Способ коррекции процессов регенерации

Способ коррекции процессов регенерации

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к способам коррекции процессов регенерации.

Известен способ коррекции процессов регенерации, согласно которому пациенту назначают этаден (Минина С.А., Громова Л.И., Лукошевичене Р.П. Этаден - инъекционный раствор производного пурина. // Хим.-фарм.журнал. - 1984. - №4. - С.504-506). Этаден способствует стимуляции репаративных процессов в эптелиальной и кроветворной тканях. Данный способ является прототипом изобретения.

Недостатком прототипа является то, что он использует регенерационный потенциал только собственных клеток, который значительно снижен у стареющих людей.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в разработке патогенетического способа стимуляции процессов регенерации.

Сущность изобретения заключается в достижении заявленного технического результата в способе коррекции процессов регенерации, включающем введение лекарственного препарата, в котором в качестве лекарственного препарата вводят стволовые клетки от одного донора не старше 25 лет, имеющего одинаковые пол и группу крови с реципиентом.

Ведение стволовых клеток может осуществляться путем многократной трансплантации костного мозга, или периферических стволовых клеток, или цельной крови до нормализации количества периферических стволовых клеток.

Вероятность развития онкологической патологии значительно повышается после 40 лет (Напалков Н.П., 1989); с этого же периода у людей наблюдается снижение пула плюрипотентных стволовых клеток, а также уменьшение циркулирующего в крови у мужчин тестостерона, получившее название частичного возрастного андрогенного дефицита (Partial androgen defishency of aging men (PADAM)) (Bremner W.J. et al., 1983; Gray A. et al., 1991; Тепляшин А.С.и др., 2005).

PADAM нарушает развитие андроген-зависимых клеток. Компенсаторно увеличиваются уровни 5α-дигидротестостерона, 17β-эстрадиола и других факторов, повышающих митотическую активность (Васильев Ю.М., 1997; Берштейн Л.М., 2000; Pechersky A.V. et al., 2002; Печерский А.В. и др., 2003).

Данные изменения оказывают существенное влияние на развитие рака предстательной железы, мочевого пузыря, прямой кишки и некоторых других органов (Femandez Е. et al., 1996; Лопаткин Н.А., 1998; Берштейн Л.М., 2000).

Однако причины нарушения процессов обновления тканей у людей старших возрастных групп (в частности, возрастных изменений в яичках, приводящих к снижению продукции тестостерона) остаются неясными и представляют значительный интерес для изучения.

Во взрослом организме из яйцеклетки и клеток зародыша млекопитающего (вплоть до 8-клеточной стадии) могут образовываться клетки любого типа. Активация яйцеклетки является этапом в реализации программы развития, постепенное развертывание которой приводит к образованию новой особи. Программа развития представляет собой строго определенную очередность биологических процессов, при которой каждый последующий этап инициируется предыдущим. Любое вмешательство в данный процесс от начала мейоза оогоний и сперматогоний до формирования взрослой особи будет приводить к нарушению сформированного эволюцией механизма. Так, нарушение вышеуказанной последовательности при введении ядра дифференцированной клетки в цитоплазму яйцеклетки после удаления ее собственного ядра (при клонировании) делает невозможным развитие полноценной особи.

Последующие деления клеток зародыша млекопитающего (после 8-клеточной стадии) сопровождаются началом их дифференцировки. Параллельно с развитием различных органов и тканей формируются структуры, ответственные за обновление их состава. К числу данных структур можно отнести образование плюрипотентных стволовых клеток. Плюрипотентные стволовые клетки образуются при реализации программы развития оплодотворенной яйцеклетки, являясь одним из направлений дифференцировки клеток зародыша (Alberts В. et al., 1994).

У позвоночных большинство популяций дифференцированных клеток подвержены обновлению - они все время погибают и замещаются новыми. В некоторых случаях новые дифференцированные клетки взрослого организма могут образовываться простым удвоением, при котором образуются две дочерние клетки того же типа (например, гепатоциты). В ряде тканей конечное состояние дифференцировки несовместимо с клеточным делением. Обновление клеток в таких тканях может происходить за счет клеток камбиальной зоны (например, базальные клетки эпидермиса, сперматогонии). Камбиальные клетки представляют собой специализированные клетки-предшественницы, которые могут делиться, но уже проявляют начальные признаки дифференцировки. При делении они дают потомство, часть которого продолжает дифференцировку, а часть остается низкодифференцированным.

