Киясов А.П., Гумерова А.А., Абдулхаков С.Р., Калигин М.С., Газизов И.М.
(Казанский государственный медицинский университет Росздрава; e-mail: sozinov@kgmu.kcn.ru)
Устоявшаяся теория развития печени базируется на исследованиях, проведенных в середине ХХ века. Считается, что предшественники гепатоцитов выселяются в мезенхиму поперечной перегородки из эпителия двенадцатиперстной кишки эмбриона. Из эпителиальных клеток образуются гепатобласты/гепатоциты, а из клеток мезенхимы дифференцируются синусоидные клетки. На определенных этапах развития часть гепатобластов, расположенных вокруг сосудов, образуют так называемую протоковую пластинку, из клеток которой формируются внутрипеченочные желчные протоки. Существавание региональной стволовой клетки печени в настоящее время не вызывает сомнений, и традиционно считается, что она находится среди клеток мельчайших внутрипеченочных желчных протков - канальцев Геринга, а их непосредственными потомками являются так называемые овальные клетки, обладающие свойствами бипотентности и дающие начало как гепатоцитам, так и холангиоцитам.
Нашей группой проведены изучение и анализ закономерностей экспрессии широкого спектра фенотипических и дифференцировочных маркеров разных клеточных типов печени, а также маркеров стволовых клеток, в ходе пренатального развития и регенерации печени человека и крысы. В результате получены принципиально новые данные, позволяющие с другой стороны взглянуть на события, происходящие в ходе гисто- и органогенеза печени, а также дают новое понимание процессов регенерации железы.
В ходе развития печени все начинается с выселения небольшого количества эпителиальных клеток из эпителия кишки в мезенхиму поперечной перегородки. Не является ли это выселение исключительно индукционным взаимодействием энтодермы с мезенхимой, стимулирующим развитие мезодермального эпителия? Возможно, это именно так, поскольку на момент закладки органа у крысы (11-13 дни гестации) все клетки железы экспрессируют мезенхимальные маркеры, в частности - десмин. Затем в цитоплазме большей части десмин+ клеток появляются цитокератины (СК) 8 и 18, десмин постепенно исчезает, клетки становятся типичными гепатобластами. Оставшаяся часть десмин+ клеток никуда не исчезает, они остаются в контакте с гепатобластами, а затем гепатоцитами, и представляют собой десмин+ клетки Ито. У человека мезенхимальные клетки в области закладки печени изначально (4-7 недели гестации) экспрессируют не только десмин, но и белки цитоскелета эпителиальных клеток - СК 8, 18 и 19. Причем последние в клетках мезенхимы экспрессируются намного интенсивнее, чем в гепатобластах. Кроме того, в мезенхимальных клетках, в отличие от гепатобластов, присутствует еще и антиапоптотический белок Bcl-2, характерный для компартмента прогениторных клеток. У человека, так же как и у крысы, десмин присутствует в цитоплазме гепатобластов, однако уровень экспрессии довольно слабый, а из цитоплазмы клеток Ито он исчезает на ранних этапах развития плода (11-12 недели гестации).
Если предположение о возможном происхождении гепатоцитов не только из энтодермы, но и из мезодермы, верно, то стволовую клетку печени нужно искать не среди гепатоцитов и холангиоцитов (последние вообще отсутствуют на ранних этапах развития железы), а среди синусоидных клеток.
Полученные нами данные показывают, что стволовыми клетками печени не могут быть эндотелиальные клетки или клетки Купфера, поскольку первые появляются в печени незадолго до начала печеночного гемопоэза, а оседлые макрофаги - с первыми кроветворными островками. Следовательно, на эту роль могут претендовать только клетки Ито.
Проведенные нами эксперименты по органотипическому культивированию эмбриональной печени крыс, и, особенно, эксперименты по культивированию чистой популяции клеток Ито из печени взрослых крыс, подтвердили наши предположения. Мы обнаружили, что клетки Ито in vitro приобретают фенотип гепатобластов/гепатоцитов - нами впервые описана мезенхимально-эпителиальная трансдифференцировка клеток Ито.
Выявленный нами в пренатальном онтогенезе и при регенерации печени человека паттерн экспрессии С-met также хорошо согласуется с выдвинутой теорией. С-met является рецептором к фактору роста гепатоцитов, и обнаружение клеток с переходными фенотипом именно по результатам экспрессии десмина и С-met (мелкие интенсивно окрашенные мезенхимные клетки - более крупные и окрашенные слабее гепатобласты - слабоокрашенные гепатоциты, из которых постепенно, по мере дифференцировки и упаковки клеток, исчезают оба протеина) может свидетельствовать о становлении мезенхимной десмин+ клетки на путь дифференцировки в эпителий.
