سلولهای بنیادی ،مهندسی بافت
صفحه نخست   ::   آرشیو  ::   تماس با من   
 
 

Ontogenesis of bone marrow

 

در پستانداران كبد جنين ارگان خونساز اوليه در طي دوره سه ماهه  سوم زندگي داخل رحمي ميباشد.در اين زمان بافت استخواني داراي سلولهاي بنيادي ميباشد كه توليد استئوبلاست ,كوندروبلاست و فيبروبلاست ميكنند.اين سلولها از سلولهاي بنيادي مزانشيمال جنيني منشا ميگيرند كه پايه و اساس سلولهاي بافت همبند ميباشد.توسعه سريع بافتهاي خونساز در دوره سه ماهه دوم از زندگي داخل رحمي اتفاق ميافتد.در اين هنگام استئوبلاستها وفيبروبلاستها شروع به ترشح α-chemokine - stromal derived factor-1 (SDF-1) ميكنند. كه اين ماده ليگاند براي رسپتور خود در سلولهاي بنيادي خونساز موجود  در درون كبد  به نام CXCR4 ميباشد كه اين رسپتور يك G-protein coupled receptor ميباشد.(12و14.26) مطالعاتي كه در آن موشهاييكه اين ليگاند و رسپتور مربوط به آن در آنها Knock-out شده بودند نشان داد كه آنها نقش مهمي در مهاجرت سلولهاي بنيادي خونساز ازكبد به درون استخوان دارا ميباشند.در موشهاييكه ژن CXCR4 در آنها Knock-out شده بود سلولهاي بنيادي خونساز نتوانستند به درون مغز استخوان مهاجرت كنند از طرف ديگر با Knock-out ليگاند اين رسپتور SDF-α )) نيز اين اتفاق صورت گرفت(1)اين نشان ميدهد كه اين دو مولكول نقش محوري در مهاجرت سلولهاي بنيادي از كبد به سمت استخوان دارد.قبل از اينكه سلولهاي بنيادي خونساز بتوانند  به مغز استخوان مهاجرت كنند. در مغز استخوان عروق توسعه يافته اي وجو دارد كه اين پيشنهاد ميكند كه endothelial TCSC (ESC) ابتدا به اين منطقه رسيده و سپس سلولهاي بنيادي خونساز به آنجا مهاجرت ميكنند.چونكه ESC از hemangioblast منشا ميگيرند و اين سلول پيشساز مشترك براي سلولهاي آندوتليال و سلولهاي بنيادي خونساز ميباشد آن محتمل ميباشد كه همانژيوبلاستيكه اول در استخوان وجود دارد نقش محوري در پايه ريزي فرايند خونسازي در مغز استخوان دارد قبل از اينكه سلولهاي بنيادي خونساز از كبد به مغز استخوان مهاجرت كنند. آن هنوز مشخص نميباشد كه آيا همانژيوبلاست آيا در مغز استخوان در طي دوره بلوغ وجود دارد يا نه؟ مطالعات نشان ميدهد كه در دوره بلوغ سلولهاي TCSC مانند عضله, كليه, كبد ,عصب و پانكراس در مغز استخوان وجود دارد.(23.41) اين سلولها شبيه سلولهاي بنيادي خونساز CXCR4 رابيان كرده وداراي ليگاند SDF-α ميباشند.

 

Bone marrow as a hiding place for CXCR4 positive cells

 