Коммитированные клетки-предшественники и дифференцированные клетки, вступив на путь дифференцировки или завершив его, могут делиться ограниченное число раз (Alberts В. et al., 1994) и не в состоянии обеспечить регенерацию ткани на протяжении всего онтогенеза. Обновление тканей на протяжении такого длительного периода невозможно без участия специализированной системы, ответственной за регенерацию. Данная система представлена плюрипотентными стволовыми клетками, которые способны дифференцироваться во все типы соматических клеток и в линию половых клеток, а также обладают способностью к самообновлению на протяжении всей жизни организма. Популяция плюрипотентных стволовых клеток неоднородна: при преимущественной локализации плюрипотентных стволовых клеток в костном мозгу клетки с подобными характеристиками обнаруживаются по данным ряда авторов (Toma J.G. et al., 2001; Zuk P. A. et al., 2002; Тепляшин А.С.и др., 2005) и в других производных мезодермы: в жировой ткани, в мышцах, в сердце и в дерме. Возможно, такая пространственная организация системы позволяет ей наиболее эффективно обеспечивать процессы регенерации тканей, а также связана с возможностью взаимодополнения и взаимозамещения отдельных ее составляющих.

Данная структура имеет характерные для системы механизмы саморегуляции. Число плюрипотентных стволовых клеток и камбиальных клеток-предшественников, а также их соотношение с дифференцированными клетками регулируется макроорганизмом. Соотношение данных клеток определяется конкретными задачами репарации. В пролиферативном состоянии клетка содержит набор молекул, которые позволяют ей пройти точку рестрикции. Эти «разрешающие деление молекулы», определяющие пролиферативное состояние клетки, быстро разрушаются в период отсутствия сыворотки и значительно дольше синтезируются заново после ее добавления (Alberts В. et al., 1994). Данные факторы, обратимо управляющие пролиферацией и покоем, позволяют интегрировать клетку в целостный организм. Вне макроорганизма, без присутствия его постоянно меняющихся регуляторных факторов, плюрипотентные стволовые клетки подвержены гибели, что подтверждается значительными трудностями, возникающими при культивировании стволовых клеток "in vitro". С данных позиций создание постоянных линий эмбриональных стволовых клеток, не подверженных старению в культуре в отсутствие регулирующего влияния макроорганизма и утративших связь с ним, по-видимому, связано с определенными генетическими изменениями, приближающими данные клетки к злокачественным. Применение таких клеток в клинической практике может сопровождаться повышением риска развития канцерогенеза. Более того, попытки получения плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных клеток, запрограммированных на выполнение программы развития, будут сопровождаться закономерным образованием тератом, что и подтверждается целым рядом исследователей (Крылова Т.А. и др., 2005). Плюрипотентные стволовые клетки являются отдельной ветвью дифференцировки эмбриональных клеток, их формирование невозможно вне развивающегося эмбриона. Введу чрезвычайной сложности повторения последовательности действия регуляторных факторов программы развития любые попытки воспроизведения этих этапов «in vitro» для отдельно-взятых эмбриональных клеток представляются мало перспективными.

В отдельных случаях тератомы развиваются при культивировании сперматогоний при получении у них признаков стволовых клеток (Alberts В. et al., 1994). Спорадичность появления тератом, по-видимому, обусловлена трудностью изолированного выделения сперматогоний. Вероятно, состав культивируемых клеток гетерогенен и в нем нельзя исключить присутствия клеток, начавших мейотическое деление (сперматоцитов). Появление тератом свидетельствует о том, что программа развития запускается не с момента оплодотворения яйцеклетки, а с началом мейоза. Учитывая, что плюрипотентные стволовые клетки и сперматогонии представляют различные ветви дифференцировки клеток зародыша и предназначены для выполнения различных функций, получение полноценных стволовых клеток из сперматогонии маловероятно.

Базальная мембрана, подстилающая эпителиальный слой, не препятствует миграции через нее целого ряда клеток, включая макрофаги и клетки, обеспечивающие регенерацию. Клетки, сохраняющие связь с базальной мембраной, сохраняют контакт с подлежащей соединительной тканью, осуществляющей контроль над дифференцировкой эпителиальных клеток.