Учитывая предполагаемую локализацию региональной стволовой клетки среди клеток канальцев Геринга, мы не могли оставить без внимания процесс формирования внутрипеченочных желчных протоков. Нами на серийных срезах проанализирована экспрессия как маркеров, общих для эпителиев печени, так и специфических только для гепатоцитов или для холангиоцитов, а также маркеров эндотелия и гладкомышечных клеток сосудов.
Мы установили, клетки протоковой пластинки не только не экспрессируют строгих гепатоцитарных маркеров (HSA), но и имеют отличную от гепатоцитов морфологию, а образование желчных протоков происходит не за счет дифференцировки гепатобластов в холангиоциты, а за счет миграции - «прорастания» холангиоцитов от ворот печени вдоль формирующихся портальных трактов. Мы обнаружили образование новых желчных протоков и в регенерирующей печени крыс и человека, где оно также происходило за счет миграции холангиолярного эпителия из желчных протоков, а не за счет дифференцировки гепатобластов/гепатоцитов в холангиоциты. Так же было установлено, что овальные клетки не экспрессируют ни одного белка, который не был бы обнаружен в гепатобластах, а следовательно - это одни и те же клетки. Таким образом, фенотип и закономерности дифференцировки гепатоцитов и холангиоцитов имеют существенные различия, что позволяет предполагать принадлежность их к разным клеточным популяциям, имеющим, по-видимому, разные источники развития.
В ходе регенерации печени крысы после частичной гепатэктомии и после повреждения нитратом свинца оказалось, что несмотря на выраженную активацию клеток Ито при этом не происходит их трасдифференцировки в миофибробласты. Очевидно, что клетки Ито необходимы не только и не столько для синтеза межклеточного вещества, приводящего к фиброзированию печени. По нашему мнению, повышение активности и числа клеток Ито в первую очередь необходимо для обеспечения регенерации гепатоцитов. Для этого у них есть все возможности: они синтезируют фактор роста гепатоцитов, фактор стволовых клеток, обеспечивают ремоделирование межклеточного вещества, необходимое на ранних этапах регенерации гепатоцитов. Наконец, если клетки Ито - региональные стволовые клетки - из их потомков образуются новые гепатоциты.
Что касается участия кроветворных стволовых клеток в развитии и регенерации гепатоцитов, нами не было выявлено никаких переходных форм между CD34+ и C-kit+ клетками и гепатоцитами. Очевидно более вероятным является не прямое образование гепатоцитов из кроветворных стволовых клеиток, а участие этих клеток в восполнении пула региональных стволовых клеток печени, а уже из последних, в свою очередь, могут образовываться гепатоциты.
Выдвинутая нами теория находит в последние годы все больше подтверждений в работах других исследователей. Так, показана возможность образования гепатоцитов из стволовой клетки крови (Petersen et al., 1999) и мезенхимных стволовых клеток (Lange et al., 2006). Было обнаружено, что клетки Ито могут происходить из стволовых кроветворных клеток (Baba et al., 2004), а также подвергаться эпителио-мезенхимальной транформации (Chagraoui et al., 2003). И, наконец, в 2006 году опубликована статья, в которой впервые клетки Ито рассматриваются как стволовые клетки (Kordes et al., 2006). Таким образом, устоявшиеся теории развития и регенерации печени, как и предположения о свойствах и локализации ее стволовой клетки, требуют кардинального пересмотра: возможность развития гепатоцитов из десмин+ клеток мезенхимы, установленная как in vivo, так и in vitro, диктует необходимость поиска стволовой клетки печени именно среди синусоидных клеток печени, и основные усилия необходимо направить на дальнейшее детальное изучение стволовых потенций клеток Ито.
См. также:
Терапия ишемического инсульта головного мозга у крыс с помощью мезенхимных стволовых клеток
Влияние сроков трансплантации МСК на эффективность терапии экспериментального инсульта головного мозга
Аутологичные фибробласты в косметологии
Влияние искусственных поверхностей на остеогенную дифференцировку пула мезенхимальных стромальных клеток костного мозга in situ
Аллогенные клеточные трансплантации пренатальных и постнатальных мультипотентных стромальных клеток в лечении хронической сердечной недостаточности у пациентов с дилатационной кардиомиопатией
Биохимические и морфологические изменения в печени больных хроническим гепатитом после трансплантации аутологичных стволовых кроветворных клеток (1-я фаза клинических исследований)
Проблемы государственного регулирования в сфере клеточных технологий
Использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток в лечении возрастной макулярной дегенерации
Разработка методов применения аутологичных мезенхимальных стволовых клеток (МСК), получаемых из них кардиомиобластов, а также кондиционной среды из-под МСК при терапии различных заболеваний
Особенности дифференцировки клеток крови при проточном культивировании
...
Обсудить на форуме
