Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 457

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 457)

Как мы сейчас покажем, не все клетки базального слоя способны выступать в роли стволовых. 23.1.5. Бавальный слой содержит как стволовые клетки, так и транвиториые амллифицирующиеся клетки Базальные кератиноциты можно отделить от целого эпидермиса и выращивать в чашке для культивирования, в результате чего производятся как базальные клетки, так и терминально дифференцированные клетки. Даже в пределах популяции культивируемых базальных кератиноцитов, все из которых кажутся недифференцированными, имеет место сильная изменчивость их способности к пролиферации. Когда индивидуальные кератиноциты человека проверяют на способность к образованию новых колоний в культуре, одни оказываются вообще неспособными делиться, другие проходят только несколько циклов деления и затем останавливаются, а некоторые действительно делятся достаточное число раз, чтобы образовать большие колонии. Столь сильно различающийся потенциал пролиферации находится 4176 Часть 5.)Светкин контекстеих совокупности в прямой зависимости от экспрессии субъединицы ()1 интегрина, который помогает кератиноциту прикрепляться к базальной мембране.

В базальном слое эпидермиса человека встречаются также и группы клеток с высоким содержанием этого белка, и они то как раз и содержат в себе стволовые клетки срггс. 23.7). Мы до снх пор не имеем однозначных методов идентификации собственно стволовых клеток и не до конца понимаем, чем же определяется на молекулярном уровне состояние стволовой клетки. Это одна из основных проблем биологии стволовых клеток, и мы вернемся к этому вопросу в последуюших параграфах этой главы. Как это ни парадоксально. но оказалось, что многие, если не все, эпидермаль ные клетки, которые способны образовывать большие колонии в культуре, сами, как правило, делятся редко. Это огчасти подтверждают результаты экспериментов, в ходе которых молодому животному, у которого эпидермис растет быстро, или сз Х ш ст к с ет э 'г ' "'я! Ф "" ' випгг!Вфзщируюгцв)гоз . (Ег хэ'. е.

у соединительная ткань дермы Рис. 237. Распределение стволовьж илегок в эпидермисе человека и схема возникновения эпидермальных клеток. Данная схема составлена на основе образцов, в которых местоположение стволовых клеток установлено путем окрашивания препарата маркером В-интегрина, а области дифференцирующихся клеток — путем окрашивания маркера кератина-10 (характерного для клеток, дифференцирующихся в кератиноциты); делящиеся клетки выявлены при помощи мечения Вгбн (аналогом тимидина, который включается в клетки на 5-фазе цикла деления клетки).

Стволовые клетки находятся возле кончиков кожных сосочков. Они делятся редко и дают начало (перемещаясь в стороны от вершины сосочка вдоль базаль ной мембраны) транзиторным амплифицирующимся клеткам, которые занимают промежуточные области. Транзиторные амплифицирующиеся клетки делятся чапо, но проходят ограниченное число циклов деления, в конце которых они начинают дифференцироваться и мигрировать из базального слоя. Точное распределение стволовых клеток и транзиторных амплифицирующихся клеток изменяется от одной области эпидермиса к другой. (Взято из 5.

гоше)! ет а!., Сигг Вю!. 10 491-500, 2000. С любезного разрешения издательства Евешег.) 23Л. Эпидермис и его обновление стволовыми клетками 2177 взрослому животному после повреждения, вызывающего регенерацию ткани, дается немного аналога тимидина бромодезоксиуридина (Вгб(3). По прошествии дней или даже недель ткань фиксируют и окрашивают антителами, специфичными к ДНК с включенным в нее Вгсй). Вгсй) встраивается в ДНК всех клеток, находившихся в это время в Я-фазе клеточного цикла.

Поскольку Вго(), как ожидается, с течением времени будет равномерно распределяться между дочерними клетками при каждом последующем делении, можно ожидать, что те клетки, которые ко времени фиксации сохранили большое количество метки, претерпели за это время малое число деле. ний. Такие сохраняющие метку клетки можно наблюдать среди немеченых или слабо меченых клеток в базальном слое эпидермиса даже по прошествии нескольких месяцев, и большое их число находится в волосяных фолликулах, в области, обозначенной утолщением на рис. 23.2.

