Základom fungovania mnohobunkového organizmu je špecializácia buniek zameraná na vykonávanie špecifickej funkcie. Táto bunková diferenciácia začína už vo vývoji embrya. Ale v našom tele sú bunky, ktoré sú schopné získať rôzne špecializácie počas života človeka. A to plne platí pre krvotvorné kmeňové bunky, ktoré si udržujú konštantné kvantitatívne a kvalitatívne zloženie krviniek.
Všeobecné informácie
Hematopoetické kmeňové bunky (Hematopoietic Stem Cell, z gréckych slov Haima - krv, Poiesis - stvorenie) sú kmeňové bunky schopné neobmedzeného delenia a diferenciácie na krvinky.
Onisa tvoria v červenej kostnej dreni a rozlišujú sa v štyroch smeroch:
- Erytroid (v červených krvinkách).
- Megakaryocytárne (v krvných doštičkách).
- Myeloidné (mnohojadrové fagocyty, leukocyty).
- Lymfoid (v lymfocytoch).
Transplantácia krvotvorných buniek (alogénna - od darcu, autológna - transplantácia vlastných buniek) obnovuje krvotvorný systém, ktorý môže byť narušený pri určitých ochoreniach, chemoterapia.
Prvá transplantácia autogénnych kmeňových buniek bola vykonaná v roku 1969 E. Thomasom (Seattle, USA). Moderné techniky v 80% prípadov dokážu poraziť rakovinu krvi. V tomto štádiu má medicína k dispozícii metódy fetálnej medicíny, kedy darovanie krvotvorných kmeňových buniek zabezpečuje pupočníková krv, embryonálne tkanivá, kostná dreň, tukové tkanivo.
Vlastnosti tohto bunkového materiálu
Hematopoetické kmeňové bunky (hemocytoblasty) majú dve hlavné vlastnosti:
- Schopnosť asymetrického delenia, počas ktorého sa vytvoria dve dcérske bunky identické s materskou. Bunky však neprechádzajú diferenciáciou. Zostávajú multipotentnými hematopoetickými kmeňovými bunkami. To znamená, že si môžu vybrať ktorúkoľvek z vyššie uvedených ciest špecializácie.
- Prítomnosť diferenciačného potenciálu v hematopoetických kmeňových bunkách. To znamená, že kmeňové bunky sa delia a dcérske bunky začínajú svoješpecializácia, ktorá sa mení na vysoko špecializované erytrocyty, krvné doštičky, lymfocyty, leukocyty.
Hematopoetické kmeňové bunky v kostnej dreni, rovnako ako všetky bunky v našom tele, majú svoj vek – krátke „detstvo“, rýchlo letiaca „mladosť“, keď si bunky vyberú „armádu“alebo „štúdium“a dlhé obdobie „splatnosť“.
Pôjdem na červené krvinky – nech ma to naučí
Väčšina hematopoetických kmeňových buniek v kostnej dreni je nečinná – nedelia sa. No keď sa hemocytoblast prebudí, urobí najdôležitejšiu voľbu – dať vzniknúť novej multipotentnej kmeňovej bunke, alebo spustiť proces špecializácie dcérskych buniek. V prvom prípade si bunka môže predĺžiť svoje „detstvo“na neurčito, v druhom prípade bunky vstupujú do ďalšieho obdobia svojho života.
Zrelé krvotvorné bunky sa začínajú deliť asymetricky, čo vedie k ich diferenciácii a špecializácii. Vytvárajú sa prekurzory buniek, ktoré si vyberajú "štúdium" - myeloidnú cestu vývoja, alebo "armádu" - lymfoidnú cestu vývoja.
Myeloidné hemocytoblasty sa vyvinú na krvné doštičky, erytrocyty, makrofágové leukocyty, granulocyty (typ leukocytov – eozinofily, neutrofily alebo bazofily).
Lymfoidné hemocytoblasty dávajú vznik bunkám imunitnej obrany organizmu - T-lymfocyty (rozpoznávajú cudzie antigény), B-lymfocyty (tvoria protilátky), T-pomocníci (útočia na cudzie bunky), NK-lymfocyty (poskytujú fagocytózu cudzích agentov).
