Ви тутГоловна>>Анатомія та медицина>>Ростові фактори та їх клінічне застосування

Ростові фактори та їх клінічне застосування

Оцініть матеріал!
(0 голосів)
Скачати безкоштовно:

Реферат - Ростові фактори та їх клінічне застосування

Фактори росту гемопоетичних клітин є великою групою речовин, що синтезуються в організмі людини багатьма органами. Їх було відкрито зовсім недавно, проте вони з кожним роком знаходять все ширшого практичного застосування при лікуванні різноманітних хвороб системи крові.

Кровотворні органи людини є дуже чутливими до іонізуючого випромінення, яке спричиняє найрізноманітніші порушення їх нормального функціонування. На сьогоднішній день ці хвороби набули великого поширення у зв’язку з аварією на ЧАЕС. У нашій країні в багато разів збільшиласья кількість хворих із злоякісними новоутвореннями кровотворних органів, анеміями та іншими захворюваннями. Часто традиційні методи лікування не дають бажаних результатів. Тому метою написання цієї роботи є всебічний аналіз факторів росту, їх властивостей та можливостей клінічного застосування в боротьбі з патологіями кровотворних органів.

 Цього можна досягти проаналізувавши дослідження в цій галузі провідних вчених багатьох країн, їх найновіші розробки та досягнення в області отримання та практичного використання цих речовин. Важливим є визначити результати впливу ростових факторів на кровотворну систему, насамперед на стовбурові клітини та їх клітини-попередники, а також розглянути механізми дії різних цитокінінів на ті чи інші кровотворні елементи при захворюванях системи крові.

Очевидно, що не всі ростові фактори знайдуть собі застосування в клінічній практиці, а лише ті з них, які спричиняють найбільший позитивний ефект при найменших побічних наслідках.

Зрозуміло, що обсяг роботи не може вмістити вичерпної інформації про всі фактори росту гемопоетичних клітин, тому основний акцент буде зроблено на тих, використання яких обіцяє принести найбільшу користь у лікуванні хворих.

1.Фізіологія гемопоезу

1.1. Стовбурові клітини. Кров містить багато типів клітин, що виконують зовсім різні функції: від транспорту кисню до вироблення антитіл. Деякі з цих клітин функціонують виключно в межах кровоносної системи, а інші використовують її лише для транспорту, а свої функції виконують в інших місцях. Однак життєвий цикл всіх клітин крові деякою мірою схожий. У всіх них час існування обмежений, і вони безперервно утворюються протягом усього життя людини. І, наприкінці, суттєвим є те, що всі вони походять від одного того ж типу стовбурових клітин кісткового мозку. Таким чином, ця гемопоетична, або кровотворна, стовбурова клітина плюрипотентна, оскільки дає початок усім видам термінально диференційованих клітин крові [1].

Клітини крові можна розділити на червоні і білі – еритроцити і лейкоцити. Еритроцити залишаються в межах кровоносних судин і переносять О2, зв’язаний з гемоглобіном. Лейкоцити борються з інфекцією, а також поглинають і перетравлюють залишки зруйнованих клітин і т.п., виходячи для цього через стінки капілярів в тканини. Крім цього, в крові у  великих кількостях містяться тромбоцити, що являють собою не звичайні цілі клітини, а дрібні клітинні фрагменти, або “міні-клітини”, що відокремилися від кортикальної цитоплазми великих клітин, що називаються мегакаріоцитами. Тромбоцити специфічно прилипають до ендотеліальної вистилки уражених кровоносних судин, де допомагають у відновленні їх стінки і беруть участь у процесі згортання крові. Різні типи клітин крові і їх функції наведено в табл.1.