Учитывая, что в эксперименте диссоциированные клетки легче агрегируются с клетками своей ткани, плюрипотентные стволовые клетки, по-видимому, в большей степени будут агрегироваться с низкодифференцированными клетками-предшественниками камбиальной зоны, пополняя их состав. Последующая дифференцировка клеток камбиальной зоны будет способствовать замене старых клеток.

Вероятно, процесс дифференцировки стволовых клеток регламентируется программой развития: соответствующая ее часть инициируется клеточным окружением при миграции стволовых клеток. Каждая клетка многоклеточного организма содержит определенный набор поверхностных рецепторов, дающий ей возможность специфическим образом реагировать на комплементарный набор сигнальных молекул, а также позволяющий ей связываться определенным образом с другими клетками и внеклеточными матриксом. Данный набор рецепторов представляет «морфогенетический код», который определяет организацию клеток в тканях (Alberts В. et al., 1994). Строгая последовательность появления экспрессии рецепторов к клеточным ростовым факторам и, возможно, такая же строгая регламентация образования (аутокринно или паракринно) самих клеточных ростовых факторов на разных стадиях дифференцировки клеток подтверждает данный вывод. Примером может служить, представленное в монографии Roitt I. et al. (2000), чередование экспрессии рецепторов к различным ростовым факторам при дифференцировке Т- и В-лимфоцитов.

Универсальность механизма регенерации, осуществляемого посредством плюрипотентных стволовых клеток, подтверждается постепенным замещением клеток реципиента клетками донора при трансплантации периферических стволовых клеток у наблюдавшихся больных. Так, через один год после трансплантации, при сравнении образцов крови пациента и его ближайшего родственника (матери) материал был признан неродственным. Более того, при несовпадении группы крови у донора и реципиента до трансплантации через 1 год после трансплантации у всех реципиентов определялась группа крови донора. Аналогичные данные были получены при исследовании быстро регенерирующего буккального эпителия. В 6 случаях у обследованных больных через 1 год после трансплантации периферических стволовых клеток в составе буккального эпителия были выявлены два вида клеток, имеющих различный генотип. Из них в 5 случаях доля клеток буккального эпителия, принадлежащих противоположному реципиенту полу (полу донора) составляла от 50% до 80%. А в одном случае 100% клеток буккального эпителия имели генотип индивидуума, не являющегося родственным матери реципиента (табл.1).

Утверждение об универсальности механизма регенерации, осуществляемого посредством плюрипотентных стволовых клеток, подтверждают отдаленные результаты локального лучевого воздействия. Несмотря на атрофию камбиальных клеток процент необратимых поздних лучевых повреждений относительно небольшой. По данным В.М.Виноградова (2004) он не превышает 5%. Предотвратить необратимые изменения данной зоны может только восстановление ее камбиальных зон за счет миграции клеток, способных к соответствующей дифференцировке (стволовых клеток).

Формирование и регенерация тканей, осуществляемые путем миграции клеток, представляет собой более сложный механизм по сравнению с делением и удержанием в эпителиальном слое потомков клеток-основательниц. Формирование и регенерация тканей, осуществляемые путем миграции клеток, широко распространены в природе, включая различные этапы онтогенеза человека. Примером могут служить миксамебы (Dictyostelium discoideum) - эукариотические организмы, живущие в виде отдельных подвижных клеток. При голодании миксамебы вырабатывают хемотаксические вещества, привлекающие другие клетки, и превращаются в центры агрегации. Агрегация клеток завершается образованием многоклеточного червеобразного существа - плазмодия, в состав которого могут входить до 100000 миксамеб. Необходимо отметить, что плазмодий, являющийся переходной формой от одноклеточных к многоклеточным организмам, представляет собой химерную особь, состоящую из клеток с различным геномом. Другим примером являются клетки первичной мезенхимы земноводных, выходящих в полость бластулы и движущихся вдоль ее стенки, подтягиваясь на выпускаемых ими длинных тонких отростках - филоподиях. В зародышах позвоночных клетки нервного гребня мигрируют из эпителиальной (нервной) трубки и дифференцируются в ряд тканей, включая элементы периферической нервной системы. У ранних эмбрионов позвоночных все компоненты конечности (кроме эпидермиса) являются производными мигрирующих клеток. Прежде чем достигнуть места назначения и принять участие в формировании структур конечности, эти клетки должны совершить длительное путешествие по эмбриональной соединительной ткани. В основе миграции клеток лежит образование химического агента, привлекающего мигрирующие клетки путем хемотаксиса, и/или образование на поверхности клетки адгезивных молекул типа фибринонектина, обеспечивающих направленность миграции (Alberts В. et al., 1994).

