Стволовые клетки и их роль в биологии и медицине



МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ   РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

 «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

Мамишова Гюльнар Атабала кызы

Факультет педиатрический 2 курс 5 группа

РЕФЕРАТ

 

 

по дисциплине: гистология, цитология и эмбриология

на тему:  «Современные представления о регенерации нервной ткани, и способы  её   стимуляции»

 

 

Отметки  о зачёте_____________________________________________

Руководитель: к.б.н. Долгих Ольга Васильевна

 

 

Архангельск, 2017

Оглавление

Введение. 3

1. Общая характеристика типов и процессов регенерации.. 4

2. Фомы регенерации.. 5

3. Стволовые клетки и их роль в биологии и медицине. 8

3.      1.Общая характеристика стволовых клеток. 8

3.2.  Классификация стволовых клеток. 10

4. Нервная ткань и ее регенерация. 13

4.1.  Общая характеристика нервной ткани. 13

4.2.  Регенерация нервной ткани. 14

4.3.  Возрастные особенности периферической нервной системы. 18

Заключение. 19

Список литературы.. 20

 

 


Введение

Целью данной работы является изучение способов регенерации нервной ткани.

Повреждения нервной ткани остаются одной из наиболее актуальных проблем регенеративной биомедицины, которая  формируется на стыке биологии, медицины и инженерии. Она способна коренным образом изменить методы улучшения здоровья путем восстановления, поддержания функций органов и тканей. [5]

 Регенеративная медицина – одна из наиболее высокотехнологичных и бурно развивающихся отраслей биомедицинской индустрии, которая может решить целый ряд наиболее актуальных проблем, стоящих перед наукой. Это позволит оказать реальную помощь больным, страдающим нейродегенеративными заболеваниями, либо разработать принципиально новые подходы к лечению ряда патологий. [5]

    Начиная с самых ранних экспериментальных исследований и до настоящего времени, наиболее интригующим феноменом является способность саламандр к полному восстановлению утраченных конечностей. Ученым часто задают вопрос: «Могут ли достижения в этой области способствовать разрешению проблемы восстановления конечностей у человека?» Ответ в данном случае весьма неоднозначен, но, несомненно, по мере исследования регенерационных процессов у животных, возникают возможности приложения полученных результатов к тем или иным проблемам медицины. [5]

Использование технологий создаст условия для дальнейшего развития трансплантологии, решит проблему обеспечения иммунотолерантности и определит направление развития медицины на основе новых технологических принципов. [5]


Общая характеристика типов и процессов регенерации

Регенерация (от лат. regenerate- возрождение, создавать)  - восстановление (возмещение) структурных элементов клеток и тканей взамен утраченных. Всем клеткам, тканям и органам свойственна регенерация. Ритм обновления различных тканей и органов значительно варьирует. [5]

По мнению И. В. Давыдовского, регенерация это естественный физиологический процесс. В жизнедеятельности организма каждое функциональное отправление требует затрат материального субстрата и его восстановления. [5]

Следовательно, регенерация предусматривает самовоспроизведение живой материи, причем это самовоспроизведение живого отражает принцип ауторегуляции и автоматизации жизненных отправлений. [5]

Регенераторное восстановление структуры может происходить на разных уровнях — молекулярном, ультраструктурном, клеточном, тканевом, органном, однако всегда речь идет о возмещении той структуры, которая способна выполнять специализированную функцию. Восстановление структуры и функции может осуществляться с помощью клеточных или внутриклеточных гиперпластических процессов. [5]

 Регенерация может происходить путём роста тканей на раневой поверхности, перестройки оставшейся части органа в новый, или путём роста остатка органа без изменения его формы. Представление об ослаблении способности к регенерации по мере повышения организации животных ошибочно, т. к. процесс регенерации зависит не только от уровня организации животного, но и от многих других факторов и характеризуется изменчивостью. Наряду с обновлением клеток и субклеточных структур постоянно совершается биохимическая регенерация, т. е. обновление молекулярного состава всех без исключения компонентов тела.[5]

К органам и тканям, в которых преобладает клеточная форма регенерации относятся кости, эпителий кожи, слизистые оболочки, кроветворная и рыхлая соединительная ткань и т. д. Клеточная и внутриклеточная формы регенерации наблюдаются в железистых органах (печень, поджелудочная железа, эндокринная система), легких, гладких мышцах, вегетативной нервной системе. К органам и тканям, где преобладает внутриклеточная форма регенерации, относится миокард, в центральной нервной системе эта форма регенерации становится единственной формой восстановления структуры.[5]

Таким образом, все ткани и органы обладают способностью к регенерации, различны лишь ее формы в зависимости от структурно-функциональной специализации ткани или органа.

Фомы регенерации

В зависимости от полноты соответствия вновь образованных клеток и тканей утраченным различают 3 формы регенерации: полной регенерацией называется такая, когда размножившаяся ткань полностью соответствует утраченной. Обычно этот вид регенерации наблюдается при небольших повреждениях; неполной регенерацией называется такая, когда на месте утраченной ткани разрастается соединительная. Как правило, она развивается при обширных и глубоких поражениях. [5]

В практике наиболее часто развивается этот вид регенерации; избыточная регенерация, когда размножившаяся ткань по объему больше утраченной. Наблюдается это обычно при длительных раздражениях (туберкулезе, актиномикозе и другие).