تحقيقات نشان ميدهد كه CXCR4 نه تنها در سلولهاي بنيادي خونساز وجو دارد همچنين در سلولهاي بنيادي از انواع ديگر شامل سلولهاي pleuripotent اوليه شامل سلولهاي بنيادي اوليه و سلولهاي بنيادي ژرمينال و سلولهاي بنيادي بالغين شامل  سلولهاي satellite در عضله و سلولهاي oval در كبد ,  اپيتليوم ريه, renal tubular  و در اپيتليوم رنگدانه دار شبكيه وجود دارد.(5.8.9.27و29و30و48) آن اثبات شده است كه SDF-1 و CXCR4 نقش مهمي درشكل گيري اين سلولها دارد(41) شواهد نقش اين دو مولكول را عامل محوري در متاستاز سلولهاي سرطاني ميداند.(21) شواهد اخير نشان ميدهد كه تومورهايي مثل لوكميا ابتدا از سلولهاي بنيادي به وجود ميايند.(31.44.47)سلولهاي نئوپلازي اوليه مانند سلولهاي بنيادي كه ار آن منشا گرفتند  به طور مكرراين رسپتور را بيان ميكنند.اين نكته اين معادله را روشن ميكند كه چرا بسياري از تومورها براي متاستاز از اين محور SDF و CXCR4 استفاده ميكنند و به بافتهاييكه به مقدار زياد ليگاند SDF را بيان ميكنند مانند ريه گرههاي لنفاوي و ريه مهاجرت ميكنند.در حمايت از اين نظريه گزارش شده است كه CXCR4 يك نقش محوري را در متاستاز سرطان ريه پستان پروستات بازي ميكند و اين سلولهاي سرطاني از (unipotent tissue committed stem cells) (TCSC) موجود در اين بافتها منشا ميگيرد.(7.10.13)مطالعات نشان ميدهد كه CXCR4 در بسياري از سرطانها ما نند:

 )  به مقدار زيادي بيان ميشود.neuroblastoma, rhabdomyosarcoma,Ewing sarcoma, Willms)

همچنين اين رسپتور در رتينوبلاستوماهاييكه از

(neural ,muscle, renal tubular epithelium, neuroectodermal , retina pigment epithelium,)

منشا ميگيرد وجود دارد.(7.10.13.16) اطلاعات آزمايشگاهاي اين توع از تومورها را به عنوان : (small round blue cell tumors) نامگذا ري كرده است.جالب اينجانست كه مغز استخوان به علا ترشح مولد شيمو اتركتنت زيادي اين سلولها را جذب كرده بنابراين در تومورها مغز استخوان هم داراس سلولهاي بنيادي سالم و هو سلولهاي بنيادي توموري ميباشد.

CXCR4 positive TCSC may circulate in peripheral blood

 

آن اثبات شده است كه سلولهاي بنيادي خونساز در خون به گردش در آمده تا در فرايند خونسازي در استخوانهاي دورتر گردش كنند.خصوصيات مشابهي اخيرا براي سلولهاي بنيادي اندوتليال و عضلاني گزارش شده است.(25و40و46)بنابراي در آسيبهاي وارده به ارگانهايي مثل كليه كبد پروستات عضله وقلب سلولهاي بنيادي موجود در مغز استخوان از طريق مسير CXCR4-SDF به اين بافتها مهاجرت كرده و در ترميم اين بافتها شركت ميكنند.اين مهاجرت از طريق مواد شيمو اتركتنت كه توسط بافتهاي اسيب ديده ترشح ميشود تسهيل ميشود.(2.17.23.24.28.34.37.38.41.42و48)

TCSC كه در گردش خون وجود دارند بيشتر در افراد جوان در دوران رشد انها وجود دارد(23)نفش سلولهاي بنيادي TCSC در رژنرشن بافتهاي اسيب ديده غير قابل باور ميباد اگرچه نقش قابل تقدير اين سلولهاي بنيادي بعد از اثبات درماني بودن سلولهاي بنيادي مغز استخوان به اثبات رسيده است.البته ابتدا نقش اين سلولهاي بنيادي در درمان ضايعات كبدي و قلبي به اشتباه عنوان Transdifferentiation يا پلاستيسيتي  سلولهاي بنيادي خونساز در نظر گرفته ميشود.تعداد CXCR4 TCSC در گردش خون بعد از متحركسازي فارماكولوژيكي به وسيله G-CSF يا به وسيله آسيب به ارگانهايي مثل كبد وقلب افزايش ميابد.(41)در مطالعات اخيرmRNA  براي  TCSC  كبدي (α-Fetoprotein- CK19) و TCSC قلبي(NskX2, GATA-4) بعد از آسيب وارده به قلب و كبد بر اثر CCL4 گزارش شده است(23و41) همچنين  mRNA براي آندوتليال  TCSC( VE-cadherin, von Willebrand factor ) در خون در گردش كشف شده است. دو مفهوم كلي در مورد اين سلولهاي بنيادي وجود دارد اول اينكه مغز استخوان يك محيط حمايت كننده براي اين سلولهاي بنيادي به وجود مياورد ثانيا اينكه چون رزي محيط يا نيچه سلولهاي بنيادي در ا رگانهاي ديگر SDF را ترشح ميكنند اين سلولهاي بنيادي در گردش براي رسيدن به ارگانهاي مورد نظر با يكديگر در حال رقابت ميباشند.اين نكته اثبات اين موضوع ميباشد كه چرا در ارگانهاي مختلف سلولهاي بنيادي TCSC هميشه وجود دارند.(38و41و42)

