Komórki macierzyste

Z BINWIT
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Inne języki:
English • ‎polski


Definicja

Komórki macierzyste, nazywane również komórkami pnia (ang. stem cells), to pierwotne, niewyspecjalizowane komórki, które mają nieograniczoną zdolność do samoodnowy oraz różnicowania się w wyspecjalizowane komórki potomne tworzące tkanki i narządy. Komórki macierzyste są obecne zarówno w zarodkach, jak i w dorosłym organizmie. Poprawne funkcjonowanie organizmu zależne jest od homeostazy tkankowej a utrzymanie homeostazy związane jest z pulą komórek macierzystych utrzymującą w równowadze liczbę komórek somatycznych organizmu. W każdym narządzie organizmu systematycznie powstają nowe komórki, które dojrzewają, różnicują się w wyspecjalizowane komórki danego narządu a po wypełnieniu swojej funkcji biologicznej giną w procesie apoptozy. Komórki macierzyste, rezydujące w niszy komórek macierzystych danego narządu, otrzymują sygnały z otoczenia uszkodzonej tkanki i rozpoczynają proces naprawy prowadzący do regeneracji tkanek.

Rodzaje komórek macierzystych

  1. Komórki totipotencjalne – najbardziej pierwotne komórki, są to jedyne komórki w organizmie zdolne do różnicowania się do każdego typu embrionalnych komórek somatycznych i powstania całego organizmu. Powstają w wyniku zapłodnienia tworząc zygotę a następnie w dalszym procesie rozwojowym tworzą blastomery. Są zdolne do tworzenia łożyska, łączącego płód z organizmem matki.
  2. Komórki pluripotencjalne – są to komórki potomne totipotencjalnych komórek macierzystych i mogą dać początek komórkom trzech listków zarodkowych: ektodermy, endodermy i mezodermy. Komórki te są zdolne do organizowania się i tworzenia dowolnej tkanki w procesie embriogenezy (z wyjątkiem komórek łożyska). Wraz z rozwojem płodu i formowaniem się odrębnych struktur tkankowych, komórki pluripotencjalne tracą zdolność do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych na rzecz komórek tkankowo-specyficznych. Komórki pluripotencjalne można spotkać tylko podczas rozwoju embrionalnego, nie mogą jedynie przekształcić się powrotnie w komórki totipotencjalne.
  3. Komórki multipotencjalne – to komórki charakteryzujące się zdolnością do tworzenia tkanek w obrębie jednego z trzech listków zarodkowych
    • Pierwszy listek zarodkowy (ektoderma) – tkanka nerwowa, tkanka nabłonkowa, przydatki skórne,
    • Drugi listek zarodkowy (endoderma) – układ trawienny, układ oddechowy, układ endokrynny, układ moczowy, narządy zmysłów,
    • Trzeci listek zarodkowy (mezoderma) – tkanka kostna, tkanka chrzęstna, mięśnie szkieletowe, mięśnie gładkie, mięsień sercowy, ścięgna, więzadła, tkanka tłuszczowa. Przykładem multipotencjalnych komórek trzeciego listka zarodkowego są mezenchymalne komórki macierzyste (ang. mesenchymal stem cells - MSC). Komórki multipotencjalne rezydują w niszach komórek macierzystych a ich liczba zwykle maleje wraz z wiekiem i wraz ze zdolnością do samoodnowy organizmu.
  4. Komórki unipotencjalne – komórki wyspecjalizowane do różnicowania się w kierunku zdefiniowanych komórek danej tkanki z zachowaną zdolnością do podziałów (w przeciwieństwie do komórek dojrzałych). Przykładem komórek unipotencjalnych są np. komórki satelitowe mięśni szkieletowych różnicujące się do mioblastów a następnie do miocytów - dojrzałych komórek mięśniowych, lub osteoblasty różnicujące się w komórki tworzące kość. Komórki unipotencjalne rezydują w tkankach i odpowiadają na sygnały związane z uszkodzeniem tkanki poprzez ich aktywację i następową regenerację tkanki.[1]

