Менструальные стволовые клетки, долгое время игнорировавшиеся, могут найти важное применение в медицине. В частности, они могут помочь в диагностике эндометриоза.
Как ученые обнаружили стволовые клетки в менструальных выделениях
Двадцать лет назад биолог Кэролайн Гаргетт начала поиски необычных клеток в образцах эндометрия, полученных во время гистерэктомии. Эти клетки выглядели как круглые скопления в чашке Петри, окружённые прозрачной розовой средой. Однако под микроскопом Гаргетт обнаружила два типа клеток: плоские и округлые, а также удлинённые и конические, с выступами, напоминающими усы.
Гаргетт предположила, что эти клетки — взрослые стволовые. Такие клетки могут превращаться в разные типы тканей и обладают уникальной способностью к самообновлению.
Исследователи давно подозревали, что эндометрий — это источник стволовых клеток, ведь он способен восстанавливаться каждый месяц. Эта ткань служит местом имплантации эмбриона и отторгается во время менструации. За жизнь женщины эндометрий претерпевает около 400 циклов восстановления и отторжения, прежде чем наступает менопауза.
Хотя учёные выделили взрослые стволовые клетки из множества других тканей, включая костный мозг, сердце и мышцы, в эндометрии их до этого не находили.
Прежде чем Гаргетт и её команда из Университета Монаша в Австралии смогли подтвердить, что эти клетки действительно стволовые, им пришлось провести серию строгих тестов. Они измерили способность клеток делиться и обновляться, обнаружив, что некоторые из них могут размножаться до 100 клеток за неделю. Эти клетки также доказали свою способность превращаться в эндометриальную ткань и экспрессировать характерные белки, присущие другим типам стволовых клеток.
Гаргетт и её коллеги продолжили изучать различные типы самообновляющихся клеток эндометрия. Однако только нитевидные клетки, известные как эндометриальные стромально-мезенхимальные стволовые клетки, оказались истинно «мультипотентными». Это значит, что их можно трансформировать в жировые клетки, костную ткань или гладкомышечные клетки, которые встречаются в таких органах, как сердце.
Примерно в то же время две независимые команды исследователей сделали удивительное открытие: в менструальной крови можно найти эндометриальные стволовые клетки. Гаргетт была удивлена такой легкостью, с которой организм теряет эти ценные клетки. Она не могла поверить, что организм будет «тратить» их впустую, сбрасывая во время менструации. Однако она сразу поняла важность этого открытия: теперь можно было собирать стволовые клетки из менструальной крови, не прибегая к инвазивной хирургической биопсии.
Более детальные исследования эндометрия показали, как эти ценные клетки попадают в менструальную кровь. Эндометрий состоит из глубокого базального слоя, который остается нетронутым, и верхнего функционального слоя, который отторгается во время менструации. В течение цикла эндометрий утолщается, готовясь питать оплодотворенную яйцеклетку, а затем сокращается, отбрасывая верхний слой.
Команда Гаргетта обнаружила, что эти стволовые клетки присутствуют в обоих слоях эндометрия. Они обычно располагаются вокруг кровеносных сосудов, образуя полумесяц, и способствуют образованию сосудов, а также играют важную роль в восстановлении и регенерации верхнего слоя, который отторгается каждый месяц. Этот слой критически важен для беременности, поддерживая и питая развивающийся эмбрион.
Нарушения в его развитии могут привести к бесплодию, так как эмбрион не сможет имплантироваться, если слой недостаточно утолщен.
Чем ценны стволовые клетки
Эти клетки ценны за способность восстанавливать ткани и лечить болезни, такие как рак и сердечная недостаточность. Однако их мало в организме, и получение требует хирургической биопсии или забора костного мозга.
Открытие нового источника взрослых стволовых клеток стало захватывающим событием. Оно также открыло перспективу лечения эндометриоза — тяжелого заболевания, затрагивающего около 190 миллионов женщин по всему миру.
Хотя многое в этой болезни остается загадкой, ученые считают, что один из факторов — обратный ток менструальной крови в маточные трубы. Это приводит к попаданию крови в полость малого таза, где эндометриальные стволовые клетки начинают разрастаться за пределами матки. В результате образуются очаги эндометриоидной ткани, вызывающие боль, рубцевание и, в некоторых случаях, бесплодие.
Исследователи работают над созданием надежного и неинвазивного теста для диагностики эндометриоза. Пациенты часто ждут диагноза почти семь лет. Однако уже известно, что стволовые клетки из менструальной крови женщин с эндометриозом отличаются по форме и экспрессии генов от клеток здоровых женщин. Эти различия могут быть использованы для раннего выявления риска заболевания, что ускорит диагностику и лечение.
Менструальные стволовые клетки не только диагностируют, но и лечат. Например, инъекции этих клеток мышам с поврежденным эндометрием восстанавливают его и улучшают фертильность.
Исследования на животных также показывают, что менструальные стволовые клетки могут лечить не только гинекологические заболевания. Например, у мышей с диабетом инъекции клеток стимулируют регенерацию инсулин-продуцирующих клеток и нормализуют уровень сахара в крови. Лечение травм стволовыми клетками ускоряет заживление ран у мышей.
Стволовые клетки различаются по своим способностям.
- Тотипотентные стволовые клетки – самые мощные: они могут сформировать любую клетку и даже целый организм.
- Плюрипотентные стволовые клетки почти столь же универсальны.
- Мультипотентные стволовые клетки, включая мезенхимальные стволовые клетки менструальной крови, могут производить ограниченный спектр типов клеток. Олигопотентные стволовые клетки могут производить лишь несколько типов клеток в пределах одного органа или ткани.
- Унипотентные стволовые клетки замещают один конкретный тип клеток, например, сперматозоиды или клетки кожи.
Клинические испытания показали, что трансплантация менструальных стволовых клеток людям проходит без побочных эффектов. Исследователи используют эндометриальные стволовые клетки, полученные из эндометриальной ткани, а не из менструальной крови. Эти клетки применяются для создания сеток, которые лечат пролапс тазовых органов. Это болезненное состояние, при котором органы малого таза опускаются во влагалище из-за ослабленных мышц.
Пролапс часто возникает после родов. Сегодня для лечения используют синтетические сетки, но они вызывают иммунные реакции, из-за чего их сняли с рынка. Новое исследование Гаргетта на животных показало, что покрытие биоразлагаемых сеток эндометриальными стволовыми клетками пациентки может дать лучшие результаты.
Проблемы при исследовании менструаьных стволовых клеток: брезгливость и недопонимание перспектив
Несмотря на относительное удобство получения взрослых мультипотентных стволовых клеток из менструальной крови, их потенциал в лечении заболеваний изучен недостаточно. В 2020 году исследования менструальных стволовых клеток составляли всего 0,25% всех работ по мезенхимальным клеткам, в то время как исследования стволовых клеток костного мозга занимали 47,7%.
Медленное внедрение менструальных стволовых клеток в медицину объясняется женоненавистническими представлениями и отвращением к этой теме. Культурные табу вокруг менструации и недостаток инвестиций в женское здоровье затрудняют получение финансирования.
Ученые надеются, что справедливое распределение ресурсов поможет признать менструацию перспективным направлением в регенеративной медицине, а не просто ежемесячным неудобством.
