Перспективи застосування стовбурових клітин за хвороб щитоподібної залози (стан питання)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН ЗА ХВОРОБ ЩИТОПОДІБНОЇ ЗАЛОЗИ (СТАН ПИТАННЯ)

Бокотько Р.Р.

У статті представлені сучасні погляди щодо застосування стовбурових клітин за хвороб щитоподібної залози тварин. Описані спроби виділення стовбурових клітин із самої щитоподібної залози і в подальшому використання їх з лікувальною метою. Звертається увагу на те, що на даний час лікування щитоподібної залози стовбуровими клітинами у тварин вивчено недостатньо.

Ключові слова: стовбурові клітини, ендокринні залози, клітини попередники, мультипотентні стовбурові клітини, експресія клітин, гормон продукуючі клітини, недиференційовані стовбурові клітини, диференційовані клітини.

Дослідження у сфері застосування стовбурових клітин в клітинній терапії здійснили великий поштовх у розвитку, вирощуванні та застосуванні стовбурових клітин у ветеринарній медицині [1].

На даний час йде наукове з'ясування можливостей застосування стовбурових клітин за хвороб ендокринних залоз. Вони виробляють гомони, які надходять у кров або лімфу і розносяться по всьому організму.

Гормони є біологічно активними речовинами. Вони стимулюють або пригнічують діяльність органів чи цілих систем організму, що забезпечують основні функції того чи іншого органа, чи системи в цілому. Забезпечують обмін речовин, ріст, розвиток та репродуктивну функцію, тобто залози внутрішньої секреції паралельно з нервовою системою регулюють і координують діяльність організму. На відміну від залоз зовнішньої секреції, вони не мають вивідних проток і продукти їх діяльності надходять безпосередньо в кров[8].

Мета досліджень - вивчення та узагальнення описових даних щодо перспектив застосування стовбурових клітин за хвороб щитоподібної залози тварин.

Функцію щитоподібної залози почали з'ясовуватися з тих пір, як хірурги Реверден (1882р.) і Кохер (1883р.) помітили, що після повного видалення щитоподібної залози, як це практиковано початково, наприклад, за зобу (гіпертрофія щитоподібної залози) або за їх злоякісних пухлин тощо, настає ряд хворобливих припадків, які закінчуються зазвичай смертю[9].

Щитоподібна залоза (gl. thyreoidea) -- непарна, складається з лівої і правої часток та перешийка. Частки лежать на відповідних поверхнях щитоподібного хряща гортані та перших хрящів трахеї і вентрально з'єднані перешийком, якого у коня і вівці може не бути. У свині перешийок добре розвинений, має вигляд пластинки, яку називають тілом. Залоза має червоно-коричневий колір, щільну консистенцію і горбисту поверхню. Маса щитоподібної залози значно коливається у різних видів тварин і в межах одного виду, що зумовлено статтю, зовнішніми умовами та станом тварин (вагітність, лактація тощо) [2].

Розглядаючи мікроскопічну будову щитоподібної залози, потрібно зазначити, що вона складається зі сполучнотканинної строми й паренхіми. Сполучнотканинна строма утворена пухкою сполучною тканиною, в якій є кровоносні й лімфатичні судини та нерви. Вона формує капсулу, від якої відходять трабекули, що ділять залозу на часточки. Паренхіма залози представлена епітеліальною тканиною, епітеліоцити якої утворюють пухирці -- фолікули та міжфолікулярні острівці. Фолікули мають кулясту форму, їх діаметр коливається від 0,02 до 0,7 мм. Між ними знаходяться ніжні прошарки пухкої сполучної тканини, в яких є багато кровоносних капілярів. У фолікулі розрізняють стінку й порожнину, яка заповнена колоїдом. Стінка утворена ендокриноцитами, які називають тироцитами, і парафолікулярними клітинами та базальною мембраною[10].

Про відхилення від норми у вигляді зобу, пов'язані з щитоподібною залозою, було відомо ще у шестидесяті роки минулого сторіччя, а гормони цієї залози були виділені в 1891 р.[4].