В той час як кожен еритроцит схожий на всякий інший еритроцит, а тромбоцит на інший тромбоцит, лейкоцити поділяються на ряд різних класів, На основі морфологічних особливостей, які видно в світловий мікроскоп, їх традиційно поділяють на три головні групи: гранулоцити, моноцити і лімфоцити. Всі гранулоцити містять численні лізосоми і секреторні гранули, і отримали свої назви за відмінний характер забарвлення цих гранул. Різниця в забарвленні відображує важливі хімічні і функціональні особливості. Нейтрофіли (які називать також поліморфноядерними лейкоцитами через багатодільні ядра) найчисленніші з гранулоцитів, захоплюють, вбивають і перетравлюють мікроскопічні організми, особливо бактерії. Базофіли виділяють гістамін (а у деялих видів серотонін), який бере участь у запальних реакціях. Еозинофіли допомагають у руйнуванні паразитів і впливають на алергічні реакції.

Моноцити, виходячи з кров’яного русла, стають макрофагами, які поряд з нейтрофілами є головними “професіональними фагоцитами”. Обидва типа фагоцитів містять спеціалізовані органели, які зливаються з новоутвореними фагоцитозними гранулами (фагосомами) і атакують поглинуті мікроорганізми за допомогою високореактивних молекул супероксида (О2) і гіпохлорита (НОСІ), а також концентрованої суміші лізосомних гідролаз. Макрофаги, однак, значно більші за розмірами і довше живуть, ніж нейтрофіли, а до того ж мають унікальну особливість перетравлювати великі мікроорганізми, такі як найпростіші.

Табл. 1*

* Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки: В 3-х томах. Т.3. – М.: Мир, 1994. С.179.

Лімфоцити беруть участь у імунній відповіді і представлені двома головними класами: В-лімфоцити виробляють антитіла, а Т-лімфоцити вбивають клітини, інфіковані вірусом, і регулюють активність інших лейкоцитів. Крім того, існують лімфоцитоподібні клітини, що називаються природними кіллерами, які здатні вбивати деякі види пухлинних та інфікованих вірусом клітин.

Утворення клітин крові (гемопоез) піддається складному контролю, при якому кількість клітин кожного типу регулюється індивідуально, відповідно до зміни потреб організму.

На вершині ієрархії кліти-попередників знаходиться клітина, що дуже рідко зустрічається – плюрипотентна стовбурова клітина. Ця клітина внаслідок сохастичного процесу самооновлюється або диференціюється в одному з трьох напрямків: в мієлоїдну стовбурову клітину, в клітину-попередник, якій судилося стати В-клітиною в кістковому мозку, або в клітину, яка зазнає Т-клітинного диференціювання в тимусі. Мієлоїдні стовбурові клітини можуть в подальшому диференціюватися в родоначальників еозинофільного ряду, в клітини, що мають здатність розвиватися у трьох напрямках – по еритроїдному, мегакаріоцитарному або базофільному, або стати родоначальниками фагоцитів. Ці мультипотентні родоначальники в підсумку диференціюються в уніпотентні комітовані клітини. Вони стають клітинами-попередниками, які під дією гемопоетичних ростових факторів, специфічних для конкретних клітинних ліній, перетворюються на морфологічно розрізнені кровотворні клітини.

Різні типи кров’яних клітин і їх найближчих попередників у кістковому мозку можнаі впізнати за зовнішнім виглядом. Вони перемішані один з одним, а також з жировими клітинами і фібробластами, що утворюють ніжну опорну сітку колагенових волокон та інші компоненти позаклітинного матриксу. Крім того, вся тканина пронизана тонкостінними кровоносними судинами (кров’яними синусами), в які переходять новоутворені клітини крові. Є також мегакаріоцити; на відміну від інших кров’яних клітин вони залишаються в кістковому мозку і після дозрівання, складаючи одну з найпомітніших гістологічних особливостей цієї тканини; вони надзвичайно великі (до 60мкм в діаметрі) і мають високополіплоїдне ядро [1,4]. В нормальних умовах мегакаріоцити обліплюють стінки кров’яних синусів і протягують свої відростки через отвори в їх ендотеліальній вистелці; від цих відростків відокремлюються тромбоцити, які потім відносить кров.

1.2. Ростові фактори та механізм їх дії. Кровотворна система знаходиться під контролем ростових факторів, що виробляються не лише у кістковому мозку, а й в усіх тканинах. Вони працюють у тісному зв’язку для забезпечення стабільного гемопоезу і задовільнення неочікуваних вимог у кровотворних клітинах шляхом підвищення їх продукції в одному чи багатьох кровотворних компартментах.