 

The presence of heterogeneous populations ofstem cells in the bone marrow

 

در مطالب بالا ما علت اينكه سلولهاي بنيادي TCSC در مغز استخوان موجود ميباشند را توضيح داديم.در اينجا ما به اين مطلب خواهيم پرداخت كه مغز استخوان دراراي جمعيت مستعد ديگري از سلولهاي بنيادي ميباشد.در مطالب زير به اين جمعيت مستعد سلولي اشاره خواهيم كرد.

Hematopoietic stem cells (HSC)

سلولهاي بنيادي خونساز بيشترين جمعيت سلولي موجود درمغز استخوان ميباشند.اين سلولها علاوه بر CXCR4 ماركرهاي CD34, CD133, CD117 را بيان ميكنند و ماركر

 را بيان نميكنند.(11و43). lineage markers

اما اين سلولهاي بنيادي ماركر CD45 را بيان ميكنند.(36)

 

Endothelial stem/progenitor cells (ESC)

مغز استخوان همچنين داراي  يك جمعيت سلولي به نام سلولهاي پروجنيتور يا بنيادي  اندوتليالي ميباشد.اين سلولها ميتوانند اولا از مغز استخوان خارج شوند ثانيا در خون گردش يافته  ود ر رژنرشن آسيبهاي وارده به ساير ارگانها شركت نمايند(2) اين سلولهاي بنيادي ماركرهاي CD34, VEGFR2 (KDR),TIE2 را بيان ميكنند. وبراي CD45 منفي ميباشند.(6)اين سلولهاي بنيادي و سلولهاي بنيادي خونساز از اجداد مشتركي برخوردار ميباشند و حضور اين سلولهاي بنيادي در مغز استخوان هنوز در حد نظريه ميباشد.

 

Mesenchymal stem cells (MSC)

 

اين سلولهاي بنيادي در ميان سلولهايي فيبروبلاستي مغز استخوان وجود دارند وهنوز به صورت تنهايي خالص نشده اند.جمعيتي از فيبروبلاستهاييكه به سلولهاي بنيادي مزانشيمال مشهور ميباشند داراي ماركرهاي CD34-,CD41-, CD133-  CD45-negative,Stro-,CD-90 (Thy-1)  CD106  ميباشند (32)اين سلولهاي بنيادي در محيط كشت آديپوژنيك به سمت سلولهاي چربي متمايز ميشوند همچنين ميتوان آنها را به سمت سلولهاي استخواني و غضروفي  و عصبي متمايز كرد.( 17و39)

 

Multipotent adult progenitor cells (MAPC)

اين سلولهاي بنيادي جمعيتي از سلولهاي بنيادي ميباشند كه نياز به كشت طولاني مدت سلولهاي بنيادي چسبنده مغز استخوان دارد.اين سلولهاي بنيادي را بايد در يك فلاسكي كه با فيبرونكتين پوشيده شده است كشت داد و محيط كشت اين سلولها بايد حاوي فاكتورهاي رشد

EGF و PDGF و سيتوكين LIF باشد و غلظت سرم آن كم باشد.اين سلولها در ابتدا به عنوان mesodermal progenitor cells (MPC) شناخته شده اند بعدا گزارش شده است كه اين سلولهاي بنيادي ميتوانند مرز بين لايه هاي ژرمينال اوليه را گذرانده و به سلولهاي هپاتوسيت با منشا آندودرمي و سلولهاي عضله با منشا مزودرمي و سلولهاي عصبي با منشا اكتودرمي متمايز شوند.(18و19و45) اين سلولهاي بنيادي كه داراي ماركرهاي: CD34, CD44, CD45 ميباشند در انسان, موش صحرايي و موش وجود دارند.و همچنين در عضله و مغز موش وجود دارند.