Realizácia potenciálu
Hematopoetické kmeňové bunky, ktoré vstupujú do štádia diferenciácie, strácajú svoju multipotenciu a realizujú svoj potenciál. Niekoľko faktorov ovplyvňuje výber cesty vývoja hemocytoblastov:
- Životné prostredie – rôzne oblasti kostnej drene sa odlišujú rôznymi spôsobmi.
- Faktory pôsobiace na diaľku. V obličkách sa napríklad syntetizuje hormón erytropoetín, ktorý stimuluje tvorbu červených krviniek. Všetky tieto biologicky aktívne látky sa nazývajú cytokíny a rastové faktory (parathormón, interleukín).
- Signály sympatického nervového systému, ktoré prenášajú informácie o stave tela a zložení krvi.
Mechanizmy hematopoézy nie sú dnes úplne objasnené a stále čakajú na svojich nositeľov Nobelovej ceny, ktorí sa naučia riadiť osud hemocytoblastu.
Transplantácia kostnej drene
Tento termín sa najčastejšie používa na označenie transplantácie hematopoetických kmeňových buniek. Je to široko používaná metóda pri liečbe krvných ochorení, onkologických a genetických patológií. Moderné metódy terapie umožňujú používať nielen darcovskú kostnú dreň. Dnes je darcom krvotvorných kmeňových buniek periférna krv, pupočníková krv a produkty fetálnej (embryonálnej) medicíny.
Podstata transplantácie hemocytoblastov je nasledovná. V počiatočnom štádiu pacient podstúpi kondičné štádium (ožarovanie alebo chemoterapia), v ktorom je potlačená funkcia jeho vlastnej kostnej drene. Potom sa pacientovi podásuspenzia krvotvorných buniek, ktoré osídľujú jeho krvotvorné orgány a obnovujú hematopoetické funkcie.
Vlastné alebo iné
V závislosti od zdroja kmeňových buniek na transplantáciu prideľte:
- Autotransplantácia. Pri tejto terapii sa pacientovi podáva suspenzia vlastných hemocytoblastov, ktoré sa odoberú vopred a uchovávajú sa zmrazené. Tento typ transplantácie sa používa pri liečbe lymfómov, neuroblastómov, mozgových nádorov a iných solídnych malignít.
- Alotransplantácia. V tomto prípade sa používajú darcovské krvotvorné bunky, ktorými môžu byť buď blízki príbuzní pacienta alebo vybraní z registrov darcov kostnej drene.
Pri autotransplantácii nedochádza k odmietnutiu buniek a imunitným komplikáciám, no táto metóda nie je vždy účinná. Alotransplantácia je účinná pri mnohých vrodených (Fanconiho anémia, ťažké kombinované imunodeficiencie) a získaných (leukémia, aplastická anémia, myelodysplastický syndróm) patológiách krvi a hematopoetického systému, ale vyžaduje starostlivý výber darcu pre histokompatibilitu.
Zhrnutie
V každom prípade je však transplantácia kostnej drene spojená so značným rizikom pre zdravie pacienta. Preto sa vykonáva iba v nevyhnutných prípadoch.
Moderné metódy transplantácie kostnej drene už zachránili životy tisícom pacientov s krvnými patológiami.
Stonkabunky pupočníkovej krvi boli prvýkrát použité v roku 1987 a dnes už tieto techniky zachránili viac ako 10 000 pacientov. Súčasne sa vyvíjajú banky kmeňových buniek z pupočníkovej krvi, pretože sa môže odobrať nie viac ako 100 ml a iba raz. Po zmrazení zostávajú bunky životaschopné 20 rokov a v takýchto bankách je možné odobrať darcovskú krv.
Ďalším smerom vo vývoji transplantácie kmeňových buniek je fetálna terapia, ktorá využíva bunky z embryí. Ich zdrojom je abortívny materiál. Ale toto je téma na úplne iný článok.
