Стволовые клетки

Время чтения: 7 минут

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!

Для отделения митохондрий от гиалоплазмы служит наружная митохондриальная мембрана. Она, как правило, имеет ровные контуры и представляет собой замкнутый мембранный мешок. Между внешней и внутренней митохондриальными мембранами находится межмембранное пространство шириной около 10-20 нм.

В XXI веке жизнь женщины насыщена множеством ежедневных вопросов, решение которых требует огромного количества энергии. Однако современные рекомендации по улучшению здоровья обычно основаны на исследовании мужского организма, не подверженного циклическим гормональным изменениям. Доктор Малуф объясняет простым языком, как прислушаться к своему телу и не навредить ему, используя секреты биохакинга.

Материал из «Знание.Вики»

Электронная микрофотография митохондрий

Митохо́ндрия — двумембранная органелла, которая преобразует энергию, получаемую из разложения различных органических соединений, в синтетическую энергию, необходимую для нормального функционирования клетки и процессов роста. Они используют аденозинтрифосфат (АТФ) и химические вещества, чтобы получить электроны, которые затем используются для восстановления энергии. Митохондрии характерны для большинства эукариотических клеток, как автотрофов (фотосинтезирующие растения), так и гетеротрофов (грибы, животные).

Биохимические процессы в митохондриях начинаются с транспорта субстратов через митохондриальную мембрану, который осуществляется с помощью транспортных белков — транслоказ, служащих переносчиками дикарбоновых кислот, АТФ и AДФ. Основные субстраты митохондрий — пируват и жирные кислоты, которые транспортируются с помощью карнитин-пальмитоил-трансферазы и карнитина.

Утилизация жирных кислот происходит в процессе β-окисления, а центральный путь утилизации углеродсодержащих молекул осуществляется через цикл Кребса. В результате этого цикла также образуются молекулы никотинамидадениндинуклеотидов (НАД) и флавинадениндинуклеотидов (ФАД), передающие свои электроны в дыхательную цепь митохондрий. Дыхательная цепь митохондрий состоит из пяти мультиферментных комплексов, которые находятся под генетическим контролем как митохондриального, так и ядерного генома.

Клеточная мембрана (также плазматическая мембрана или цитоплазматическая мембрана, плазмалемма) представляет собой биологическую мембрану, которая отделяет и защищает внутреннюю часть всех клеток от внешней среды (внеклеточного пространства). Также цитоплазматическая мембрана является основным структурным компонентом всех мембранных органелл эукариотических клеток таких как вакуоли, лизосомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии и пластиды, ядерная оболочка, различные везикулы. Данная структура отделяет внутреннее содержимое органелл от гиалоплазмы (цитозоля) — вязко-жидкой части цитоплазмы, обеспечивая. таким образом компартментацию клетки.

Цитоплазматическая мембрана бактерий составляет в зависимости от вида бактерий 8-15 % сухой массы клетки. Химический состав её представлен белково-липидным комплексом, в котором на долю белков приходится 50-75 %, на долю липидов — 15-50 %. Главным липидным компонентом мембраны являются фосфолипиды. Белковая фракция цитоплазматической мембраны представлена структурными белками, обладающими ферментативной активностью.

Схема строения бактериальной клетки

Бактериа́льная кле́тка обычно устроена наиболее просто по сравнению с клетками других живых организмов. Бактериальные клетки часто окружает капсула, которая служит защитой от внешней среды. Для многих свободноживущих бактерий характерно наличие жгутиков для передвижения, а также ворсинок.

Для выведения веществ, в том числе факторов патогенности, в окружающую среду используются системы секреции. Клеточная стенка бактерий обычно содержит пептидогликан. По химическому составу клеточные мембраны бактерий гораздо разнообразнее мембран эукариотических клеток. В отличие от эукариот, бактерии не имеют ограниченного оболочкой ядра и, в большинстве случаев, каких-либо мембранных органелл. Вместе с тем у ряда бактерий имеются клеточные структуры, не имеющие аналогов в двух других доменах.

Геном бактерий состоит из суперскрученных кольцевых хромосом, связанных с гистонподобными белками, и меньших по размерам молекул ДНК — плазмид. Элементы цитоскелета играют важные роли в делении клеток, защите, поддержании формы и определении полярности у различных прокариот. Бактериальные рибосомы меньше рибосом эукариотического типа, но имеют сходный план строения.

Риккетсии (красные точки) в клетках млекопитающего

Различные морфотипы бактерий

Часто бактериальные клетки образуют устойчивые сочетания, такие как пары палочек (диплобациллы) или кокков (диплококки), цепочки палочек (стрептобациллы) или кокков (стрептококки), тетрады, пакеты из 4, 8 и более кокков (сарцины), гроздья (стафилококки). Некоторые бактерии образуют розетки, плоские таблички, сети, а также прямые или ветвящиеся трихомы — цепочки плотно примыкающих друг к другу клеток.