 

Pluripotent stem cells (PSC)

اين سلولهاي بنيادي اخيرا توسط تكنيك FACS شناسايي شده اند  و به عنوان

Side population سلولهاي بنيادي مغز استخوان شناخته ميشوند.(3و4)اين سلولهاي بنيادي در مغز استخوان موش و عضله آن وجود دارند.(15) اين سلولهاي بنياديS ca-1 را بيان ميكنند اما براي CD45 وc-kit منفي ميباشند.(15)بعضي از محققين گزارش  از حضور اين سلولهاي بنيادي در مغز, خون و لوله گوارش دادند.(15)

 

CXCR4 positive tissue committed stem cells(TCSC)

 

يك مطالعه براي اثبات سلولهاي TCSC انجام شد اين بود كه از محيط ايزوله اي استفاده كردند كه به سمت ماده شيموتاكسي SDF گرايش داشت(FIG-1) اين آزمايش همرا با

RT-PCR اثبات كرد كه مغز استخوان يك جمعيت از سلولهاي CXCR4 را دارا ميباشد كه

RNA را براي ماركرهاي مختلفي سلولهاي بنيادي شامل:

skeletalmuscle(Myf5,MyoD),myocardium(Nkx2.5,GATA4,Mef2C),neural(GFAP,nestin),endothelial(VEcadherin,vonWillebrand), pancreas (Nkx6.1, Pdx1, Ptf1) and liver (CK19, fetoprotein) (Fig. 2).

را بيان ميكنند.اي سلولها در مغز استخوان وجود دارند و ميتوانند به وسيله خاصيت شيموتاكسي جذب SDF شوند.يا بعد از رنگ آميزي با آنتي بادي بر عليه CXCR4 توسط دستگاه FACS خالص شوند.مطالعات نشان ميدهد كه اين سلولها در انسان:

CXCR4+ CD34+ AC133+ CD4-- ميباشند و در موش CXCR4+ Sca-1+ c-kit+ CD45-

ميباشند.(23و24و41)

Relations of CXCR4+ TCSC to other bonemarrow stem cell

 

Relation to HSC

TCSC را ميتوان از طريق سلولهاي بنيادي خونساز خالص سازي كرد. در اين تكنيك از آنتيژن CD45 به عنوان ماركري كه باعث تفاوت بين ايندو سلول بنيادي ميشود استفاده ميشود. ماقبلا ذكر كرديم كه سلولهاي بنيادي TCSC براي بافتهاي غير خونساز CD 45 Negative ميباشند در صورتيكه براي سلولهاي بنيادي خونساز اين ماركر مثبت ميباشد.در حمايت از اين نكته سلولهاي بنيادي TCSC موش كه داراي CXCR4+ Sca-1+ CD45- هستند داراي درصد بالايي از سلولهاي بنيادي TCSC ميباشند اين سلولهاي بنيادي در حالت Invitro قادر به تشكيل كولوني نميباشند.در مقايسه سلولهاي بنيادي خونساز داراي ماركرهاي CXCR4+ Sca-1+ CD45+ ميباشد اين سلولهاي بنيادي در حالت invitro قادر به تشكيل كولوني ميباشند.

Relation to MSC and MAPC

در انسان سلولهاي بنيادي TCSC يك جمعيت چسبنده سلولي داراي ماركر:

 ميباشند.اين سلولهاي بنيادي از سلولهاي CXCR4+ CD34+ AC133+ BMMNC

بنيادي مزانشيمال كه جمعيت چسبندهاي از سلولهاي

 ميباشند به راحتي قابل تمايز ميباشند.CXCR4- CD34-

TCSC, MAPC and MSC: are we looking from different angles at the same population of stem cells?

