Нервные стволовые клетки и клетки-предшественники мозга: локальное микроокружение хозяина, дифференцировка клеток
Нервные стволовые клетки и клетки-предшественники мозга в своей дифференцировке не имеют строгой тканевой специфичности, то есть факторы локального микроокружения, отличные от ткани мозга, могут изменять направленность дифференцировки этих клеток. Так, введенные в кровоток облученных мышей клонированные стволовые клетки мозга образуют в селезенке и костном мозге этих животных популяции миелоидных, лимфоидных и незрелых гемопоэтических клеток.
Морфогенетические белки костного мозга (BMPS — bone moiphogeneticproteins) могут влиять In vitro на выживаемость и дифференциацию стволовых клеток мозга, определяя их развитие в нейральном или глиальном направлении в различные периоды эмбриогенеза. В частности, в культурестволовые клеткииз 16-дневных эмбрионов крыс BMPS стимулируют развитие нейронов и астроглии, а в культуре стволовых клеток из перинатального мозга формируются астроциты. Эти белки подавляют образование олигодендроцитов. Однако они формируются при блокировании активности ВМРS их антагонистом — ноггином.
Подготовка стволовых клеток к трансплантации
С другой стороны, получены данные, которые свидетельствуют о способности трансплантированных в мозг гемопоэтических клеток костного мозга дифференцироваться в клетки астроглии и нейроны. Так, при инъекции стволовых клеток костного мозга человека в стриатум взрослых крыс они мигрировали из места введения в белое вещество наружной капсулы, ипси — и контрлатеральный неокортекс, где формировали астроцитоподобные клетки. Стволовые клетки костного мозга, введенные в боковой желудочек новорожденных мышей, мигрируют в структуры переднего мозга и мозжечок. В стриатуме и гиппокампе эти клетки трансформировались в астроциты.
В обонятельной луковице, внутреннем слое клеток зерен мозжечка, в островках Калеха и в ретикулярной формации ствола мозга были выявлены нервные клетки, идентифицированные в иммуноцитохимической реакции на нейрофиламен ты. После внутривенного введения взрослым мышам гемопоэтических клеток микро — и астроглиальные клетки были обнаружены во многих областях мозга, включая неокортекс, гиппокамп, таламус, ствол мозга, мозжечок.
На основе данных, изложенных выше, предполагается, что трансплантация стволовых клеток костного мозга может использоваться с целью клеточной и генной терапии заболеваний центральной нервной системы.
Локальное микроокружение хозяина определяет дифференцировку клеток донора
Данным клонального анализа, составляют около 1 % Клеток герминативной зоны стенки боковых желудочков зрелого мозга. Сначала нервные стволовые клетки были выявлены в головном мозге взрослых мышей и крыс, а затем других млекопитающих и человека. Место локализации нервных стволовых клеток — субэпендимная зона боковых желудочков. Однако некоторые исследователи считают, что нервные стволовые клетки — производные клеток эпендимы, а субэпендимная зона выполняет функцию коллектора, в котором клетки-предшественники делятся. Эти структуры зрелого мозга, которые определяются термином «перивентрикулярная зона», содержат мультипотентные стволовые клетки.
Процессы нейро — и глиогенеза с участием нервных стволовых клеток наиболее полно изучены в гиппокампе и обонятельной луковице зрелого мозга мышей и крыс. Нервные стволовые клетки выявлены также и в обонятельной луковице взрослых обезьян и человека. Показано, что нервные стволовые клетки мигрируют в обонятельную луковицу из субэпендимальной зоны боковых желудочков по ростральному миграционному тракту, сформированному астроцитами, и дифференцируются в нервные и глиальные клетки.
Новообразование нейронов в зрелом мозге происходит в субгранулярной зоне зубчатой фасции гиппокампа мышей, крыс, обезьян, человека, а также новой коре крыс, в ассоциативных областях коры приматов и ряде других структур центральной нервной системы. Обнаружение нервные стволовые клетки и клетки-предшественники в зрелом мозге свидетельствует о том, что процессы нейро — и глиогенеза могут осуществляться в перивентрикулярных отделах головного и спинного мозга в течение всей жизни животных и человека.
В последующем выделение эмбриональных стволовых клеток, нервных стволовых клеток и клеток-предшественников, их культивирование In vitro позволило получить долгоживущие клоны этих клеток, выявить факторы их направленной дифференцировки. Показана возможность использования нативных и генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток и нервных стволовых клеток для внутримозговой трансплантации с целью клеточной и генной терапии экспериментальной патологии мозга.