Две делящиеся клетки Caulobacter crescentus под микроскопом, видны стебельки на одном полюсе клеток и жгутики на противоположном

Структурная формула гопена — соединения группы гопаноидов

Схема строения клеточной стенки грамотрицательной (сверху) и грамположительной (снизу) бактерий. Сверху: 1 — клеточная мембрана, 2 — периплазматическое пространство, 3 — внешняя мембрана, 4 — фосфолипид, 5 — пептидогликан, 6 — липопротеин, 7 — белок, 8 — липополисахарид, 9 — порины. Снизу: 1 — клеточная мембрана, 2 — пептидогликан, 3 — фосфолипид, 4 — белок, 5 — липотейхоевая кислота

Свойство

Грам-положительные бактерии

Грам-отрицательные бактерии

бактерии

Пептидогликан

Толстый слой

Тонкий слой

Относительно небольшое количество

Тейхоевая кислота

Часто присутствует

Отсутствует

Липиды

Очень мало присутствует

Липополисахарид

Миколовая кислота, другие воски и гликолипиды

Форма клетки

Всегда жесткая

Жесткая или гибкая

Результаты ферментативного расщепления

Протопласт

Сферопласт

Трудно расщепить

Восприимчивость к красителям и антибиотикам

Самая восприимчивая

Умеренно восприимчивая

Наименее восприимчивая

Примеры

Staphylococcus aureus

Escherichia coli

Mycobacterium tuberculosis

Упрощённая схема строения пептидогликана

Окрашивание по Граму. Грамположительные кокки окрашены фиолетовым цветом, а грамотрицательные палочки — розовым

Подробная схема строения клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Система секреции

Сигнал секреции

Количество этапов секреции

Уложен ли субстрат

Количество мембран

Грам(+) или грам(-)

Сортазы
N-концевой (Sec)C-концевой (cws)
2
Да
1
Грам(+)

Клетки Streptococcus pneumoniae с капсулами, визуализированными при помощи Quellung-реакции. Обратите внимание, что две бактерии в верхней части фотографии не имеют капсулы

Схема строения бактериального жгутика

Основная статья: Пили

Клетки E. coli с многочисленными пилями

Микрофотография бактериальной клетки с нуклеоидом, выделенным зелёной пунктирной линией

В редких случаях в цитоплазме бактерий обнаруживаются гидрофильные кристаллы, не окружённые мембраной. Гигантская серная бактерия Achromatium oxaliferum имеет цитоплазматические кристаллы кальцита (карбоната кальция), которые занимают более 70 % её объёма. Вероятно, именно благодаря им бактерия имеет крупные размеры, так как многочисленные гранулы обеспечивают приемлемую интенсивность транспортных процессов. Некоторые анаэробные бактерии, например, Sulfospirillum barnesii, содержат кристаллы элементарного селена диаметром до . Они образуются в результате восстановления ядовитого иона селенита SeO32-.

Слева — микрофотография карбоксисомы под электронным микроскопом, справа — её модель

Бактериальная клетка с магнитосомами

Схема строения хлоросомы

Схема, иллюстрирующая связь между фиксацией и образованием мезосом

Окрашенный препарат Bacillus subtilis. Вегетативные клетки красные, споры зелёные

Гетероцисты цианобактерии Anaboena

Вопросы и ответы

Первый раз данный термин применил известный российский ученый А.А. Максимов в 1908 году во время своего доклада на конференции гематологов, которая проходила в Берлине. По мнению ученого, именно такой тип частиц объясняет процесс быстрого восстановления клеток крови. Специалист называл СК родоначальниками клеток, а его исследования на базе петербуржской Военно-медицинской академии дали толчок для дальнейшего изучения уникальных клеток.

Зачем постоянно проводят новые исследования с использованием СК?

Повышенный интерес обусловлен практически неограниченным потенциалом для регенеративной медицины и омоложения. Главные причины для лабораторных и клинических исследований:

От каких заболеваний можно вылечиться с помощью стволовых клеток?

Поскольку СК присутствуют в разных тканях, их можно применять в рамках терапии разнообразных патологий, но чаще всего их рекомендуют при:

Где в организме содержатся стволовые клетки?

Есть несколько источников СК:

В постнатальном периоде они присутствуют в организме преимущественно в дифференцированном виде, но есть определенный запас СК.

Почему при наличии запаса СК не происходит автоматической регенерации поврежденных органов?

Количество присутствующих в организме стволовых клеток после рождения постепенно снижается. Причиной уменьшения запаса служат внешние факторы (неблагоприятная экологическая обстановка, травмы и т.д.), прием определенных медикаментов, нездоровый образ жизни (наркотические вещества и алкоголь ускоряют процесс), интоксикация, вирусы и инфекции.