Подобные процедуры мечения показывают, что сохраняющие Вгп() клетки, по крайней мере, в волосяном фолликуле, являются фактически стволовыми клетками: когда после выпадения старого волоса начинаегся новый цикл роста, сохранившие метку клетки в утолщении начинают делиться и производят клетки, которые идут на образование нового волосяного фолликула. Хотя и неизвестно, все ли стволовые клетки волосяного фолликула делятся медленно, большая их часть совершенно точно пролиферирует крайне медленно, и то же самое, по всей видимости, верно и для стволовых клеток межфолликулярного эпидермиса. Более того, базальные клетки, экспрессирующие интегрин 131, способные дать начало большим колониям в культуре, редко можно наблюдать делящимися.

Наряду с такими клетками встречаются и другие, которые делятся чаще, но проходят лишь ограниченное число циклов деления, после чего оставляют базальный слой и дифференцируются. Эти клетки называют транзиторными амплифицирующимися клетками: «транзиторными» вЂ” потому, что они находятся в состоянии перехода от стволовой клетки к дифференцированной, а «амплифицирующимися» — потому, что циклы деления, через которые они проходят, приводят к заметному увеличению числа дифференцирующихся потомков, произошедших от одной исходной стволовой клетки (рис. 23.8).

Таким образом, небольшая популяция стволовых клеток, делящихся очень редко, может создавать огромные количества новых дифференцированных клеток. 23.1.6. Деление транзиторных амплифицирующихся клеток— часть стратегии управления ростом Транзиторные амплифицирующиеся клетки — характерная черта любой системы стволовых клеток. Это означает, что в большинстве таких систем имеется некоторое небольшое количество истинных стволовых клеток, перемешанных с намного более многочисленными клетками-потомками, которые обладают ограниченной способностью к пролиферации. По всей видимости, это верно не только для нормальных самооб|ювляющихся тканей, но и для многих видов рака, когда лишь незначительное меньшинство клеток опухоли способно служить раковыми стволовыми клетками (см. главу 20).

Почему это именно так и для чего это нужно? Этот вопрос не имеет однозначного ответа, но, возможно, разгадка кроется в механизме, при помощи которого у крупных животных, например млекопитающих, регулируется численность популяций образующих их клеток. Относительные размеры частей тела в основном определяются на ранних стадиях развития организма посредством сигналов, которые работают на расстояниях не более нескольких сот диаметров клетки; для каждого будуц1его органа стеоповая клетка '~'аээ ~ еэь ~ ' эзэ ; Ф: —.4~: —::.

коммитированная "., (направленная) транзиторная амплифицирующаяся клетка окончательна дифференцированные клетки Рис. 23.В. Транэиторные амплифицирующиеся клетки. Во многих тканях стволовые клетки делятся лишь изредка, но способны давать начало транзиторным амплифицирующимся клеткам: направленным на дифференцировку дочерним клеткам, которые на пути к завершению этого процесса проходят некоторое число быстрых делений. В представленном на этом рисунке примере иэ одной стволовой клетки в конечном счете порождается восемь окончательно дифференцирован ныл потомков. или ткани они определяют границы его маленького зачатка или популяции клеток основательниц.

Затем такие обозначившиеся популяции должны разрастаться, но, по крайней мере у млекопитающих, только до некоторого определенного предела, после чего нх рост прекращается. Один из спггсо<юв остановить рост по достижении определенного размера со стоит в использовании сигналов обратной связи, которые во взрослом организме работают на заметно больших расстояниях; мы увидим, что такие сигналы играют важную роль в управлении ростом некоторых тканей. Другая стратепи заключается в том, чтобы заложить в каждую клетку основательницу внутреннюю программу, в соответствии г которой клетка будет делиться ограниченное число раз и затем остановится. При этом размеры больших конечных структур организма вполне могут определяться сигналами ближнего действия в ходе его развития (рис.

23.9). Но как же тогда осуществляется непрерывное обновление ткани взрослого организма? Решить эту головоломку поможет допущение о том, что клетки-основательницы представляют собой стволовые клетки, способные продолжать неограниченно делиться, но при каждом делении производить клетки, одна из которых остается стволовой, а вторая программируется на прохождение ограниченного числа делений и последующую остановку (транзиторная амплифицирующаяся клетка).

2180 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности в дочерней клетке, которая сохранит характер стволовой. Можно предположить, что такая исходная ДНК должна иметь некоторого рода метку, обозначающую ее как ДНК стволовых клеток и гарантирующую, что она наряду со всеми несущими такие же метки цепями ДНК других хромосом будет асимметрично отделяться в ту дочернюю клетку, которая будет оставаться стволовой (см. рис. 23.6); при таком подходе старые помеченные нити передавались бы стволовыми клетками от одного поколения к другому.

Характеристики

Список файлов книги