Бағаналы клеткалар

Бағаналы  клеткалар – барлық көп клеткалы организмдерде кездесетін дифференциацияланбаған клеткалар. Бағаналы клеткалар жаңа бағаналы келткаларға айналып жаңаруға кабілеттілі болады. Олар митоз арқылы бөлініп арнайы мамандалған клеткаларға дифференциациялананып, әртүрлі мүшелер мен ұлпа клеткаларына айнала алады.

Көпклеткалы организмдердің дамуы бір ғана бағаналы клеткадан  басталады, яғни зиготадан. Бірнеше  бөліну циклдары және дифференцировка процесі нәтижесінде биологиялық түрге тән барлық клеткалар түрі пайда болады. Адам организмінде бұндай клеткалар саны 220-дан астам. Бағаналы клеткалар сақталады және ересек организмде де функционарланады, солар арқылы мүшелер мен ұлпаларда жаңару және қалпына келуі мүмкін. Дегенмен де қартаю процесінде организмде олардың саны азаяды.

Қазіргі медицинада адамның  бағаналы клеткалары транспланттанады, яғни емдеу мақсатында ауыстырылады. Мысалы, лейкозды емдеудегі гемопоэз процесін (қанның пайда болуы) қалпына келтіру үшін гемопоэтикалық бағаналы клеткаларды трансплантациялайды.

Микроскоп астындағы адамның  эмбриональды бағаналы клеткалары

• 1908ж. «бағаналы клеткалар» (Stammzelle) терминін кең қолданысқа орыс гистологы Александр Максимов (1874-1928) енгізді. Ол гемопоэтикалық бағаналы клеткаларды дәлелдеп және сипаттады. Дәл осылар үшін термин енгізілген болатын.
• 1960 жылдары Джозеф Альтман және Гопал Д.Дас ересек организмдегі нейрогенезды ғылыми дәлелдеді.
• 1963ж. Эрнест Маккаллох және Джеймс Тилл тышқанның сүйегінің қызыл кемігіндегі жаңарушы клеткалардың бар екенін сипаттады.
• 1968ж. сүйектің қызыл кемігінің трансплантациясынан кейінгі реципиенттегі қанның пайда болу қабілеттілігінің мүмкіндігі дәлелденді. Иммуножетіспеушіліктің ауыр формасымен емдеу үшін сүйектің қызыл кемігінің трансплантациясы сегіз жасар баланың жазылуына әкеледі. Донор болып лейкоцитарлы антигендерінің (HLA) құрамы сәйкес келетін әпкесі алынады.
• 1970 ж. Фриденштейн Александр Яковлевич теңіз шошқасының сүйегінің қызыл кемігінен фибробластты клеткаларды сәтті культиверледі және сипаттап берді. Кейінірек оларды мультипотентті мезенхимальды стромальды клеткалар деп атады.
• 1981 ж. ғалымдар Мартин Эванс және Мэттью Кауфманмен тышқанның эмбриобластынан эмбриональды бағаналы клеткалар алынды. Гейл Мартин қолданысқа «эмбриональды бағаналы клеткалар» терминін енгізді.
• 1992 ж. нейральды бағаналы клеткалар invitro жағдайында алынды.
• 1992 ж. бағаналы клеткалардың алғашқы атаулы коллекциясы алынды. Профессор Дэвид Харрис өзінің тұңғышының кіндік қанынан алынған бағаналы клеткаларды қатырып сақтап қойды. Қазіргі уақытта Дэвид Харрис – әлемдегі ең ірі кіндік қанының бағаналы клеткалар банкының директоры.

Барлық бағаналы клеткалар ең негізгі қасиетке ие:

• жаңаруға, яғни бөлінуден (дифференцировкасыз) кейін өзгермейтін фенотипін сақтай алады.
• потенттілік (дифференцияланушы қабілеттілік), немесе клеткалар типінің мамандандырылған түрінде ұрпақ беру қабілеттілігі.