    По этиологии и механизму развития различают физиологическую, репаративную регенерации, регенерационную гипертрофию и патологическую регенерацию.[5]

Механизмы физиологической регенерации у разных тканей организма несколько отличаются, поэтому по этому признаку можно выделить несколько групп:

К I группе можно отнести эпидермис кожи, эпителий кишечника, клетки крови, рыхлую соединительную ткань. Подобные клеточные популяции с закономерно чередующейся гибелью и возмещением погибших клеток новыми делящимися клетками называются обновляющимися или лабильными. Для этих тканей характерно наличие стволовых или камбиальных клеток и их высокая митотическая активность. Гибель клеток в этих тканях генетически запрограммирована.

 II группа тканей характеризуется сочетанием клеточной и внутриклеточной регенерации — к этой группе относятся эпителий печени, почек, легких и эндокринных желез, гладкая мышечная ткань. В составе этих тканей имеются камбиальные клетки, но они в норме делятся не так часто, как в I группе, поэтому их называют растущими тканями.

 III группа тканей характеризуется только внутриклеточной формой физиологической регенерации. К этой группе вносятся поперечно- полосатая ткань сердечного типа, нервная ткань, эпителий поджелудочной железы и слюнных желез. В тканях III группы камбиальные клетки практически отсутствуют, поэтому физиологическая регенерация идет постоянным обновлением изношенных органоидов зрелых клеток. Тканей этой группы называют стабильными или «вечными тканями». [5]

У млекопитающих могут регенерировать все виды ткани, но нервная ткань обладает плохой способностью к регенерации. В эксперименте показано, что клетки периферической и вегетативной нервной системы, двигательные и чувствительные нейроны в спинном мозге мало регенерируют. [6]

Аксоны хорошо регенерируют за счет  Шванновских клеток. В головном мозге вместо них - глия, поэтому регенерация не происходит. При регенерации миокарда и центральной нервной системы сначала образуется рубец, а затем идет регенерация за счет увеличения размеров клеток, внутриклеточная регенерация также имеет место.[6]


Стволовые клетки и их роль в биологии и медицине

3.1.Общая характеристика стволовых клеток

В последние несколько лет внимание исследователей обоснованно приковано к области биологии стволовой клетки (СК). Прогрессивное развитие эмбриологии, гематологии, нейробиологии и биологии скелетных тканей обязано многочисленным экспериментальным исследованиям по изолированию и характеристике СК. К тому же, завершение расшифровки человеческого генома дало дальнейший стимул к изучению зависимости генной экспрессии в СК от двойственности ее статуса: самообновления и дифференциации.[1],[2],[5]

Технология стволовых клеток - это своеобразный ящик Пандоры, который скрывает многие тайны жизни, - но какова цена таких открытий? В научном аспекте применение этой технологии кажется безграничным, но этические соображения и нормы уже сейчас ставят барьеры на пути ее развития. Отношение научного сообщества к замене или регенерации вышедших из строя органов с использованием стволовых клеток весьма неоднозначно: одни связывают с новым направлением большие надежды, другие относятся к нему с подозрением. Прежде чем методы терапии,  основанные на применении стволовых клеток, войдут в медицинскую практику, придется преодолеть множество преград, как научных, так и общественно-этических. В научный обиход термин «стволовая клетка» был введён русским гистологом А. Максимовым в 1908 году на съезде гематологического общества в Берлине, где он постулировал существование стволовой кроветворной клетки.[2]

Стволовые клетки — это иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться (дифференцироваться) особым образом (то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка), т.е. стволовыми называют клетки, не имеющие специализации и способные делиться и развиться в любой вид ткани. Это значит, что в организме взрослого человека существуют клетки, прошедшие все положенные этапы эмбрионального развития, но сохранившие способность при определенных условиях превращаться практически во все виды взрослых тканей. К примеру, в клетки нервной ткани - нейроны, ткань печени, поджелудочной железы и так далее. Сейчас уже стало ясно и практически доказано, что такие клетки - это универсальные «запасные» части, которые используются организмом для восстановления или «починки» разных тканей. «Центральным складом» этих клеток является костный мозг.[2]

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. 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, при помощи метилирования ДНК.[2]

Выделяют два типа стволовых клеток. Первые - эмбриональные стволовые клетки, из которых состоит эмбрион. Другие называются взрослыми или соматическими стволовыми клетками - их происхождение в настоящий момент достоверно не известно. Можно только сделать предположение, что это остатки эмбриональных стволовых клеток, по какой-то причине оставшихся в тканях недифференцированными. Стволовые клетки определяются следующими основными характеристиками. [2]

Во - первых, это неспециализированные клетки. Во - вторых, стволовые клетки способны делиться в течение долгого времени, причем в результате каждого деления образуются две идентичные клетки. [2]