Щитоподібна залоза синтезує три гормони: тироксин, трийодтиронін та тирокальцитонін. Два перші подібні за хімічною будовою і фізіологічною дією. Активність тироксину в 3-5 разів слабша. Синтезуються ці гормони за участю йоду, тому цього елемента найбільше в щитоподібній залозі (50% від усієї кількості його в організмі), де його вміст в 300 разів перевищує концентрацію в крові. Клітини секреторного епітелію перетворюють неорганічний йод на органічну сполуку, яка йодує амінокислоту тирозин в монойодтирозин та дийодтирозин. Внаслідок з'єднання з білком глобуліном утворюється тиреоглобулін, що депонується в пухирцях залози. У разі потреби тиреоглобулін під дією ферменту протеази перетворюється в активні форми -- тироксин та трийодтиронін. Безпосередня дія цих гормонів полягає в тому, що вони підсилюють окислювальні процеси в клітинах, зокрема в мітохондріях. В разі збільшення їх концентрації в крові всі поживні речовини швидко згоряють, організм виснажується, спостерігається схуднення [8].

Значення тиреоїдних гормонів багатогранне і полягає в тому, що вони стимулюють усі види обміну речовин, ріст і розвиток організму -- морфогенез, активність нервової системи, процеси розмноження, лактацію, ріст шерсті та яйцекладку у птиці. Особливо важливі вони для забезпечення нормального росту й розвитку організму [10].

Вплив на морфогенез і ріст, тироксин і трийодтиронін забезпечують розвиток довгих кісток, м'язів, шкіри, шкірних покривів, статевих органів та первинних статевихознак.

Також, ці гормони регулюють основний обмін речовин, внутрішньоклітинні процеси, споживання кисню, засвоєння білків, вміст кальцію і хлору в крові. До того ж беруть участь у обміні жирів, стимулюючи їх окислення; вуглеводів, підвищуючи глікогеноліз у печінці та гліколіз у тканинах; води, збільшуючи діурез; йоду, затримуючи його ворганізмі.

Спостерігається вплив на нервову систему: тиреоїдні гормони підвищують збудливість симпатичної та парасимпатичної нервових систем, змінюють функціональний стан кори півкуль головного мозку,тобто впливають на психічні реакції та на вищу нервову діяльність тварин.

Вплив на окислювальні процеси підтверджуються участю згаданих гормонів у терморегуляції, шляхом збільшення теплоутворення.

Спостерігається вплив на захисні реакції, оскільки ці гормони забезпечують резистентність організму проти інфекцій та токсинів[9].

Видалення щитоподібної залози супроводжується різким сповільненням росту тварини. Особливо це стосується розвитку довгих трубчастих кісток, суглобових хрящів які не розвиваються і швидко перетворюються на кістку. Відбуваються трофічні зміни в шкірі, зокрема, спостерігається її потовщення за рахунок скупчення інфільтрату. Ріст зубів теж сповільнюється, вони легко кришаться, розпадаються, тобто має місце карієс. Припиняється ріст та розвиток статевих органів і тварина лишається інфантильною. Вторинні статеві ознаки не з'являються. Обмін речовин у всіх його формах знижується. Так, основний обмін зменшується на 30-40%. Усі окислювальні процеси в середині клітин сповільнюються, вони починають акумулювати вуглеводи, жири та білки. Внаслідок цього зменшується теплоутворення, спостерігається гіпотермія, тварина стає більш чутливою до холоду [7].

Зниження процесів обміну призводить до послаблення роботи всіх життєво важливих систем організму: сповільнюється робота серця, спостерігається брадикардія, зменшується рух крові судинами, знижується тиск крові, сповільнюється також дихання. Активність нервової системи знижується, послаблюються рефлекси, нові рефлекси утворюються погано, вища нервова діяльність тварини пригнічується. Тварина втрачає резистентність, стає вразливою до інфекцій та інвазійних захворювань. Більшість часу вона перебуває в сонливому апатичному стані і виглядає набагато старшою за свій вік [6].