Организмде бағаналы клеткалардың популяциясын сақтаудың  екі механизмі белгілі:

1. Асимметриялық бөліну, яғни бөліну кезінде екі клетка (бір бағаналы және бір дифференциицияланған клетка) пайда болыды.
2. Стохастикалық бөліну: бір бағаналы клетка екі мамандалған клеткаға бөлінеді.

Дифференцияланушы қабілеттілік (потенциал)

Бағанала клеткалардың дифференцияланушы  қабілеттілігі немесе потенттілігі – бұл әртүрлі типті клеткалардың белгілі мөлшерін шығару қабілеттілігі. Потенттілігіне байланысты бағаналы клеткаларды келесі топтарға бөлінеді:

• Тотипотентті (омнипотентті) бағаналы клеткалар эмбриональды және экстраэмбриональды ұлпаларының клеткаларына дифференциациялана алады. Бұндай клеткалар толыққанды тіршілікке қабілетті организмге бастау беруі мүмкін. Оған ұрықтанған жұмыртқа клеткасы немесе зигота жатады. Зиготаның бастапқы бөліну сатыларындағы пайда болған клетка көптеген көпклеткалы организмдерде тотипотентті болып келеді.
• Плюрипотентті бағаналы клеткалар тотипотентті клеткалардың ұрпағы болып табылады және экстраэмбриональды ұлпалардан (мыс, плацента) басқа барлық ұлпалар мен мүшелердің бастамасын бере алады. Осы бағаналы клеткалардан үш ұрық жапырақшасы дамиды: эктодерма, мезодерма және энтодерма.
• Мультипотентті (полипотентті) бағаналы клеткалар әртүрлі ұлпа клеткаларын шығарады, бірақ олардың түрлерінің әртүрлілігі бір ұрпақ жапырақшасымен шектелген.

Эктодерма жүйке жүйесіне, сезім мүшелеріне, ішек түтікшесінің алдыңғы және артқы бөліктеріне, тері эпителийіне бастау береді.

Мезодермадан шеміршек және сүйек қаңқасы, қан тамырлары, бүйрек және бұлшықет қалыптасады.

Энтодермадан – биологиялық түрге байланысты – тыныс алуға және қоректенуге жауап беретін әртүрлі мүшелер пайда болады. Адамда ол – ішектің шырышты қабаты, бауыр, бүйрек асты безі және өкпе.

• Олигопотентті клеткалар тек қасиеті жағынан жақын кейбір клетка типіне ғана дифференциациялана алады. Оларға мысалы, қан пайда болу процесіне қатысатын лимфоидты және миелоидты қатардың клеткаларын айтуға болады.
• Унипотентті (бластты клеткалар)клеткалар – тек клеткалардың бір типін ғана шығара алатын жетілмеген клеткаларды айтамыз. Олар бірнеше рет көбейе алады, яғни клетканың белгілі бір типінің ұзақ уақытты шығу көзі болуға мүмкіндік береді және бөлінудің белгілі көлемімен шектелген болып келеді. Мысалы, сүйек және бұлшықет ұлпаларының пайда болуына қатысатын миосателлитоциттерді айтсақ болады.

Бағаналы клеткаларды  алу көздеріне байланысты үш негізгі  топқа бөлеміз.

• Эмбриональды
• Фетальды
• Постнатальды (ересек адамның бағаналы клеткалары)

Эмбриональды  бағаналы клеткалар (ЭБК) ішкі клетка массасын (ІКМ) немесе эмбрионның бастапқы сатысындағы эмбриобластты қалыптастырады. Олар плюрипотентті болып табылады. ЭБКдың басты ерекшелігі ретінде олардың лейкоцитарлы антигендерін HLA (human leucocyte antigens) экспрессияламайтындығын айтуға болады. Яғни ұлпалардың сәйкестендіруші антигендерді шығармайды. Әр адам осындай әмбебап антигендерге ие болып келеді. Ол трансплантация жасау кезінде донор мен реципиенттің сәйкестігі үшін маңызды факторы болып табылады. Сәйкес келмеген жағдайда күрделі ісік тератомдардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Эмбриональды бағаналы клеткаларды алуда көп жағдайда лабораториялық жағдайда бластоцистаны бұзуға тура келеді. Сондықтан ғалымдар алдын ала алынған дайын ЭБКмен жұмыс жасағанды қалайды.