Хемотаксические факторы играют определяющую роль в миграции стволовых клеток (Roitt I., et al., 2000). В основе хемотаксиса лежит перемещение подвижных клеток в сторону более высоких концентраций питательных субстратов, например сахаров и аминокислот. По-видимому, в многоклеточном организме упомянутые питательные субстраты, определяющие направленность движения одноклеточных организмов в состоянии голодания, приобретают роль сигнальных молекул хемотаксиса. При образовании центра агрегации зона его влияния быстро расширяется, так как агрегирующиеся клетки не только отвечают на хемотаксический сигнал, но и сами начинают выделять аналогичные вещества. Преимущество такой системы передачи хемотаксического сигнала состоит в том, что по мере распространения из центра сигнал постоянно возобновляется, не ослабевая на большом расстоянии, его концентрация при этом все время меняется. В отличие от данной модели сигнал, распространяющийся только путем диффузии, постепенно ослабевает и носит постоянный характер. Клетки при своем передвижении улавливают пространственные градиенты различных веществ, воспринимая именно изменения концентрации хемоаттрактанта, а не его постоянную величину (Alberts В. et al., 1994). По данной причине многократная ретрансляция хемотаксического сигнала, сопровождаемая изменением его содержания в среде, представляется более эффективной.

Реакции естественного иммунитета инициируются рядом химических структур, в том числе концевыми сахарами мембранных гликопротеинов, содержащих концевую маннозу. В норме концевые сахара блокированы сиаловой кислотой, которая защищает клетки от фагоцитоза макрофагами. У старых клеток вследствие десиалирования клеточной поверхности нарушается защита концевых углеводных остатков мембранных гликоконъюгатов - на их поверхности появляется свободная манноза. Данные клетки становятся доступными для распознавания. При контакте макрофагов со старыми клетками происходит их активация и включение первой линии иммунной защиты - реакций естественного иммунитета. В их основе лежит филогенетически более древний процесс - воспаление (Ярилин А.А., 1999).

Элиминация макрофагами старых клеток может осуществляться как за счет фагоцитоза, так и посредством внеклеточного киллинга - контактной индукции апоптоза и передачей в клетки-мишени токсического материала. Ключевым фактором клеточно-опосредованного цитолиза является белок-перфорин. Перфорин проникает в мембрану клеток-мишеней при участии Са⁺⁺ и формирует в ней поры для проникновения гранзимов, запускающих апоптоз. Некроз или апоптоз и последующий лизис клетки сопровождаются развитием демаркационного воспаления. Некротические процессы (некроз, апоптоз) происходят на протяжении всего онтогенеза как проявление нормальной жизнедеятельности организма. В организме постоянно происходят гибель и разрушение старых клеток с последующей регенерацией, что и обеспечивает нормальную его жизнедеятельность (Струков А.И., Серов В.В., 1993; Ярилин А.А., 1999).

Продукты инкреции макрофагов, активированных Т-клеток, а также эпителиальных и эндотелиальных клеток, клеток стромы кроветворных и лимфоидных органов очень важны для регуляции развития воспаления. Особое значение имеет инкреция клеточных факторов роста, колониестимулирующих и хемотаксических факторов, а также интерлейкинов (Ярилин А. А., 1999).

К наиболее известным клеточным факторам роста, регулирующим пролиферацию и дифференцировку клеток, относятся эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобные факторы роста I и II (IGF-I, IGF-II), трансформирующий фактор роста β (TGF-β) и другие (Alberts В. Et al., 1994). При некрозе (или апоптозе) специфическая комбинация клеточных ростовых факторов способствует пролиферации фибробластов, пролиферации и дифференцировке низкодифференцированных клеток-предшественниц, а также поступающих стволовых клеток, способствующих восстановлению дефекта ткани (Ярилин А.А., 1999). Специфичность регуляции дифференцировки, осуществляемой клеточным окружением, заключается в строгой последовательности местного образования клеточных ростовых факторов и такой же строгой регламентацией последовательности экспрессии их рецепторов, определенных соответствующей частью программы развития. Инкреция клеточных ростовых факторов продолжается до полного восстановления поврежденной ткани.

