Základem fungování mnohobuněčného organismu je specializace buněk zaměřená na plnění konkrétní funkce. Tato buněčná diferenciace začíná brzy ve vývoji embrya. Ale v našem těle jsou buňky, které jsou schopny získat různé specializace po celý život člověka. A to plně platí pro krvetvorné kmenové buňky, které udržují konstantní kvantitativní i kvalitativní složení krvinek.
Obecné informace
Hematopoetické kmenové buňky (Hematopoietic Stem Cell, z řeckých slov Haima - krev, Poiesis - stvoření) jsou kmenové buňky schopné neomezeného dělení a diferenciace na krvinky.
Onise tvoří v červené kostní dřeni a rozlišují se ve čtyřech směrech:
- Erytroidní (v červených krvinkách).
- Megakaryocytární (v krevních destičkách).
- Myeloidní (mnohojaderné fagocyty, leukocyty).
- Lymfoidní (v lymfocytech).
Transplantace krvetvorných buněk (alogenní - od dárce, autologní - transplantace vlastních buněk) obnovuje krvetvorný systém, který může být narušen u některých onemocnění, chemoterapie.
První transplantaci autogenních kmenových buněk provedl již v roce 1969 E. Thomas (Seattle, USA). Moderní techniky v 80 % případů dokážou porazit rakovinu krve. V této fázi má medicína k dispozici metody fetální medicíny, kdy darování krvetvorných buněk zajišťuje pupečníková krev, embryonální tkáně, kostní dřeň, tuková tkáň.
Vlastnosti tohoto buněčného materiálu
Hematopoetické kmenové buňky (hemocytoblasty) mají dvě hlavní vlastnosti:
- Schopnost asymetrického dělení, při kterém se vytvoří dvě dceřiné buňky shodné s matkou. Buňky však nepodléhají diferenciaci. Zůstávají multipotentními hematopoetickými kmenovými buňkami. To znamená, že si mohou vybrat kteroukoli z výše uvedených cest specializace.
- Přítomnost diferenciačního potenciálu v hematopoetických kmenových buňkách. To znamená, že kmenové buňky se dělí a dceřiné buňky začínají svéspecializace, přeměna ve vysoce specializované erytrocyty, krevní destičky, lymfocyty, leukocyty.
Hematopoetické kmenové buňky v kostní dřeni, stejně jako všechny buňky v našem těle, mají svůj věk – krátké „dětství“, rychle letící „mládí“, kdy buňky volí „armádu“nebo „studium“a dlouhé období „splatnost“.
Půjdu na červené krvinky – ať mě to naučí
Většina hematopoetických kmenových buněk v kostní dřeni je nečinná – nedělí se. Když se ale hemocytoblast probudí, udělá tu nejdůležitější volbu – dát vzniknout nové multipotentní kmenové buňce, nebo zahájit proces specializace dceřiných buněk. V prvním případě si buňka může prodloužit své „dětství“na neurčito, ve druhém případě buňky vstupují do dalšího období svého života.
Zralé krvetvorné buňky se začínají dělit asymetricky, což vede k jejich diferenciaci a specializaci. Tvoří se prekurzory buněk, které volí „studium“– myeloidní cestu vývoje, nebo „armádu“– lymfoidní cestu vývoje.
Myeloidní hemocytoblasty se vyvinou na krevní destičky, erytrocyty, makrofágové leukocyty, granulocyty (typ leukocytů – eozinofily, neutrofily nebo bazofily).
Lymfoidní hemocytoblasty dají vzniknout buňkám imunitní obrany těla - T-lymfocyty (rozpoznají cizí antigeny), B-lymfocyty (produkují protilátky), T-pomocníci (útočí na cizí buňky), NK-lymfocyty (zajistit fagocytózu cizích agentů).
Realizace potenciálu
Hematopoetické kmenové buňky vstupující do stadia diferenciace ztrácejí svou multipotenci a realizují svůj potenciál. Výběr cesty vývoje hemocytoblastů ovlivňuje několik faktorů:
- Životní prostředí – různé oblasti kostní dřeně se odlišují různými způsoby.
- Faktory působící na dálku. Například hormon erytropoetin, který stimuluje tvorbu červených krvinek, je syntetizován v ledvinách. Všechny tyto biologicky aktivní látky se nazývají cytokiny a růstové faktory (parathormon, interleukin).
- Signály sympatického nervového systému, které přenášejí informace o stavu těla a složení krve.
Dnes nejsou mechanismy krvetvorby zcela odhaleny a stále čekají na své nositele Nobelovy ceny, kteří se naučí ovládat osud hemocytoblastu.
Transplantace kostní dřeně
Toto je termín používaný nejčastěji k označení transplantace krvetvorných kmenových buněk. Jedná se o široce používanou metodu v léčbě krevních onemocnění, onkologických a genetických patologií. Moderní metody terapie umožňují využívat nejen dárcovskou kostní dřeň. Dnes je dárcem krvetvorných buněk periferní krev, pupečníková krev a produkty fetální (embryonální) medicíny.
Podstata transplantace hemocytoblastu je následující. V počáteční fázi pacient podstoupí kondiční fázi (ozařování nebo chemoterapie), ve které je funkce jeho vlastní kostní dřeně potlačena. Poté je pacientovi podánsuspenze krvetvorných buněk, které osídlují jeho krvetvorné orgány a obnovují krvetvorné funkce.
Vlastní nebo jiné
V závislosti na zdroji kmenových buněk pro transplantaci přidělte:
- Autotransplantace. Při této terapii je pacientovi podávána suspenze vlastních hemocytoblastů, které jsou předem odebrány a skladovány zmrazené. Tento typ transplantace se používá při léčbě lymfomů, neuroblastomů, mozkových nádorů a dalších solidních malignit.
- Alotransplantace. V tomto případě se používají dárcovské krvetvorné buňky, což mohou být buď blízcí příbuzní pacienta, nebo ti vybraní z registrů dárců kostní dřeně.
U autotransplantace nedochází k odmítnutí buněk a imunitním komplikacím, ale tato metoda není vždy účinná. Alotransplantace je účinná u mnoha vrozených (Fanconiho anémie, těžké kombinované imunodeficience) a získaných (leukémie, aplastická anémie, myelodysplastický syndrom) patologií krve a hematopoetického systému, ale vyžaduje pečlivý výběr dárce pro histokompatibilitu.
Shrnutí
V každém případě je však transplantace kostní dřeně spojena s významným rizikem pro zdraví pacienta. Proto se provádí pouze v případě životní nutnosti.
Moderní metody transplantace kostní dřeně již zachránily životy tisícům pacientů s krevními patologiemi.
Kmenbuňky z pupečníkové krve byly poprvé použity v roce 1987 a dnes tyto techniky zachránily již více než 10 000 pacientů. Zároveň se vyvíjejí banky kmenových buněk z pupečníkové krve, protože jí lze odebrat maximálně 100 ml a pouze jednou. Po zmrazení zůstávají buňky životaschopné po dobu 20 let a v takových bankách je možné odebrat dárcovskou krev.
Dalším směrem ve vývoji transplantace kmenových buněk je fetální terapie, která využívá buňky z embryí. Jejich zdrojem je abortivní materiál. Ale to je téma na úplně jiný článek.
