Ниша стволовой клетки

Ниша стволовой клетки — термин, предложенный в 1978 году Р. Скофилдом (Schofield) для микроокружения стволовой клетки, необходимого для её жизнедеятельности и координации её поведения с нуждами организма.

Многие исследователи рассматривают нишу как анатомическую субъединицу тканевого компартмента.

По современным представлениям ниша — это связующее звено контроля и регуляции между клеткой и целостным организмом. Она:

• обеспечивает стволовую клетку факторами, необходимыми для её жизнедеятельности;
• благодаря её анатомическим особенностям способствует взаимному контролю и обмену информацией между клетками, координирует их действия;

обеспечивает координацию между различными популяциями клеток, регулируя их ориентацию и местоположение в тканевом компартменте, а следовательно регулирует морфогенез и функции тканей.В основе функционирования ниши лежит множество взаимосвязанных механизмов: это и межклеточные взаимодействия между стволовыми клетками, а также взаимодействия между стволовыми клетками и соседними дифференцированными клетками; взаимодействия между стволовыми клетками и компонентами внеклеточного матрикса; уровень кислорода (наличие или отсутствие гипоксии); факторы роста и цитокины; физико-химическое состояние окружающей среды (рН, её ионная сила, и в частности концентрация ионов Ca2+; наличие метаболитов и энергоносителей, таких как например АТФ). Всё больше данных свидетельствует о том, что одним из ключевых путей взаимодействия между стволовыми клетками и нишей являются микроРНК — малые некодирующие РНК.

Передача РНК между клетками может осуществляться с помощью экзосом — выделяемых клетками мембранных везикул размером не более 100 нанометров, которые считаются одной из форм межклеточного общения

Заблокировать перенос микроРНК экзосомами можно с помощью ингибитора нейтральной сфингомиелиназы (SMPD3) — GW4869 или ингибитора кислой сфингомиелиназы (SMPD1) — дезипрамина, что может предотвратить образование раковой ниши.В процессе развития и для поддержания друг друга во взрослом организме стволовые клетки и ниша могут оказывать индуктивное воздействие по отношению к друг другу. Недопонимание или неадекватное понимание этих индуктивных сигналов может приводить к развитию опухолей.

Ниша может быть представлена одним или несколькими типами взаимодействующих между собой клеток, а также клетками вместе с внеклеточными структурами, такими как внеклеточный матрикс. Отделение клетки от взаимодействующего с ней матрикса может привести к гибели клетки в результате аноикиса — запрограммированной смерти клетки в результате утраты нормального взаимодействия с матриксом.

Клетки ниши могут являться источником секретируемых факторов и носителями рецепторов, размещенных на клеточной поверхности. К числу гормональных и паракринных факторов, контролирующих обновление популяции клеток, дифференцировку и апоптоз, относят семейства: Wnt — Notch, Hedgehog, ростового фактора фибробластов (FGF), ростового фактора эпидермиса (EGF), трансформирующего ростового фактора (TGF-β), фактора стволовых клеток (SCF) и семейства хемокинов, а также белки внеклеточного матрикса вроде ламинина α-5.

Так, например, манипулируя сигнальным путём Wnt и определёнными транскрипционными факторами, можно вызвать у червячка C. Elegans образование перемещённых ниш, а также «латентных» ниш, проявляющих себя только после того как незрелые зародышевые клетки в результате смещения вступают в неестественный для нормы контакт с популяцией клеток, секретирующих сигнальные молекулы Notch. Такие латентные ниши могут вызывать образование зародышевой опухоли — тератомы из-за нарушения программы развития.

Способность некоторых раковых клеток самостоятельно вырабатывать необходимые для их выживания компоненты ниши превращают их в рассадников метастазов. К таким компонентам, в частности, относятся белки внеклеточного матрикса, такие как тенесцин Ц (TNC) и периостин (POSTN). Оба эти белка являются регуляторами ключевых сигнальных путей, таких как Wnt и Notch.

Концепция ниши позволяет выявить механизмы снижения количества стволовых клеток и регенерационной способности в процессе старения организма.

Так, например, повысив активность сигнала FGF, вырабатываемого сателлитными клетками мышечного волокна, можно вызвать снижение количества стволовых клеток и соответственно уменьшение регенерационной способности мышцы. И наоборот, снизив выработку нишей сигнала FGF можно предотвратить истощение сателлитных стволовых клеток и регенерационной способности мышцы.

Источник: Википедия