Дотепер відомо вже не менше 20 факторів росту гемопоетичних клітин, з яких найкраще вивчено фактор стовбурових клітин (SCF, C-kit ligand), інтерлейкін 1 (ІL-1), ІL-3, ІL-6, ІL-11, гранулоцито-моноцитарний колонієстимулюючий  фактор (GM-CSF), гранулоцитарний колонієстиму-

люючий фактор (G-CSF), моноцитарний колонієстимулюючий фактор (М-   CSF), фактор, що стимулює ріст і розвиток еритроїдних попередників – еритропоетин, фактор росту і розвитку мегакаріоцитів, або тромбопоетин. Відомі також інгібітори гемопоезу – макрофагальний протеїн-1a і фактор,що пригнічує гранулопоез – трансформуючий ростовий фактор b [цит. по 2].

Рецептори ранніх ростових факторів широко представленні на кровотворних клітинах. Вони були знайдені на плюрипотентних стовбурових клітинах, частково і повністю комітованих клітинах-попередниках. Точне розподілення рецепторів до пізнодіючих ростових факторів невідомe, але вважають, що вони експресуються на комітованих попередниках, а саме: еритропоетиновий рецептор може бути експресований тільки на попередниках, які комітовані до еритроїдного диференціювання. Еритропоетинові рецептори продовжують експресуватися на проеритробластах і базофільних еритробластах. Макрофаги мають рецептори до ІL-3, GM-CSF, але не до G-СSF. Еозинофіли мають рецептори до ІL-5, GM-CSF і ІL-3 [3].

Таке розподілення є важливим для клініки гематологічних і онкологічних захворювань, оскільки моноцити, гранулоцити і еозинофіли активуються тими гемопоетичними ростовими факторами, до яких вони мають рецептори. З цієї причини ростові фактори, такі як GM-CSF, ІL-3, високотоксичні при застосуванні їх у якості терапевтичних препаратів, якщо ретельно не контролювати їх дози [3].

Ростові фактори сьогодні міцно ввійшли в клінічну практику, значно розширивши терапевтичні можливості при цілому ряді захворювань.

За остані 20 років спостерігався значний прогрес у лікуванні багатьох злоякісних новоутворень, проте хіміотерапія має високу токсичність, яка накладає обмеження на інтенсивність дози. Це фактор, що до недавнього часу стримував можливість застосовування високодозової хіміотерапії.У зв’язку з цим, невідворотніми є періоди нейтропенії та тромбоцитопенії, що є небезпечним для пацієнтів, оскільки виникають серйозні, а іноді навіть небезпечні для життя, інфекційні та гемостатичні ускладнення, особливо під час застосування високодозової терапії для лікування раку. У зв’язку з цим, інтерес до можливості стимулювання гранулоцитопоеза особливо великий.

Стимуляторами гранулоцитопоеза є кілька факторів росту. Їх дія на мієлопоез тим інтенсивніша і багатогранніша, чим на обмеженіший пул клітин діє той чи інший фактор. Так, ІL-3, що діє на клітини-попередники мієлопоеза, забезпечує їх проліферацію, в той час, як GM-CSF і G-CSF – не тільки проліферацію, але й дозрівання попередників до зрілих гранулоцитів. При цьому G-CSF, діючи лише на попередників гранулоцитопоеза, збільшує число лейкоцитів у крові значно швидше, ніж GM-CSF, оскільки зменшує час дозрівання від попередників до зрілих гранулоцитів із 7 до 1,5 дня і значно активніше, ніж GM-CSF стимулює вихід зрілих гранулоцитів із гранулоцитарного пула кісткового мозку до периферійної крові. Було  показано, що видалення гена GM-CSF у миші призводить до зменшення кількості гранулоцитів у крові тільки на 1/10, а внаслідок видалення гена G-CSF кількість гранулоцитів зменшується на 80% [цит. по 2].

