Мезенхимные стволовые клетки: краткий обзор классических представлений и новых факторов остеогенной дифференцировки
| Parent link: | Медицинская иммунология Т. 23, № 2.— 2021.— [С. 207-222] |
|---|---|
| Corporate Author: | |
| Other Authors: | , , , , , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Молекулярно-генетические механизмы, сигнальные пути, условия, факторы и маркеры остеогенной дифференцировки мезенхимных стволовых клеток (МСК) активно изучаются, несмотря на то, что считаются одними из наиболее исследованных направлений в области клеточных технологий. Во многом это обусловлено накопившимися противоречиями в, казалось бы, классических знаниях, а также постоянным обновлением результатов в анализируемой области. В связи с этим мы сосредоточили внимание на основных классических представлениях и некоторых новых факторах и механизмах, оказывающих заметное регуляторное влияние на дифференцировочный потенциал постнатальных МСК. В обзоре рассматривается значение источника получения МСК для реализации их дифференцировочного потенциала, роль клеточного микроокружения. Освещаются вопросы классификации, терминологии и функциональной активности МСК из различных источников. Описаны молекулярно-генетические факторы и сигнальные пути дифференцировки МСК; рассмотрены как классические участники остеогенеза с описанием их новых функциональных свойств, так и новые молекулы, способные участвовать в процессах костеобразования. Отмечено, что данные об основных генах, задействованных в процессе остеогенеза, крайне противоречивы. Проанализирован паракринный потенциал МСК в механизмах регенерации тканей; отмечено важнейшее значение воспаления в остеогенезе, в частности присутствие в очаге повреждения воспалительных цитокинов и хемокинов, продуцируемых не только клетками микроокружения, но и клетками крови, в том числе мононуклеарными лейкоцитами, мигрирующими в очаг повреждения. Важная роль в настоящем обзоре отведена рассмотрению биомеханических сигналов и особенностей влияния конформационных изменений клеточного цитоскелета (формы клетки) на дифференцировку МСК, так как морфологические особенности клеток и структура цитоскелета модулируется взаимодействием клеточной поверхности с факторами окружающей среды, включая гидростатическое давление, поток жидкости, нагрузка на сжатие/растяжение. Представлены данные о том, что эластичность экстрацеллюлярного матрикса является одним из определяющих факторов клеточной дифференцировки. Сделано заклю чение о необходимости перехода от точечного изучения эффектов отдельных генов к множественным измерениям генно-регуляторного профиля и биомолекул, ответственных за реализацию многочисленных, полностью не изученных остеогенных факторов эндогенного и экзогенного происхождения. Одним из краеугольных направлений в будущих (эпи)генетических исследованиях будет решение вопроса о том, реализуются ли остеомодулирующие эффекты через специфические сигнальные пути и/или имеется перекрестный сигналинг с известными генами остеогенной дифференцировки МСК. Molecular genetic mechanisms, signaling pathways, cultural conditions, factors, and markers of osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSC) are actively studied despite numerous works in this area of cellular technologies. This is largely due to the accumulating contradictions in seemingly classical knowledge, as well as permanent updating of the results in the field. In this regard, we focused on the main classical concepts and some new factors and mechanisms that have a noticeable regulatory effect on the differentiation potential of postnatal MSCs. The present review considers the significance of MSC sources for their differentiation capacity, as well as the role of the cellular microenvironment. The issues of classification, terminology, and functional activity of MSCs from various sources are discussed. The paracrine potential of MSCs in tissue regeneration has been considered; sufficient importance of inflammation in osteogenesis is noted, in particular, the presence of inflammatory cytokines and chemokines in the lesion focus, produced not only by microenvironmental cells but also by blood cells, including mononuclear leukocytes, migrating to the affected site. An important role in this review is given to biomechanical signals and to influence of conformational changes in cell cytoskeleton (cell shape) upon MSC differentiation, since the morphological features of cells and the structure of cytoskeleton are modulated by interactions of the cell surface with environmental factors, including hydrostatic pressure, fluid flow, compression/stretching loads. The data are presented concerning elasticity of extracellular matrix being a determining factor of cell differentiation. We conclude that one should switch from point studies of individual gene effects to multiple measurements of the gene-regulatory profile and biomolecules responsible for multiple, still poorly studied osteogenic factors of endogenous and exogenous origin. Among cornerstones in future (epi)genetic studies will be to decide if osteomodulatory effects are realized through specific signaling pathways and/or via cross-signaling with known genes controlling osteogenic differentiation of MSCs. |
| Published: |
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://doi.org/10.15789/1563-0625-MSC-2128 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=667924 |