірі, бірақ бағаналы жасушаларды зерттеудегі жаңа жаңалықтар зерттеудегі  техникалық сұрақтар жағынан және де семантикалық сұрақтары бойынша күмән келтіреді.»

        «Ырғақтылық» түсінігінің енуі бағаналы жасушаларды зерттеуде қолданады, мынадай көрініс тудырды, барлық соматикалық жасушалар кең ырғақтылыққа ие бола отырып, әртүрлі типті жасушаларға дифференцияланады (2002).

        Қазіргі уақыттық  зерттеулердің алдында мынадай  сұрақтар туындайды, олардың шешімісіз  ары қарай проблемаға енуге  қиын болады: а) Бағаналы жасушалардың дифференциялау механизмі мен бағаналы жасушаның дифференцияланбауына мәжбүр ететін механизм? б) ересек адамның бағаналы жасушалары ырғақтығы in vivo қалыпты көрініс пе немесе ол жасушаларды өсіру жағдайында техникалық феномен бе? в) бағаналы жасушалардың зақымдалған тінге миграциялануға талаптану стимулы қандай? г) бағаналы жасушаның тінге немесе мүшенің құрылымына ену механизмі қандай және осы процестерге ықпал етуге болады ма?

МЕЗЕНХИМАЛДІ БАҒАНАЛЫ ЖАСУШАЛАР. ӘДІСТЕМЕЛІК СҰРАҚТАР.

        Мезенхималді бағаналы жасушалардың қайнар көзі ретінде сүйектің қызыл кемігі, май тіні, плацента, тері, айырша безі қолданылады. Стандартты әдіске байланысты жасушалар градиентінде фиколаны (сүйектің қызыл кемігі үшін) немесе коллагеназа ферментінің көмегімен (басқа тіндер үшін) бөледі, консервант ретінде құрамында глютамині, пенициллині немесе стрептомицині бар, оларды СО2-мен желдетілетін ДМЕМ ортасында 37ºС өсіреді. Осындай жағдайда өсірілетін әртүрлі тіндік мезенхимальді бағаналы жасушалар жалпы морфологиялық мінездемеге ие және экспрессия бойынша негізгі жасушалық маркерлерден айырмашылығы жоқ . Бірақ өсіру орталарына қосымша заттарды  еңгізген кезде жаңа гендердің экспрессиясы анықталады, олар тінге сезістал ізашарларға (прогениторалға) бағаналы жасушалардың тасымалдануы мен плюрипотентті арсеналының іске асуына мүмкіншілік беретінін көрсетеді.

         Қызыл сүйек  кемігінен бағаналы жасушаларды  алудың және өсірудің стандартты  әдістері келесілер: донордан пункция арқылы жасушаларды төстен немесе жамбас сүйегінен алады, сөйтіп қуысты гепарині мен гентамицині бар буферленген физиологиялық ерітіндімен шаяды. Жасушалардың суспензиясын центрифугирлейді (1000-1500 айналым/мин; 3-10 мин;) және жасушалық тұнбаны эритроциттерді алып тастау үшін лизисті ерітіндіде ресуспензиялайды, сөйтіп қайтадан центрифугирлейді. Жасушалық тұнбаны, құрамында 10% бұқаның эмбрионалді сарысуы бар, өсу ортасында қайтадан ресуспензиялайды. Содан кейін жасушаларды Петри табақшаларында СО2-де 37ºС 2-3 тәуләк бойы өсіреді. Келесі өңдеу ортаға дифференцияланған факторларды еңгізумен байланысты (24 сағат), одан кейін инкубацияланған ортаны құрамында өсу факторына ауыстырады. Осы ортаға ауыстырар алдында әр үш күн бойы ортаны екі ай бойы тығыз моноқабатты жасуша пайда болғанша өсіреді.Жасушаларды қасықтардан   бөлу үшін Хенкс ерітіндісінде трипсинмен өңдеуін қолданады. Өсу және дифференциялану процесінде жасушамен бөлінетін физиологиялық белсенді заттар ағымды орталар мен элюаттардың құрамында болған кезінде, осы кезеңдер уақыттық параметрлерді анықтауға мүмкіндік береді.

        Әртүрлі зерттеушілер  өсірудің сәл ғана ерекшеленетін және апробирлеу әдістерін қолданады. Ортаға 20% бұзаудың сарысуына тұрақтандырғыш ретінде L- глутамин,амфотерицин және пенициллин қосылған әдісті қолданады. Мынадай ақпарат бар, қосымша байыту мақсатымен өсу ортасына инсулин, өсүдің инсулин тәрізді факторын, декваметазон және үшиодтиронин деген ингредиенттерді қосса да, сүйектің қызыл кемігінің ортасында жасушалардың бөлінуін жоғарлатпайды, бірақ осы заттар тышқандардың кардиомиоциттерін алуында қолданады (Цыб, Коноплянников және т.б., 2004).