Третье важное свойство стволовых клеток - то, что они способны к дифференциации в специфические типы клеток. Стволовые клетки можно найти в любой животной ткани, а, поскольку эмбрионы состоят из стволовых клеток, которые при делении и дифференциации превращаются в специализированные клетки и ткани, все мы, в конечном счете, состоим из стволовых клеток. Клетки однодневного эмбриона способны дифференцироваться в любой из около 220 типов клеток, образующих человеческое тело.[2]

3.2. Классификация стволовых клеток

1) Тотипотентные клетки способны формировать все эмбриональные и экстра-эмбриональные типы клеток. К ним относятся только оплодотворённый ооцит и бластомеры 2 – 8 клеточной стадии. [1],[2]

 2) Плюрипотентные клетки способны формировать все типы клеток эмбриона. К ним относятся эмбриональные стволовые клетки, первичные половые клетки и клетки эмбриональных карцином. [1],[2]

3) Другие типы стволовых клеток локализуются в сформировавшихся тканях взрослого организма. Они варьируют по способности к дифференцировке от мульти - до унипотентных. [2] Так же выделяют классификацию стволовых клеток по источнику их выделения:

1) Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) - внутриклеточная масса раннего эмбриона (на этапе бластоцисты 4-7 день развития).  Являются «идеальными» стволовыми клетками, из которых в дальнейшем развивается весь организм. Все специализированные клетки организма по мере формирования эмбриона развиваются из неспециализированных эмбриональных стволовых клеток. [2],[5]

2) Фетальные стволовые клетки – клетки зародыша на 9-12 неделе развития, выделенные из абортивного материала. [2],[5]

 3) Стволовые клетки взрослого организма: 

- Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) - мультипотентные- стволовые клетки, дающие начало всем клеткам крови. [2],[5]

-  Мезенхимные стволовые клетки - мультипотентные региональные- стволовые клетки, содержащиеся во всех мезенхимальных тканях (главным образом в костном мозге), способные к дифференцировке в различные типы мезенхимальных тканей, а так же в клетки других зародышевых слоёв. [2],[5]

- Стромальные стволовые клетки - мультипотентные стволовые- клетки взрослого организма, образующие строму костного мозга (поддерживающую гемопоэз), имеющие мезенхимальное происхождение из абортивного материала. [2],[5]

- Тканеспецифичные стволовые клетки - располагаются в различных видах тканей и в первую очередь, отвечают за обновление их клеточной популяции, первыми активируются при повреждении. Обладают более низким потенциалом, чем стромальные клетки костного мозга. [2],[5]

- Нейрональные стволовые клетки в головном мозге - дают начало трем основным типам клеток: нервным клеткам (нейронам) и двум группам не нейрональных клеток - астроцитам и олигодендроцитам. [2],[5]

Стволовые клетки кожи - размещенные в базальных пластах- эпидермиса и возле основы волосяных фолликулов, могут давать начало кератоцитам, которые мигрируют на поверхность кожи и формируют защитный слой кожи. [2],[5]

Стволовые клетки скелетной мускулатуры - выделяют из поперечно- полосатой мускулатуры, они способны к дифференцировке в клетки нервной, хрящевой, жировой и костной тканей, поперечно-полосатой мускулатуры. Однако последние исследования показывают, что клетки скелетной мускулатуры, это не что иное, как мезенхимные стволовые клетки, локализованные в мышечной ткани.[1], [2],[5] Стволовые клетки миокарда - способны дифференцироваться в- кардиомиоциты и эндотелий сосудов. [2],[5] Стволовые клетки жировой ткани - обнаружены в 2001 году,- проведенные с тех пор дополнительные исследования показали, что эти клетки могут превращаться и в другие типы тканей, из них можно выращивать клетки нервов, мышц, костей, кровеносных сосудов, или, по крайней мере, клетки, имеющие свойства вышеперечисленных. [2],[5]

Стромальные клетки спинного мозга (мезенхимальные стволовые- клетки) дают начало разным типам клеток: костным клеткам (остеоцитам), хрящевым клеткам (хондроцитам), жировым клеткам (адипоцитам), а также другим типам клеток соединительной ткани. [2],[5]

Эпителиальные стволовые клетки пищеварительного тракта- расположены в глубоких складках оболочек кишечника и могут давать начало разным типам клеток пищеварительного тракта. [2],[5]

В настоящее время разработано множество методик применения стволовых клеток для лечения самых различных заболеваний. Например, заболевания центральной и периферической нервной системы: острые (инсульт) и преходящие нарушения мозгового кровообращения; травмы головного и спинного мозга и их последствия; рассеянный склероз; постгипоксическая энцефалопатия; болезнь Паркинсона; болезнь Альцгеймера; амиотрофический латеральный склероз; периферические нейропатии различного генеза; вегетососудистая и нейроциркуляторная дистонии; невралгии; ишиас; нарушения сна; "cиндром хронической усталости"; реабилитация после инсультов и черепно-мозговых травм. [2],[5],[6]


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 550;