 حضور جمعيت مستعدي از سلولهاي بنيادي در مغز استخوان باعث بوجود آمدن سوالات گسترده اي در اين زمينه شده است.فرضياتي كه در اين زمينه وجود دارد اين است كه آيا سلولهاي بنيادي  MAPC , MSC , TCSC از ديدگاههاي مختلفي كشف شده اند يا نه؟ براي بررسي اين موضوع اين نكات قابل توضيح ميباشد كه اولا  در كشت سلولهاي بنيادي MAPC و MSC سلولهاييكه به صورت برجسته در محيط كشت وجود دارند سلولهاي فيبروبلاست ميباشند كه SDF را ترشح ميكنند.آن خيلي محتمل ميباشد كه CXCR4 TCSC همراه سلولهاي فيبروبلاست وجود دارند و اگر با اين سلولها كشت داده شوند آنها نيز رشد پيدا كرده  و در تماس مستقيم با فيبروبلاستهاييكه SDF را ترشح ميكنند قرار ميگيرند.آن محتمل ميباشد كه اين سلولهاي بنيادي در تماس نزديك با سلولهاي استرومال فيبروبلاستي از طريق مكانيزمي كه emperipolesis ناميده ميشود قرار ميگيرند.حمايتهاي بيشتريكه از اين نظريه وجود دارد اين ميباشد كه اگر MAPC در محيط كشت تمايزي قرار داده شود نه تنها با سلولهاي با منشا مزانشيمي مانند عصب عضله استخوان و غضروف و ...تمايز پيدا ميكند همچنين ميتواند به سلولهاي با منشا اكتودرم مانند سلولهاي عصبي يا اندودرم مانند هپاتوسيت تمايز پيدا كند.اين نشان ميدهد كه در محيط كشت MAPC سلولهاي TCSC  از بافتهاي مختلف وجود دارد و علت تمايز آنها به سمت سلولهاي مختلف ميباشند.ثانيا MAPC  ماركرهاي  CD45- and GPA-  را دارا نميباشند و در ظرفهاييكه با فيبرونكتين پوشيده شده اند كشت پيدا ميكنند.چونكه TCSC نيز اين دو ماركر را ندارد و با فيبرونكتين ميچسبد به نظر ميرسد كه در جمعيت سلولهاي بنيادي MAPC وجود داشته باشند.

TCSC and their potential role in regeneration and aging

شواهد زيادي حاكي آن ميباشد در مغز استخوان سلولهاي TCSC  وجود دارند كه در  گردش خون به گردش درآمده و در مواقع آسيب در ترميم بافتها شركت ميكنند.در شكل 2 نشانداده شده است كه اين سلولهاي بنيادي در مغز استخوان موش 1 تا 2 ماهه بيشتر وجود دارد ودر حيوانا ت پيرتر مقدار آن كاهش ميابد.اين مطلب اثبات اين موضوع ميباشد كه چرا با گذشت سن از ميزان رژنرشن بافتهاي آسيب ديده  كاسته ميشود.(23)مطالعات اخير نشان ميدهد كه اين سلولهاي بنيادي علاوه بر SDF به سمت LIF و HGF نيز گرايش دارند.آن قبلا اثبات شده است كه HGF و LIF نيز در بافتهاي صدمه ديده بوجود ميايند.پس سلولهاي بنيادي TCSC كه رسپتور اين دو ماده را نيز دارا ميباشند ميتوانند در خون به گردش درآمده و به سمت بافتهاي آسيب ديده مهاجرت كنند.(23)اخيرا گزارش شده است كه VEGF نيز يك ماده شيموتاكسي براي TCSC عصبي ميباشد.(49)


پيام هاي ديگران () | پنجشنبه ۱۳۸٦/۳/٢٤ - سلولهای بنیادی |لینک به نوشته