Фетальды  бағаналы клеткалар түсіктен кейінгі ұрықтық материалдан алынады (көбінесе гестация уақытындағы, яғни 9-12 аптаны құрайтын ұрықтан). Бұндай биоматериалды зерттеу және пайдалану этикалық проблемаларды туғызады. Кейбір елдерде мысалы, Украина мен Ұлыбританияда осыларды зерттеумен айналысады. Олар фетальды бағаналы клеткаларды инсульт терапиясы үшін пайдалануды қарастырып жатыр.

Постнатальды  бағаналы клеткалар. Ересек орнганизмдегі бағаналы клеткаларына қарамастан  өте аз потентілікке ие, эмбриональді және фетальді бағаналы клеткаларға қарағанда, аз мөлшерде клеткалар типтерін туғызады.  Сонымен қатар, аутогенді материалдарды  қолдану   емдеу қауіпсіздігін және эффективтілігін қамтамасыз етеді. Бағаналы клеткалар екресек организімдерде  3 негізгі топқа бөлуге болады:

1. Гемопоэтикалық (қан айналым)

2. Мультипотентті мезенхималы ( стромальді)

3. Тері спецификалық  клетка- бастаушылар

Кейбір кезде бөлінген топтарды кіндік қан клеткасынан  бөліп алады, олар аз дифференциялданған барлық клеткалардағы ересек организмдерде, яғни көп потенттілікке ие. Кіндік қан - негізінде гемопоэтикалық бағаналы клеткаларға жатады, сонымен қатар  мультипотентті мезенхимальді,онда керемет  әртүрлі бағаналы клеткалар  бар. Белгілі бір шарттар  қабілеті дифференциялануы клеткаларда  әр түрлі  организмдерде және ұлпаларда.

Гемопоэтикалық  бағаналы клеткалар (ГБК)-  мультипотентті бағаналы клеткалар,  барлық қан миелоидті  клеткаларына басстама береді  (моноциттер , макрофагтар, нейтрофилдер, базофилдер, эозинофилдер, эритроциттер, мегакариоциттер  и тромбоциттер, дендритті клеткалар) және лимфоидтар қатары (Т-лимфоциттер, В-лимфоциттер және  табиғи киллер).  Гемопоэтикалық клеткаларды анықтауда  соңғы 20 жылда қарастырған. Гемопоэтикалық ұлпалар көп мерзімді клеткаларды  құрайды және қысқамерзімді регенерация  ие, мультипотентті қосқанда,  олигопотентті  және клетка- бастаушылар. Миелоидты  ұлпалар 1 ГБКда 10 000 клеткалар  бар. ГБҚ популяциясы эмбриогенез  уақытында құрылады, яғни эмбринальді  дамуы

Мультипотентті мезенхималы  строальді клеткалар(ММСК) - мультипотентті бағаналы клеткалар,остеобласттан  дифференциялануға ие (клетки костной  ткани), хондроциттер (хрящевые клетки) және адипоциттер (май клеткалар). ММСК шығуына эмбрионның даму периоды  мезенхимальді бағаналы клеткалар (МБК) болып табылады.  ММСК негізгі  бастауы сүйектің қызыл кемігі.

Тері спецификалық  прогениторлы клетка -аз дифференциялданған клеткалар. Әр түрлі ұлпалар мен органдарда орналасқан  және клетка популяциясының жаңаруына жауап береді, яғни өлі  клеткаларды ауыстырады. Мысалы оған миосателлитоциттер жатады.