Колониестимулирующие факторы служат мощными стимуляторами кроветворения, в том числе повышающими пролиферацию плюрипотентных стволовых клеток костного мозга с их ускоренным переходом в кровоток, а хемотаксические факторы обеспечивают их направленную миграцию для регенерации поврежденного участка ткани.

Активированные макрофаги и моноциты в области воспаления выделяют IL-1 (α и β формы), IL-6, фактор некроза опухолей-α (TNFα). Фактор некроза опухолей-α не только вызывает апоптоз клеток, но и способен активировать в клетках-мишенях липопротеиновую липазу, что может приводить к кахексии. В условиях воспаления эндотелиальные клетки и фибробласты выделяют IL-7, вызывающий экспрессию гена bcl-2. Экспрессия генов, повышающих устойчивость клеток к гибели по механизму апоптоза, позволяет клеткам сохраниться в условиях воздействия, высокоактивных продуктов, образующихся при воспалении (Ярилин А.А., 1999).

Молекулы главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex) - МНС I класса связывают и представляют на поверхности клетки пептидные фрагменты эндогенных белков. Формирование комплекса антигенного пептида с молекулой МНС I класса является непрерывно протекающим процессом. Из презентуемых пептидов 90% являются общими для большинства различных клеток организма (ввиду множества общих для всех клеток биохимических процессов и, соответственно, большого числа общих одинаковых белков (Alberts В. et al., 1994)) и 10% отличаются между ними (Ярилин А.А., 1999). По-видимому, большинство из отличающихся друг от друга пептидов различных клеток отражают ткане- и клеточно-специфичную информацию. Примечательно, что доля в их составе чужеродных пептидов, определяющих работу клеточного звена иммунной защиты, очень незначительна (около 1%).

Основная часть указанных пептидов происходит из сигнальных участков белков и самих молекул МНС I класса. Регулируя состав представляемых антигенов при процессинге в эндосомах, клетка определяет характер взаимодействия с другими клетками, несущими комплементарные рецепторы. Данный механизм способствует интеграции каждой отдельно взятой клетки в целостный организм. Закономерно, что ряд хемоаттрактантов, являющихся молекулами МНС I класса и обладающих ткане- и клеточно-специфичными свойствами, обеспечивают направленную миграцию стволовых клеток в строго определенные ткани, например, по данным I. Roitt, et al. (2000), в тимус.

Направленная миграция плюрипотентных стволовых клеток невозможна без образования специфических хеморецепторов. Их появлению должны предшествовать ряд промежуточных этапов. Первоначально необходимо связывание и доставка антигенов в лимфатические узлы или иные лимфоидные органы антигенпредставляющими клетками. Данный этап обусловлен появлением при десиалировании у старых и интенсивно пролиферирующих клеток гликопротеинов, содержащих концевую маннозу. Антигенпредставляющие клетки осуществляют эндоцитоз антигена. В эндосомах или лизосомах приводит расщепление белков до более мелких фрагментов (цельная молекула белка не может быть распознана Т-лимфоцитом без процессинга вспомогательными клетками). Эндосомы, содержащие пептидные антигены с везикулами, сливаются с эндосомами, содержащими «пустые» (не содержащие антигенного пептида) молекулы МНС II класса. В составе мембран эндосом сформировавшиеся тримерные комплексы молекул МНС II класса и антигенных пептидов выносятся на поверхность клеток. При процессинге антигена антигенпредставляющие клетки утрачивают способность связывать новые антигены; на их поверхности появляется экспрессия вспомогательных молекул CD 80/86, участвующих в представлении антигенного пептида Т-хелперам (Ярилин А.А., 1999).

Во вторичных лимфоидных органах лимфоциты прикрепляются к эндотелиальным клеткам посткапиллярных венул, протискиваются между эндотелиальными клетками и попадают через лимфатический узел в лимфатические сосуды (Alberts В. et al., 1994). Такая постоянная циркуляция обеспечивает встречу лимфоцитов с антигенпредставляющими клетками, а также при их посредничестве позволяет обеспечить контакты Т-хелперов с Т-киллерами и с плюрипотентными стволовыми клетками с формированием у них соответствующих рецепторов.