Klasyfikacja komórek macierzystych ze względu na źródło pochodzenia

  1. Embrionalne (zarodkowe) komórki macierzyste – pochodzą z komórek zarodka (komórki totipotencjalne) lub z węzła zarodkowego blastocysty (komórki pluripotencjalne), mogą przekształcić się we wszystkie rodzaje komórek organizmu. Jednakże, użycie embrionalnych komórek macierzystych w celach terapeutycznych budzi wątpliwości natury etycznej, zatem ich zastosowanie nie powinno mieć miejsca w medycynie regeneracyjnej.
  2. Płodowe komórki macierzyste – mogą być pozyskane z krwi pępowinowej i z tkanek popłodu, takich jak pępowina czy łożysko; tkanki te stanowią naturalne źródło ich pozyskania, a niewykorzystane poddawane są utylizacji medycznej. [2] [3] [4] [5]
  3. Somatyczne komórki macierzyste– znajdują się w tkankach dorosłego organizmu i są odpowiedzialne za ich regenerację. Są to zarówno komórki multipotencjalne (m. in. komórki krwiotwórcze) jak i komórki unipotencjalne (np. komórki satelitowe mięśni szkieletowych). Pozyskanie somatycznych komórek macierzystych jest dobrze udokumentowane [6] [7] [8] [9] [10] [11] i wiele z nich znalazło zastosowanie w terapiach komórkowych np. przeszczepianie komórek krwiotwórczych w schorzeniach układu hematologicznego.

Bibliografia

  1. ↑ Zakrzewski W, Dobrzyński M, Szymonowicz M, Rybak Z. Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Res Ther. 2019 Feb 26;10(1):68. doi: 10.1186/s13287-019-1165-5
  2. ↑ In 't Anker PS, Scherjon SA, Kleijburg-van der Keur C, de Groot-Swings GM, Claas FH, Fibbe WE, Kanhai HH. Isolation of mesenchymal stem cells of fetal or maternal origin from human placenta. Stem Cells. 2004;22(7):1338-45. doi: 10.1634/stemcells.2004-0058
  3. ↑ Miao Z, Jin J, Chen L, Zhu J, Huang W, Zhao J, Qian H, Zhang X. Isolation of mesenchymal stem cells from human placenta: comparison with human bone marrow mesenchymal stem cells. Cell Biol Int. 2006 Sep;30(9):681-7. doi: 10.1016/j.cellbi.2006.03.009
  4. ↑ Corrao S, La Rocca G, Lo Iacono M, Corsello T, Farina F, Anzalone R. Umbilical cord revisited: from Wharton's jelly myofibroblasts to mesenchymal stem cells. Histol Histopathol. 2013 Oct;28(10):1235-44. doi: 10.14670/HH-28.1235
  5. ↑ Kwon A, Kim Y, Kim M, Kim J, Choi H, Jekarl DW, Lee S, Kim JM, Shin JC, Park IY. Tissue-specific Differentiation Potency of Mesenchymal Stromal Cells from Perinatal Tissues. Sci Rep. 2016 Apr 5;6:23544. doi: 10.1038/srep23544
  6. ↑ Crisan M, Yap S, Casteilla L, Chen CW, Corselli M, Park TS, Andriolo G, Sun B, Zheng B, Zhang L, Norotte C, Teng PN, Traas J, Schugar R, Deasy BM, Badylak S, Buhring HJ, Giacobino JP, Lazzari L, Huard J, Péault B. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs. Cell Stem Cell. 2008 Sep 11;3(3):301-13. doi: 10.1016/j.stem.2008.07.003
  7. ↑ Murray IR, West CC, Hardy WR, James AW, Park TS, Nguyen A, Tawonsawatruk T, Lazzari L, Soo C, Péault B. Natural history of mesenchymal stem cells, from vessel walls to culture vessels. Cell Mol Life Sci. 2014 Apr;71(8):1353-74. doi: 10.1007/s00018-013-1462-6
  8. ↑ Elahi KC, Klein G, Avci-Adali M, Sievert KD, MacNeil S, Aicher WK. Human Mesenchymal Stromal Cells from Different Sources Diverge in Their Expression of Cell Surface Proteins and Display Distinct Differentiation Patterns. Stem Cells Int. 2016;2016:5646384. doi: 10.1155/2016/5646384
  9. ↑ Dumont NA, Rudnicki MA. Characterizing Satellite Cells and Myogenic Progenitors During Skeletal Muscle Regeneration. Methods Mol Biol. 2017;1560:179-188. doi: 10.1007/978-1-4939-6788-9_12
  10. ↑ Klimczak A, Kozlowska U. Mesenchymal Stromal Cells and Tissue-Specific Progenitor Cells: Their Role in Tissue Homeostasis. Stem Cells Int. 2016;2016:4285215. doi: 10.1155/2016/4285215
  11. ↑ Kozlowska U, Krawczenko A, Futoma K, Jurek T, Rorat M, Patrzalek D, Klimczak A. Similarities and differences between mesenchymal stem/progenitor cells derived from various human tissues. World J Stem Cells. 2019 Jun 26;11(6):347-374. doi: 10.4252/wjsc.v11.i6.347
Źródło: „http://192.168.110.77:8081/index.php?title=Komórki_macierzyste&oldid=1164”