2.Використання факторів росту при хворобах системи крові

2.1. Гранулоцитарний колонієстимулюючий фактор. G-CSF було виявлено при вивчені регуляції гемопоезу в дослідах на мишах у 1983 році. Його дію на гемопоетичні клітини вивчали D.Metcalf і N.Nicola. G-CSF людини було вперше виділено в 1985 році із середовища, в якому культивувались клітини карциноми сечового міхура людини. Ген, що кодує утворення G-CSF розміщений на довгому плечі хромосоми 17, яка зазнає перебудови при ряді гематологічних захворювань [цит. по 2].

При вивченні біологічних властивостей G-CSF виявлено, що він стимулює утворення гранулоцитарних колоній in vitro, синергійно з іншими ростовими факторами (ІL-3, GM-CSF, M-CSF) стимулює утворення мегакаріоцитарних, гранулоцитарно-макрофагальних і змішаних колоній in vitro, збільшує виживання і проліферацію незрілих попередників гемопоетичних клітин, стимулює проліферацію комітованих попередників гранулоцитів, а також промієлоцитів і мієлоцитів, вкорочує час розвитку нейтрофільних гранулоцитів від їх попередників, збільшує число попередників гемопоезу в крові, антитілозалежну цитотоксичність, міграцію лейкоцитів і хемотаксис [цит. по 2].

Таким чином, G-CSF діє не лише на попередників гранулоцитопоеза, забезпечуючи їх проліферацію, диференціювання, дозрівання і вихід зрілих гранулоцитів у периферійну кров, але і на зрілі гранулоцити, зумовлюючи збільшення тривалості їх життя, прискорення і збільшення міграцій гранулоцитів до місця запалення, підвищення їх здатності до хемотаксису по відношенню до бактерій і фагоцитозу.

Продуцентами G-CSF є моноцити, фібробласти і ендотеліальні клітини. G-CSF утворюється головним чином у кістковому мозку, але в пренатальному і ранньому натальному періоді – також в печінці і селезінці.

Дія G-CSF відбувається шляхом його зв’язування із строго специфічними рецепторами, які є на гранулоцитарних клітинах всіх стадій дозрівання, але відсутні на клітинах еритроїдного і мегакаріоцитарного рядів. Рецептори до G-CSF є протеїнами, і складаються з одного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 100-150 кДа, що містить у своєму складі в людини 812 або 759 амінокислотних залишків. Є рецептори помірної і високої аффінності. У фізіологічних умовах дія G-CSF відбувається шляхом зв’язування з високоаффінними рецепторами, при збільшенні рівня G-CSF в крові і тканинах відбувається його зв’язування з рецепторами помірної аффінності. На клітинах гранулоцитарного ряду є від 50 до 500 рецепторів на клітину [цит. по 2].

Дія G-CSF відбувається дуже швидко: протягом кількох хвилин після ін’єкції відбувається спочатку зменшення кількості нейтрофілів у периферійній крові, яке пояснюється посиленням адгезії в судинах, що призводить до виходу гранулоцитів із циркуляції, а потім – швидке збільшення кількості нейтрофілів, і протягом 24 годин спостерігається поява незрілих попередників гранулоцитопоеза в периферійній крові.

Досліди на мишах і мавпах продемонстрували, що G-CSF в змозі індукувати нейтрофілію в нормальних тварин і підвищувати відновлення нейтрофілів після використання 5-флорурацилу або загального опромінення організму. Нормальних рівнів нейтрофілів у мавп було досягнуто у межах 10 днів від початку лікування після застосування доз циклофосфаміду, які індукували аплазію. Коли G-CSF починали вводити перед хіміотерапією, рівень нейтропенії був глибшим, проте відновлення не порушувалось. Це вказує на те, що клітини-попередники спонукаються до вступу в клітинний цикл G-CSF, тому стають чутливими до цитотоксичних препаратів [24].

Досліди з Н3-тимідином проводилися для визначення кінетики гранулопоезу людини та мишей після призначення G-CSF. Було показано, що гранулопоез підвищувався на всіх рівнях, а найбільше на рівні мієлобластів. Також очевидним було прискорення дозрівання і виходу клітин, але не спостерігалося ніяких змін у тривалості циркуляції нейтрофілів у кров’яному руслі [цит. по 10].

Прочитано 1303 разів