       Жапониялық авторлардың жазбаларында (2005) мезенхималді бағаналы жасушаларды өсіру үшін адамның аутологиялық сарысуын қолданады екен. Бұл орта мезенхималді бағаналы жасушалардың өсуі мен дифференциялану жағынан, дәстүрлік бұқа сарысуынан көрі, ыңғайлы болды; сонымен қатар, осын сарысуды қолдану «сиыр құтыру» вирусын жұқтыртпайды.

        Май тінінен  алынған мезенхималді бағаналы  жасушалар дифференциялану процесінде  сүйектің қызыл кемігінің, май  тінінің, бұлшықеттің жасушаларын  бере алады. Остеогенезге бағытталған трансформация ортаға дексаметазонды, бета – глицерофосфатты және аскорбатты қосқанда индуцирленеді. Бірақ май тінінің мезенхималді бағаналы жасушалары,  сүйектің қызыл кемігімен салыстырғанда, остео- және хондрогенездің дамуының аз потенциалды болады, сондықтан да болар, оларды өсіру техникасына қолдану күмәнді (2005).

БАҒАНАЛЫ ЖАСУШАЛАР МЕН ФИЗИОЛОГИЯЛЫҚ БЕЛСЕНДІ ЗАТТАРДЫҢ СИНТЕЗІ

       Сүйектің қызыл  кемігінен бөлінген мезенхималді  бағаналы жасушалары остеогенді, адипогенді, хондриогенді бағыттарда, ал олардың гормондар және ерітінділермен кардиомио, ангиогенді және нейралді стимуляциясынан кейін дифференцияланады. Соған байланысты, экспрессирленбеген гендерді алып жүретін, мезенхималді бағаналы жасушалар физиологиялық белсенді заттарды синтездеуге дайын. Трансплантация кезінде тіннің нишасына «орналасып», олардың жаңа ортада дифференцировкасы мен адаптациясына қабілетті бағаналы жасушалар субстанцияларды продуцирлейді. Сөйтіп, бағаналы жасушаның табиғи қызметі мынадай элементтерді қосады: а) қожайынның тініне эндокринді әсер етеді; б) тіннің зақымдалған немесе «қартайған» жасушаларын орнын басу арқылы репаративті қызмет атқарады;

       Онтогенездің реттелуі жайлы  қазіргі заманғы ойлар химиялық қасиеті және қызметі өте жақсы зерттелген «эмбрионалді ақуыздардың» үлкен мөлшерімен байланысты. Қазіргі заманғы өсу және нейротрофикалық факторлардың тізімінде әртүрлі қауыммен және даму дәрежесімен байланысатын  эмбрионалді жасушалармен өндірілетін қосылыстартар қатысады, оларды басқаша әртүрлі қызметтерді реттеуші деп те атайды.

      Сүйектің қызыл кемігінің мезенхималді жасушалары және олардың «ұрпақтары» гемопоэтикалық жасушалармен тығыз байланысты, сондықтан да болар, олар ағзаны қалыпты гемопоэзбен қамтамасыз етеді. Осы жасушалар гемопоэтикалық жасушалардың дифференциялануына қажет цитокиндерді және өсу факторын өндіреді. Цитокиндер тізіміне интерлейкин -6, -7, -8, -11, -12, -14 факторлары, колоностимулирлеуші факторлар (гранулоцитарлы, макрофагалді және т.б.), лейкемия-индуцирлеуші фактор, транскрипционды ақуыздар кіреді; Гепатоциттердің өсу факторы да Сүйектің қызыл кемігінің мезенхималді жасушаларымен өндіріледі.

      Мезенхималді жасушалары және гемопоэтикалық бағаналы жасушаларды өздерінің беткейлік маркерлерді синтездеу арқылы айырамыз (селектиндер, жасушалық адгезия молекулалары, интегриндер); жасушадан тыс матрикстік элементтерді секрециялау қабілетіне байланысты да айыруға болады (коллагендер, протеогликандар, фибронектин, лиминин, тромбоспондин). Табиғи ортадан тыс жағдайда сүйектің қызыл кемігінен жетілген бағаналы жасушаларды қанайналымға өткізуге болады. Бұндай мобилизация кейбір цитокиндермен іске асыруға болады, олар осы жасушалармен кейбір ферменттердің: эластаза, катепсинG, протеиназа-3, әртүрлі металлопротеиназалардың секрециясын мобилиздейді. Соңғыларына физиологиялық белсенді пептидтердің (ангиотензин, брадикинин және т.б.) метаболизімінде мағызы өте зор.