Число постоянно гибнущих собственных клеток значительно превосходит количество микроорганизмов, проникающих во внутреннюю среду организма. Примечательно, что молекулы МНС II класса преимущественно образуют комплексы с аутологичными пептидами (продуктами МНС I класса и другими белками): 90% из них являются общими для большинства различных клеток организма, 10% отличаются между собой и только 1% из числа последних составляют чужеродные антигены. Презентация 99% аутологичных пептидов молекулами МНС II класса (Alberts В. et al., 1994) свидетельствует о последующем формировании значительной доли комплементарных рецепторов именно к аутоантигенам.

Связывание Т-хелпера с комплексом антиген - молекула МНС II класса антигенпредставляющей клетки при участии вспомогательных молекул приводит к активации Т-хелпера. Основой Т-клеточного распознавания является иммунодоминантность - зависимость активации рецепторов Т-клеток от сродства антигенного пептида молекуле МНС (степени отличия антигена от собственных молекул организма). Через этот механизм реализуется Ir-1 генный контроль характера и интенсивности иммунного ответа на антигены. Преобладание аутоантигенов при образовании комплексов с молекулами МНС II класса свидетельствует о том, что Т-клеткам чаще приходится заниматься распознаванием «измененного своего» и значительно реже распознаванием «чужого» (Ярилин А.А., 1999).

По-видимому, распознавание Т-хелперами «измененного своего» может приводить к активированию не только Т-киллеров, но и плюрипотентных стволовых клеток (с образованием специфичных рецепторов для антигенов, презентуемых молекулами МНС I класса) для одновременной (с уничтожением измененных клеток) репарации поврежденного участка ткани. Соотношение видов активируемых клеток, возможно, определяется степенью отличия презентуемого антигена от собственных молекул.

Активация плюрипотентных стволовых клеток с образованием комплементарных рецепторов, по-видимому, также осуществляется через посредничество антигенпредставляющих клеток. Вероятность встречи Т-хелперов и плюрипотентных стволовых клеток (при их постоянной циркуляции через вторичные лимфоидные органы) с антигенпредставляющими клетками значительно выше по сравнению с возможностью возникновения контакта между ними самими. По аналогии с процессом активации цитотоксических Т-клеток следующим этапом должно быть оказание Т-хелперами (через Т-клеточный рецептор и молекулу МНС II класса с презентуемым антигеном при участии вспомогательных молекул и интерферона γ) активирующего действия на антигенпредставляющую клетку. Активированная антигенпредставляющая клетка через молекулу МНС II класса с антигеном (по аналогии с взаимодействием с Т-клеточным рецептором цитотоксической Т-клетки) получает возможность связаться с рецептором плюприпотентной стволовой клеткой с последующим образованием тканеспецифического рецептора на ее поверхности. При этом цитотоксическая клетка и, по-видимому, плюприпотентная стволовая клетка приобретают вспомогательные молекулы адгезии и межклеточного взаимодействия (экспрессия молекул адгезии CD 2, CD 58, интегриновых рецепторов ICAM- 1 и других), обеспечивающих установление прочного контакта с клеткой-мишенью. Появление тканеспецифичных «хоминг-рецепторов» определяет пути миграции лимфоцитов (Ярилин А.А., 1999) и, возможно, стволовых клеток к местам воспаления, включая места гибели старых клеток. Т-супрессоры (T_s) могут регулировать данные процессы. Основными клетками-мишенями Т-супрессоров являются Т-хелперы.

Активирование Т-хелперами (Тh1) (при посредничестве антигенпредставляющих клеток) цитотоксических Т-клеток сопровождается паракринным и аутокринным образованием IL-2. Среди прочих функций, IL-2 способен предохранять активированные клетки от апоптоза. Соответственно, у активированных Т-киллеров появляется экспрессия гена bcl-2 и некоторых других аналогичных генов.