Йододефіцитні захворювання відносяться до числа найбільш поширених неінфекційних захворювань [2]. Нестача йоду призводить до розладів репродуктивної системи, кретинізму, ендемічного зобу, причому, останній посідає перше місце з-поміж йододефіцитної патології [3]. У зв'язку з цим питання диференціальної діагностики, прогнозу та вибору клініко-морфологічних критеріїв функціональної автономії і прогресування зростання вузлів являють собою актуальну проблему сучасної медичної біохімії, клінічної ендокринології, хірургії та онкології. Одним з найбільш універсальних механізмів розвитку патологічних станів є надмірне утворення вільних радикалів та ініціація окисного стресу, внаслідок чого виникає низка молекулярних і генетичних порушень [6].

У світі проведення дослідження впливу на патологію щитоподібної залози за допомогою стовбурових клітин проводились поверхнево, в малій кількості і тільки лише в останній час почали звертати увагу на можливості застосування стовбурових клітин за хвороб щитоподібної залози [3]. Можливо це пов'язано з тим, що медицина та методи дослідження і обладнання для виявлення даного захворювання оновилися і суттєво змінили діагностичну методику в цьому напрямку, що і свідчить пропочаткові фундаментальні дослідження щодо впливу стовбурових клітин на патзміни у щитоподібній залозі [5]. Більшість вчених за дослідження звертає увагу на збагачення різних продуктів або води йодом, що є вкрай важливим для здорової залози як людини, так і тварини[7].

У щитоподібній залозі виявлені СК і клітини-попередниці ентодермального походження [2]. Лише недавно стали відомими сигнали, які призводять до біохімічних та морфогенетичних подій за відновлення структур щитоподібної залози [9]. У щитоподібній залозі мишей СК для тироцитів Т (фолікулярні клітини - продуценти три- і тетрайодтироніну) представлені двома популяціями клітин: CD45 (-) / C-комплект (-) / SCA1 (+) і CD45 (-) / C-комплект (-) / SCA1 (-) клітин. Вони експресують ABCG2 і маркери генів СК, що кодують nucleostemin і Oct4, у той час як клітин з експресією генів, що кодують маркери диференціації щитоподібної залози, мало [9, 11].

Для ідентифікації СК щитоподібної залози A. Fierabraccietаl розробив метод на основі ферментативного розщеплення свіжої тканини щитоподібної залози, отриманої після хірургічного втручання [4]. Клітини культивували в присутності епідермального фактора росту і фактора росту фібробластів. Були отримані сфероїди з усіх зразків щитоподібної залози. З ізольованої популяції клітин, що містили підмножини клітин CD34(+) і CD45(-), створили умови для формування фолікулів щитоподібної залози з гормональними властивостями. У клітинах тифоїдних сфер від нормальної тканини, але невід ракової тканини, можна індукувати їхню подальшу диференціацію [1]. Крім того, було виявлено, що invitro стимулювати генерацію клітин щитоподібної залози здатні активін, інсулін та інсуліноподібний фактор росту. СК тироцитів Т щитоподібної залози мають типову морфологію і характеризуються можливістю самооновлення і диференціювання. У клонованих у культурі сферах клітин щитоподібної залози, спектр експресії нагадує СК. У відповідь на тиротропний гормон (ТТГ) у сироватці ці клітини сфер диференціювалися в тироцити Т з експресією транскрипційного фактору Pах8, тироглобуліну, symporter йодиду натрію, тироїдстимулювального рецептору гормону і тиро- пероксидазиРНК.СпостерігалиТТГ-залежне125йодидупоглинання[8].

Дослідження нормальних і ракових СК щитоподібної залози матиме важливе значення для майбутньої цільової терапії цього органа [3]. Нині широко обговорюється стовбурове походження раку щитоподібної залози, вивчення клінічних проявів раку СК у щитоподібній залозі (найбільш поширеного раку з ендокринних залоз), досліджуються молекулярні і клітинні аспекти біології СК щитоподібної залози, що в кінцевому результаті призведе до розуміння механізмів, що лежать в основі захворювання цього органа 10].

