Описание

Корнем иерархии стволовых клеток является тотипотентная зигота. Первые несколько делений зиготы сохраняют тотипотентность и при потере целостности зародыша это может приводить к появлению монозиготных близнецов. К ветвям иерархии относятся плюрипотентные (омнипотентные) и мультипотентные (бластные) стволовые клетки. Листьями (конечными элементами) иерархии являются зрелые унипотентные клетки тканей организма.

Нишами стволовых клеток называются места в ткани, где постоянно залегают стволовые клетки, делящиеся по мере надобности для дальнейшей дифференциации.

Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления.

Когда происходит созревание стволовых клеток, то они проходят несколько стадий. В результате, в организме имеется ряд популяций стволовых клеток различной степени зрелости. В нормальном состоянии, чем более зрелой является клетка, тем меньше вероятность того, что она сможет превратиться в клетку другого типа. Но всё же это возможно благодаря феномену трансдифференцировки клеток (англ. Transdifferentiation).

ДНК во всех клетках одного организма (кроме половых), в том числе и стволовых, одинакова. Клетки различных органов и тканей, например, клетки кости и нервные клетки, различаются только тем, какие гены у них включены, а какие выключены, то есть регулированием экспрессии генов, например, путем метилирования ДНК. Фактически, с осознанием существования зрелых и незрелых клеток был обнаружен новый уровень управления клетками. То есть, геном у всех клеток идентичен, но режим работы, в котором он находится — различен.

В различных органах и тканях взрослого организма существуют частично созревшие стволовые клетки, готовые быстро дозреть и превратиться в клетки нужного типа. Они называются бластными клетками. Например, частично созревшие клетки мозга — это нейробласты, кости — остеобласты и так далее. Дифференцировку могут запускать как внутренние причины, так и внешние. Любая клетка реагирует на внешние раздражители, в том числе и на специальные сигналы цитокины. Например, есть сигнал (вещество), служащий признаком перенаселённости. Если клеток становится очень много, то этот сигнал сдерживает деление. В ответ на сигналы клетка может регулировать экспрессию генов.

Принципиально важными являются следующие свойства стволовых клеток (СК):

1. это неспециализированные (недифференцированные) клетки, они не выполняют никакой «работы» ;

2. они способны к многократным делениям;

3. из них могут развиться специализированные (дифференцированные) клетки.

Здесь необходимо напомнить, что стволовые клетки обладают способностью дифференцироваться – то есть преобразовываться из своего общего «универсального» («никакого») состояния в состояние специализированное – а именно становиться клетками конкретного органа или ткани.

Важно отметить, что высокодифференцированные клетки (например, кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы, нейроны – нервные клетки) практически не делятся, в то время как менее дифференцированные клетки (фибробласты – клетки соединительной ткани, в том числе кожи, гепатоциты – клетки печени) частично сохраняют способность к размножению и при определенных условиях делятся и увеличивают свое число.

Поэтому некоторые органы – сердце, мозг – с большим трудом восполняют утраченные клетки, и происходит это только за счет стволовых клеток. А у других органов – кожи, печени – способности к регенерации гораздо выше.