Параллельно, на Т-лимфоцитах и на атигенпредставляющих клетках появляется экспрессия Fas-рецептора, через который в клетку поступает сигнал, индуцирующий апоптоз. Все перечисленные изменения в экспрессии мембранных молекул характерны для формирующихся Т-клеток памяти, представляющих собой разновидность эффекторных Т-клеток. Баланс экспрессии Bcl-2 и экспрессии Fas-рецептора определяет судьбу клеток: быструю гибель эффекторных клеток после выполнения функций или продолжительный срок жизни клеток памяти. Существенно, что для поддержания экспрессии гена bcl-2 клеткам требуется повторный контакт со специфическим антигеном. Например, Т-клетки памяти быстро гибнут в среде, не содержащей соответствующий антиген (Ярилин А.А., 1999).

По-видимому, экспрессия гена bcl-2 также позволяет предотвратить развитие апоптоза у мигрирующих в область регенерации после опосредованного антигенпредставляющими клетками контакта с Т-хелперами стволовых клеток. Экспрессия гена bcl-2 позволяет высокочувствительным к неблагоприятным условиям среды стволовым клеткам выжить в условиях воздействия высокоактивных продуктов (активные формы азота и кислорода, TNF-α, INF-γ и другие), образующихся, в частности, при гибели старых клеток и развитии сопутствующего воспаления.

В соответствии с теорией клональной селекции каждая стволовая клетка коммитированная к выработке одного определенного антиген-специфического хеморецептора, должна образовывать семейство или клон клеток, имеющих одинаковую антигенную специфичность, аналогично клеткам иммунологической памяти. Для плюрипотентных стволовых клеток это шаг к унипотенции. В данном случае даже одиночная антигенная детерминанта будет, как правило, активировать много клонов, каждый из которых будет иметь поверхностные рецепторы, обладающие своим особым, индивидуальным сродством к данной детерминанте (Alberts В. et al., 1994).

По-видимому, при применении препаратов, приготовленных из различных тканей животных, у человека присутствует хотя бы несколько клонов стволовых клеток, несущих комплементарные рецепторы к общим фрагментам тканеспецифичных пептидов ксеногенных препаратов. Связывание антигена с рецептором приводит к интенсивной пролиферации соответствующего клона стволовых клеток. Направленная миграция стволовых клеток в ткани, клетки которых содержат комплементарные их рецепторам тканеспецифичные пептиды в комплексе с молекулами МНС I класса, будет способствовать стимуляции регенерации данных тканей. Возможно, параллельно описанному выше процессу тканеспецифичные аллогенные или ксеногенные пептиды могут активировать стволовые клетки, несущие рецепторы к общим антигенам. Так, в опыте на крысах с перекрестным кровообращением повреждение печени у одной из них приводит к стимуляции процессов регенерации печени у обоих животных (Alberts В. et al., 1994); целый ряд широко применяемых препаратов из различных тканей животных (печени, предстательной железы, хряща, роговицы и других) стимулирует регенерацию соответствующих тканей у человека (Машковский М.Д., 2002).

Образование хемоаттрактантов, в числе которых выступают антигены МНС I класса, и формирование у плюрипотентных стволовых клеток комплементарных им рецепторов (через представление аутоантигенов молекулами МНС II класса) представляется наиболее подходящим объяснением направленной миграции плюрипотентных стволовых клеток к определенным клеткам и тканям.

Участие плюрипотентных стволовых клеток и возможное посредничество антигенпредставляющих клеток и Т-хелперов/Т-супрессоров в комплексе с молекулами МНС I класса/II класса позволяют предполагать, что именно иммунная система ответственна за регенерацию тканей организма. Значительное преобладание аутоантигенов (99%) среди пептидов, представляемых молекулами МНС II класса, а также существенное преобладание субпопуляции CD4⁺-лимфоцитов (хелперов) над CD8⁺-киллерами в крови и в лимфе показывает, что участие в процессах регенерации является важнейшей (а может быть, и ведущей) функцией иммунной системы.

Вероятно, после трансплантации какого-либо аллогенного (или, теоретически, ксеногенного) органа начинается постепенное замещение донорских клеток стволовыми клетками реципиента с последующей их дифференцировкой. В данном случае клеточное окружение донорского органа осуществляет направление дифференцировки поступающих стволовых клеток. Представленная модель может оказаться более простой по сравнению с попытками выращивания тканей "in vitro". Об интенсивности замещения клеток донорского органа клетками реципиента приблизительно можно судить по скорости обновления тканей в нормальных условиях. Например, скорость обновления костной ткани составляет около 10% в год (Alberts В. et al, 1994).

