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.