Стромальные клетки: происхождение, функции и роль в тканях организма

Введение

Стромовые клетки, или мезенхимальные стромальные клетки, – это дифференцирующиеся клетки, которые в большом количестве содержатся в костном мозге, но также встречаются по всему организму. Стромальные клетки могут превращаться в клетки соединительной ткани любого органа, например, в слизистой оболочке матки (эндометрии), предстательной железе, костном мозге, лимфатических узлах и яичнике. Они поддерживают функцию паренхимальных клеток соответствующего органа. Наиболее распространенными стромальными клетками являются фибробласты и перициты. Термин «строма» происходит от латинского *stromat* – «постельное покрытие» и древнегреческого στρῶμα – «постель». Стромальные клетки играют важную роль в иммунном ответе организма и модулируют воспаление посредством множественных механизмов. Они также способствуют дифференцировке кроветворных клеток и формированию необходимых элементов крови. Взаимодействие между стромальными и опухолевыми клетками известно как важный фактор роста и прогрессирования рака. Кроме того, регулируя локальные сети цитокинов (например, М-ЦСФ, LIF), стромальные клетки костного мозга участвуют в гематопоэзе человека и воспалительных процессах. Стромальные клетки (в слое дермы), расположенные рядом с эпидермисом (верхним слоем кожи), выделяют факторы роста, стимулирующие деление клеток. Это обеспечивает регенерацию эпидермиса снизу, в то время как верхний слой клеток эпидермиса постоянно отшелушивается. Кроме того, стромальные клетки участвуют в воспалительных реакциях и контролируют количество клеток, накапливающихся в очаге воспаления.

Определение стромальной клетки

Определение стромальной клетки важно, поскольку в прошлом это представляло собой сложность. Без четкого определения исследованиям было трудно взаимодействовать или извлекать пользу из опыта друг друга, так как стромальная клетка была недостаточно определена и имела множество названий. В настоящее время стромальную клетку более конкретно называют мезенхимальной стромальной клеткой (МСК). Она не является кроветворной, мультипотентна и способна к самовоспроизведению. Эти факторы делают ее эффективным инструментом в потенциальных клеточных терапиях и восстановлении тканей. Природа мезенхимальной клетки указывает на способность к развитию в различные другие типы клеток и тканей, такие как соединительная ткань, кровеносные сосуды и лимфоидная ткань. Низкий уровень антигена лейкоцитов человека (HLA DR) делает МСК гипоиммуногенными. МСК обладают способностью к трилинейной дифференцировке, позволяющей им превращаться в остеобласты, хондроциты и адипоциты. Хотя большинство МСК обнаруживается в костном мозге, ученые теперь знают, что стромальные клетки можно найти в различных тканях, включая жировую ткань, эндометрий, синовиальную жидкость, зубную ткань, амниотическую мембрану и жидкость, а также плаценту. Высококачественные стромальные клетки содержатся в плаценте благодаря их молодому возрасту. Кроме того, опухолевая строма состоит главным образом из базальной мембраны, фибробластов, внеклеточного матрикса, иммунных клеток и кровеносных сосудов. Как правило, большинство клеток-хозяев в строме характеризуются способностью подавлять опухоли. Однако в процессе злокачественного перерождения строма претерпевает изменения, которые приводят к росту, инвазии и метастазированию. Эти изменения включают формирование фибробластов, связанных с карциномой (CAF), которые составляют значительную часть реактивной ткани стромы и играют важную роль в регуляции прогрессирования опухоли. Некоторые типы рака кожи (базальноклеточные карциномы) не могут распространяться по всему организму, поскольку раковым клеткам необходимы находящиеся поблизости стромальные клетки для продолжения деления. Потеря этих стромальных факторов роста при распространении рака по организму препятствует его инвазии в другие органы. Строма состоит из незлокачественных клеток, но может обеспечивать внеклеточный матрикс, на котором растут опухолевые клетки. Стромальные клетки также могут ограничивать пролиферацию Т-клеток посредством продукции оксида азота, подавляя иммунный ответ.

Defining a stromal cell is of importance because it was a source of difficulty in the past. Without a strong definition studies could not cross over or gain knowledge from each other because a stromal cell was not well defined and went by a plethora of names. A stromal cell is currently more specifically referred to as a mesenchymal stromal cell (MSC). It is non hematopoietic, multipotent, and self replicating. These factors make it an effective tool in potential cell therapies and tissue repair. Being a mesenchymal cell indicates an ability to develop into various other cell types and tissues such as connective tissue, blood vessels, and lymphatic tissue. Low levels of human leukocyte antigen (HLA DR) make MSCs hypoimmunogenic. MSCs have trilineage differentiation capacity where they are able to adapt into osteoblast, chondrocytes, and adipocytes. While a majority is found in the bone marrow scientists now know that stromal cells can be found in a variety of different tissues as well. These can include adipose tissue, endometrium, synovial fluid, dental tissue, amniotic membrane and fluid, as well as the placenta. High quality stromal cells are located in the placenta, due to their young age. Furthermore, the tumor stroma is primarily composed of the basement membrane, fibroblasts, extracellular matrix, immune cells, and blood vessels. Typically, most host cells in the stroma are characterized by tumor suppressive abilities. However, during malignancy, the stroma will undergo alterations to consequently incite growth, invasion, and metastasis. These changes include the formation of carcinoma associated fibroblasts (CAFs) which comprises a major portion of the reactive tissue stroma and plays a critical role in regulating tumor progression. Certain types of skin cancers (basal cell carcinomas) cannot spread throughout the body because the cancer cells require nearby stromal cells to continue their division. The loss of these stromal growth factors when the cancer moves throughout the body prevents the cancer from invading other organs. Stroma is made up of the non malignant cells, but can provide an extracellular matrix on which tumor cells can grow. Stromal cells may also limit T cell proliferation via nitric oxide production, hindering immune capability.

Использование в будущих терапиях

МСК обладают потенциалом для применения при лечении множества заболеваний. Важной особенностью МСК является их способность практически не обнаруживаться иммунной системой. Стромальные клетки содержат серинпротеазы, которые являются ингибиторами иммунного ответа. Они также не несут рецепторы, связанных с иммунной системой, или их концентрация недостаточно высока для запуска иммунного ответа. Это важно для будущего развития клеточной терапии с использованием МСК, поскольку риск негативных последствий иммунного ответа будет минимальным или отсутствовать вовсе. Ведутся многообещающие исследования в области аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз и ревматоидный артрит, а также в области заживления ран, ХОБЛ и даже острого респираторного дистресс-синдрома (осложнение, вызванное COVID-19). Стромальные клетки обладают уникальной способностью создавать иммуномодулирующую среду для оптимального реагирования на как на чужеродные, так и на известные частицы. Причиной ограничения использования МСК является недостаток знаний об их поведении in vivo. Большинство исследований этих клеток проводились в контролируемых лабораторных условиях, что иногда может искажать наблюдаемые эффекты. Тем не менее, потенциал клеточной терапии в области восстановления тканей, иммунной модуляции и доставки противоопухолевых препаратов представляется весьма перспективным.