Заселение тимуса стволовыми клетками необходимо не только для последующего образования Т-клеток, но и для поддержания нормального функционального состояния эпителия тимуса - для формирования эпителиального ретикулума и кортико-медуллярной структуры тимуса в онтогенезе (Ярилин А.А., 1999).

Эпителиальные клетки тимуса составляют микроокружение развивающихся тимоцитов и служат источниками сигналов, генерируемых при прямых клеточных контактах. В основе этих контактов лежит взаимодействие молекул МНС II класса эпителиальных клеток и рецепторов Т-клеток, а также участие вспомогательных молекул. Молекулы МНС II класса играют ведущую роль у эпителиальных клеток в процессе положительной селекции тимоцитов, а у макрофагов и дендритных клеток в отрицательной селекции тимоцитов (Ярилин А.А., 1999). В процессе данных контактов клетки микроокружения тимуса передают Т-лимфоцитам информацию об антигенах собственных тканей, а также, по-видимому, формируют у них тип ответных реакций на презентуемые антигены. Последнее имеет большое значение при отличии антигенов пораженной вирусом клетки или чужеродной ткани (с активацией в большей степени Т-киллеров) от аутоантигенов погибших старых клеток (с последующей активацией плюрипотентных стволовых клеток с образованием у них тканеспецифичных рецепторов для направленной миграции и восстановления тканей).

Постоянное обновление собственных клеток тимуса за счет стволовых клеток с последующей передачей информации от новообразованных клеток микроокружения тимуса Т-лимфоцитам и их последующая селекция позволяет постоянно обновлять данные о собственных антигенах у Т-лимфоцитов. Ввиду эволюции генома - его постепенного усложнения и совершенствования вследствие разнообразных генетических рекомбинаций (Alberts В. et al, 1994) (и, соответственно, изменений в составе аутоантигенов), данный механизм обеспечивает на протяжении онтогенеза соответствующие синхронные изменения иммунной системы, а также позволяет сохранить единство происходящих изменений для большинства тканей организма (за счет их одновременного обновления клетками с новыми характеристиками).

При трансплантации аллогенных плюрипотентных стволовых клеток эпителиальные клетки микроокружения тимуса будут формироваться, в том числе, и из трансплантируемых клеток. Соответственно, в процессе обучения Т-лимфоциты дополнительно начнут воспринимать в качестве «своих» антигены донора. Данная закономерность, по-видимому, определяет развитие иммунологической толерантности, развивающейся по данным ряда авторов (Alberts В. et al., 1994), при трансплантации тканей или органов после предварительного переливании крови (или трансплантации плюрипотентных стволовых клеток/костного мозга) от единого донора, а также после предварительной трансплантации клеток зародыша в эксперименте.

Переливание крови (или трансплантация стволовых клеток/костного мозга, или клеток зародыша), по-видимому, приводит к формированию химерной особи. Данная особь, в частности, будет обладать двумя типами плюрипотентных стволовых клеток с двумя различными генотипами. Последующая миграция стволовых клеток двух видов в тимус и обновление его собственных клеток микроокружения приведет к формированию Т-лимфоцитов, воспринимающих антигены собственного организма и антигены донора как «свои». Теоретически химерному реципиенту могут быть пересажены от исходного донора любые ткани или органы без риска последующего отторжения.

Представление о бессмертии плюрипотентной стволовой клетки - ее способности к неограниченному числу делений - является в определенной степени условным. Пролиферативное поведение клеток на протяжении онтогенеза управляется долговременными внутриклеточными программами. Взаимоотношения между долговременными и кратковременными механизмами контроля определяются, по-видимому, программой развития, реализуемой через клеточные факторы роста, колониестимулирующие факторы, продукты, образованные при экспрессии протоонкогенов и другие факторы. Так, от различного сочетания колониестимулирующих факторов зависит скорость клеточного деления и число делений, необходимых плюрипотентной стволовой клетке перед началом дифференцировки. Вероятность перехода в состояние покоя (G₀) увеличивается с числом клеточных делений. У многоклеточных организмов клетки многих типов переходят в состояние G₀ в результате окончательной дифференцировки, теряя способность делиться независимо от внешних стимулов (Alberts В. Et al., 1994). С возрастом количество клеток, которые по данным маркирования могут быть отнесены