Мультипотентность (от — «многочисленный» и — «сила, возможность») — способность стволовых клеток дифференцироваться в несколько специализированных типов клеток определённой ткани или клеточной линии.
Мультипотентные стволовые клетки относятся к тканеспецифическим (региональным) стволовым клеткам. Они способны к самообновлению и обеспечивают поддержание клеточного состава тканей, их обновление и восстановление после повреждений.
Термин «мультипотентность» используется в биологии развития, клеточной биологии и регенеративной медицине для описания ограниченного, по сравнению с плюрипотентностью, потенциала дифференцировки стволовых клеток.
Место в классификации клеточной потентности
Потентность (дифференцировочный потенциал) — способность стволовых клеток образовывать в процессе деления и дифференцировки другие типы клеток.
В зависимости от широты возможной дифференцировки выделяют несколько уровней клеточной потентности: тотипотентность — способность клетки образовывать все типы клеток организма, включая внезародышевые структуры; плюрипотентность — способность образовывать клетки всех трёх зародышевых листков; мультипотентность — способность региональных стволовых клеток образовывать несколько типов клеток определённой ткани или клеточной линии; олигопотентность — способность дифференцироваться в ограниченное число близкородственных типов клеток; унипотентность — способность образовывать только один тип клеток при сохранении способности к самообновлению.
В процессе развития организма потенциал клеток обычно постепенно ограничивается: от более широких возможностей эмбриональных клеток к специализированным состояниям тканевых стволовых клеток.
Мультипотентность занимает промежуточное положение между плюрипотентностью и олигопотентностью. В отличие от плюрипотентных клеток, мультипотентные способны образовывать лишь ограниченный набор специализированных клеток, однако сохраняют способность к длительному самообновлению в составе соответствующей ткани.
Примеры мультипотентных стволовых клеток
К мультипотентным стволовым клеткам относятся: гемопоэтические стволовые клетки костного мозга, которые дают начало клеткам крови: эритроцитам, лейкоцитам и тромбоцитам; мезенхимальные стромальные клетки (часто называемые мезенхимальными стволовыми клетками), способные при определённых условиях дифференцироваться в клетки костной, хрящевой и жировой тканей; нейральные стволовые клетки, способные образовывать нейроны и различные типы клеток нейроглии; эпителиальные стволовые клетки, обеспечивающие обновление некоторых эпителиальных тканей.
Биологическое значение Мультипотентные стволовые клетки обеспечивают поддержание тканевого гомеостаза, физиологическое обновление клеток и регенерацию тканей после повреждений. Благодаря способности к самообновлению они поддерживают длительное существование обновляемых тканей организма, таких как кровь, эпителий и нервная система, постоянно образуя новые специализированные клетки взамен погибших или утративших функцию.
Наиболее изученным примером является система кроветворения, где гемопоэтические стволовые клетки костного мозга обеспечивают непрерывное образование клеток крови.
Регуляция мультипотентности Способность стволовых клеток сохранять мультипотентное состояние определяется взаимодействием генетических программ, эпигенетических механизмов и сигналов клеточного окружения.
В регуляции самообновления и перехода к дифференцировке участвуют различные сигнальные системы, включая пути Wnt, Notch, Hedgehog и BMP. Их активность зависит от типа ткани и состояния клеточной ниши — того микроокружения, которое регулирует свойства и поведение стволовых клеток.
Медицинское значение Мультипотентные стволовые клетки применяются в регенеративной медицине и являются предметом исследований для разработки новых методов лечения. Наиболее распространённым клиническим применением является трансплантация гемопоэтических стволовых клеток при лечении заболеваний системы крови, включая некоторые виды лейкозов и нарушения кроветворения.
Возможности применения мезенхимальных и нейральных стволовых клеток для лечения дегенеративных заболеваний и восстановления повреждённых тканей исследуются. Несмотря на большое количество клинических испытаний, большинство таких методов пока не вошло в стандартную клиническую практику и требует дальнейшего подтверждения эффективности и безопасности.
См. также Потентность клеток Плюрипотентность Тотипотентность Стволовые клетки Дифференцировка клеток
Примечания
Литература Alberts B., Johnson A., Lewis J. et al. Molecular Biology of the Cell. 6th edition. Garland Science, 2014. ISBN 978-0815344322. Gilbert S. F. Developmental Biology. 11th edition. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 2016. ISBN 978-1605354705. Weissman I. L. Stem Cells: Units of Development, Units of Regeneration, and Units in Evolution. Cell. 2000. Vol. 100, No. 1. P. 157–168. DOI: 10.1016/S0092-8674(00)81692-X. Pittenger M. F. et al. Multilineage Potential of Adult Human Mesenchymal Stem Cells. Science. 1999. Vol. 284, No. 5411. P. 143–147. DOI: 10.1126/science.284.5411.143. Gage F. H. Mammalian Neural Stem Cells. Science. 2000. Vol. 287, No. 5457. P. 1433–1438. DOI: 10.1126/science.287.5457.1433. Morrison S. J., Spradling A. C. Stem Cells and Niches: Mechanisms That Promote Stem Cell Maintenance throughout Life. Cell. 2008. Vol. 132, No. 4. P. 598–611. DOI: 10.1016/j.cell.2008.01.038. Воротеляк Е. А., Васильев А. В., Терских В. В. Проблема дефиниции стволовой клетки. Цитология. 2019. Т. 61, № 1. С. 3–15. DOI: 10.1134/S0041377119010073.
Категория:Стволовые клетки Категория:Клеточная биология Категория:Биология развития