Для вивчення регенераційних можливостей щитоподібної залози Т. Ozaki виконав часткову тироїдектомію залози і вивчав непошкоджені ділянки та їхні проліферативні центри, де були локалізовані бромдезоксіуридин (+) та / або C клітини в мікрофолікулах. Через два тижні після операції, кількість бромдезоксіуридин (+) клітин і клітин із прозорою або слабо-еозинофільною цитоплазмою помітно збільшилася в центральній ділянці. Електронно мікроскопічно деякі з клітин зберегли характеристики клітин - виробників кальцитоніну (клітин С), маючи нейроендокринні гранули, тоді як інші - ознаки тироцитів Т фолікулів із мікроворсинками на апікальному полюсі. Отримані результати свідчать, що і клітини С,Т (фолікулярні клітини) можуть трансдиференціюватися і стати незрілими клітинами на шляху до диференціювання в клітини Т чи С і брати участь у відновленні або регенерації щитоподібної залози[6].

Цікаво, що за гіперпаратироїдизма через доброякісні чи злоякісні пухлини в тканині при щитоподібних залозах виявляються СК, які беруть участь у патогенезі клональної експансії клітин цієї залози[4].

Висновок

Отже, враховуючи і аналізуючи описані базові дослідження можливості використання стовбурових клітин за хвороб щитоподібної залози можна зробити висновок, що отримані дані не розкривають повністю викладеної проблеми щодо застосування стовбурових клітин у процесі боротьби із зазначеними хворобами. Науковці останнім часом почали цікавитись дослідженням впливу стовбурових клітин за патології щитоподібної залози. Тому, за умов бурхливого розвитку дослідження стовбурових клітин наспіло питання здійснення глибоких досліджень за різноманітних патологій щитоподібної залози.

стовбуровий клітина щитоподібний залоза

Список літератури

1. Н. С. Арманр. Трансплантація стовбурових клітин: короткий огляд і поточний стан / Н. С. Арманр// Журнал індійського медичної асоціації. 2014.- № 109: 570-574. - с.579-581.

2. Лін Р. Ю. Нові ідеї в стовбурових клітинах щитовидної залози /Р. Ю. Лін// Щитовидна залоза та її функція. - 2013. - № 17. - С.1019-1023.

3. Томас Д. Стовбурові клітини щитовидної залози: уроки від нормального розвитку і раку щитовидної залози / Д. Томас, С. Фрідман, Р. Ю. Лін // Ендокринна система і рак. - 2010; 15:51-58.

4. Allaerts W. History and perspectives of pituitary folliculo-stellate cell research / W. Allaerts, H. Vankelecom // Eur. J. Endocrinol. - 2009. - Vol. 153(1). - P.1-12.

5. Adams M. S. Review: the role of neural crest cells in the endocrine system/ M. Adams, M. Bronner-Fraser // Endocr. Pathol. - 2012. - Vol. 20(2). - P.92-100.

6. Almeida J. P. de Pituitary stem cells: review of the literature and current understanding // J. P. de Almeida, J. H. Sherman, R. Salvatori et al. // Neurosurgery. - 2014. - Vol. 67(3). - P.770-780.

7. Aiba M. Alteration of subcapsular adrenocortical zonation in humans with aging: the progenitor zone predominates over the previously well-developed zona glomerulosa after 40 years of age / M. Aiba, M. Fujibayashi// Endocrinology. - 2014. - Vol. 59(5). - P.557-564.

8. Bilodeau S. Distinct developmental roles of cell cycle inhibitors p57Kip2 and p27Kip1 distinguish pituitary progenitor cell cycle exit from cell cycle reentry of differentiated cells / S. Bilodeau, A. Roussel-Gervais, J. Drouin // Mol. Cell Biol. - 2013.-Vol.29(7). - P.1895-1908.

9. Chen J. The adult pituitary contains a cell population displaying stem/progenitor cell and early embryonic characteristics / J. Chen, N. Hersmus, Van Duppen et al. // Endocrinology. - 2014. - Vol. 146(9). - P.3985-3998.

10. Chen J. The notch signaling system is present in the postnatal pituitary: marked expression and regulatory activity in the newly discovered side population / J. Chen, A. Crabbe, V. Van Duppen et al. // Mol. Endocrinol. - 2015. - Vol. 20(12). - P. 3293-3307.

Размещено на Allbest.ru