Niesamowita animacja – podróż do źródeł krwi

Źródło macierzystych komórek krwiotwórczych

Źródłem komórkowych składników krwi są hematopoetyczne

komórki macierzyste (HSC), zwane też krwiotwórczymi komórkami macierzystymi
(KKM). Mają one zdolność do ciągłych podziałów, samoodnowy oraz różnicowania
się do komórek progenitorowych różnego typu. I dalej do krwinek czerwonych,
krwinek białych i płytek krwi. Cały proces nazywany jest hematopoezą(hemopoezą).

Wykorzystanie macierzystych komórek krwiotwórczych w przeszczepach

Macierzyste komórki krwiotwórcze (KKM) mają zdolność do

zasiedlania się w organizmie, jeżeli zostaną do niego odpowiednio wprowadzone. Ta
właściwość wykorzystywana jest w przeszczepach szpiku kostnego i samych
macierzystych komórek krwiotwórczych (HSCT). Zabiegi te wykonywane są, gdy
układ krwionośny nie pracuje prawidłowo, przy nowotworach i wielu chorobach
układu odpornościowego. Po przeszczepie pacjent dostaje nowe, prawidłowo działające
„fabryki” komórek krwi. Pod warunkiem, że przeszczep się przyjmie…

Badania nad macierzystymi komórkami krwiotwórczymi

Z uwagi na masowe wykorzystanie tych sposobów leczenia, od

dawna trwają dokładne badania procesów krwiotwórczych. Jednak niektóre z nich
są trudne do obserwacji, ponieważ zachodzą w kościach. Dlatego zespół
wykorzystał model badawczy w postaci embrionów ryby danio pręgowanego. W
embrionie kręgowca pierwotnym źródłem macierzystych komórek krwiotwórczych są
komórki śródbłonka (endothelium) aorty grzbietowej. Aby obserwować ich
przemieszczanie się pod mikroskopem, stworzono genetycznie zmodyfikowane danio,
których KKM były wyznakowane białkami fluorescencyjnymi GFP i Cherry.

Animacja dotycząca macierzystych komórek krwiotwórczych

Jednym z elementów badania jest animacja z lektorem w dwóch

wersjach: opowiedziana bardziej szczegółowo, dla osób nieco zorientowanych w
biologii, oraz wersja uproszczona z prostszym językiem. Wybór pozostawiamy
naszym czytelnikom:

Wersja uproszczona (Boston Children’s Hospital):

Wersja szczegółowa (Cell):

Mechanizm działania macierzystych komórek krwiotwórczych

Komórki KKM po odróżnicowaniu się od komórek aorty były niesione

naczyniem do momentu przyczepienia się do ściany naczynia krwionośnego. Na
swojej powierzchni posiada receptory CXCR4, dzięki czemu przyczepiają się do
ściany naczynia krwionośnego w miejscu, gdzie są białka SDF-1. Następnie pod
wpływem cząsteczki sygnałowej KKM przeciskają się na zewnątrz naczynia, po czym
otaczane są przez komórki śródbłonka.

Powstawanie niszy macierzystych komórek krwiotwórczych

Najprawdopodobniej w ten sposób powstaje struktura zwana

niszą. Otulona macierzysta komórka krwiotwórcza jest mocowana do
pobliskiej komórki zrębowej (stromal cell). W embrionie to miejsce znajduje się w części ogonowej,
ale taki sam powielany jest w kościach, gdzie KKM mocowana jest przez komórkę
podścieliska szpiku kostnego.

Obserwacje nad macierzystymi komórkami krwiotwórczymi

Na podstawie obrazów mikroskopowych udało się stworzyć

trójwymiarowy obraz procesu otulania i łączenia komórek. Pod wpływem sygnałów
odbieranych z komórki zrębowej KKM zaczyna się dzielić, komórka potomna
wchodzi do światła naczynia i podróżuje do miejsca, gdzie tworzy następną niszę.
Gdy trafi do organu odpowiedzialnego za produkcję krwinek, prócz dzielenia się
do kolejnych KKM może wytwarzać komórki progenitorowe komórek krwi. U ryby
Danio jest to nerka, u płodu ssaka wątroba a później szpik kostny. Prócz ryby w
badaniu wykorzystano też komórki wątroby embriony myszy, gdzie uzyskano potwierdzające
wyniki.

Dynamika procesów związanych z macierzystymi komórkami krwiotwórczymi

Wyniki wskazują, że powstawanie nisz jest procesem

dynamicznym (wyzwalanym i być może kierowanym przez komórkę macierzystą) a nie jak
wcześniej uważano statycznym (określona liczba nisz zasiedlanych przez KKM). Jednak
zobrazowanie tych procesów nie jest jedynym osiągnięciem opisanym w badaniu. Dzięki genetycznemu obrazowaniu chemicznemu udało się ustalić, że związek lykorina bierze udział w
interakcji pomiędzy niszą a krwiotwórczą komórką macierzystą. Pod wpływem
związku znacznie więcej komórek macierzystych zasiedlało tkanki ogonowe i
zmieniał się czas jej przebywania w niszy.

Potencjał leczniczy lykoriny w kontekście macierzystych komórek krwiotwórczych

Lykorina (lycorine) jest toksycznym alkaloidem
roślinnym występującym m.in. w żonkilach. Od pewnego czasu jest rozpatrywana
jak lek przeciwnowotworowy i przeciwzapalny. Teraz lykorina wydaje się być
dobrym kandydatem do wspomagania przeszczepu szpiku i krwiotwórczych komórek macierzystych.

 

Opracowanie: Seweryn Frasiński

Gauza M., Urbanowicz I., Komórki
macierzyste i ich zastosowanie w chorobach hematoonkologicznych Stem cells and
their practical application in hematooncologic disorders. J. Lab. Diagnostics,
2014; 50: 241–248.
Markowska-
A., Jańczyk- K., Brzóska- E., Rola SDF-1 w procesach regeneracji i
nowotworzenia The role of SDF-1 in regeneration and cancerogenesis process.
Postep. Hig Med Dosw, 2012; 67: 29–38.