В преклонном возрасте развиваются системные нарушения наподобие артериальной гипертензии, стенокардии, атеросклероза. Если в 20 лет 1 СК обнаруживается среди 10 тыс. клеток, то в 50 лет на каждую выявленную СК приходится 500 тысяч обычных клеток.

Регенерация без дополнительной стимуляции при активном расходовании и деформации собственных СК проблематична, поэтому увеличивается заинтересованность в применении клеточной терапии.

Какие уникальные свойства есть у СК?

Особенными стволовые клетки делают:

https://youtube.com/watch?v=ufDF03gtsL4%3Fsi%3D4rMhG_HVSBHWIrXw

По каким причинам повсеместно не используют эмбриональный биоматериал?

Получение СК из эмбрионов сопряжено с этическими аспектами, что обусловлено методикой их получения. В некоторых государствах разрешено использование оплодотворенных в рамках ЭКО эмбрионов с целью проведения исследований. Обязательным условием является получение материала именно в лабораторных условиях, то есть берут исключительно СК ненужных эмбрионов (которые не подсаживались родной или суррогатной матери). В России на их применение действует категорический запрет.

Как выращивают СК?

Культивация происходит in vitro с предварительным забором у живого донора либо применением клеток из околоплодных вод, пуповинной крови и ткани. Материал находится в чашках Петри или пробирках, и при необходимости может подвергаться внешнему воздействию для стимуляции генерации СК. Запустить механизм репликации могут изменения условий окружающей среды, влияние гормонов роста либо белков и т.д. Сотрудники лаборатории отслеживают процесс, и в нужный момент (если планируется трансплантация), вводят стволовые клетки пациенту.

В чем сложность использования СК взрослых людей?

В постнатальном периоде большая часть клеточных структур уже прошла процесс дифференциации, а возможности некоторых видов СК к обратной трансформации недостаточно изучены. Эмбриональные ткани содержат высокую концентрацию незрелых частиц, которые обладают более существенным регенерационным потенциалом.

Чтобы использовать СК взрослых пациентов, необходимо дополнительное воздействие, при этом не всегда исходный материал подходит для лечебных целей. Дело в том, что в процессе жизни организм подвергается множеству неблагоприятных факторов, что сказывается на качестве СК и ограничивает возможности лечения. Также бывают сложности с процессом забора, например, извлечение костномозговой жидкости вызывает болезненные ощущения и требует последующей реабилитации.

Как именно помогают стволовые клетки?

Регенеративная терапия базируется на комбинации следующих механизмов, которые варьируются в зависимости от типа используемых СК:

Какие преимущества лечения СК?

В отличие от консервативной, терапия стволовыми клетками более безопасна, поскольку крайне редко вызывает побочные реакции, и максимально эффективная. Её суть состоит не просто в устранении последствий травмы, воздействия токсинов, хронических заболеваний, а в задействовании резервов организма.

Среди других плюсов стоит отметить такие:

Всем ли подходит клеточная терапия?

Несмотря на эффективность использования СК при лечении разного рода болезней, в отдельных случаях такая тактика восстановления здоровья не применяется. К основным противопоказаниям относятся:

Сколько могут храниться выделенные из организма СК?

Длительность хранения обусловлена видом стволовых клеток, способом получения и условиями окружающей среды. Наиболее продолжительные исследования продемонстрировали способность гемопоэтических СК более 24 лет сохранять способность к самообновлению и дифференцированию. Вместе с тем мезенхимальные СК уже после 4-5 делений теряют изначальные свойства.

Если вы заинтересованы в терапии заболеваний с использованием стволовых клеток или у вас остались вопросы – запишитесь на консультацию

*Просим Вас заранее информировать администратора клиники об удобном времени проведения консультации

История открытия и изучения

Процесс исследования СК начался в начале прошлого столетия, а данный термин стали использовать благодаря профессору Максимову, который в 1908 году в Берлине так назвал клетки, способные образовывать разнообразные ткани организма в процессе внутриутробного развития.

https://youtube.com/watch?v=IWDS2OKUna8%3Fsi%3DsP1FWPXo_oXTqZj1

Несколько десятилетий вопрос активно изучали ученые США и других стран, однако явного прогресса не было до 60-70-х годов, когда:

В 1981 году М. Кауфману, М. Эвансу и Г. Мартину удалось изолировать эмбриональные СК, еще через 7 лет в Париже Э. Глюкман провел первую пересадку пуповинной крови родственного донора ребенку, а с 1990 года в США начали на регулярной основе проводить трансплантацию ГСК. Постепенно операции стали делать во всех развитых странах мира. В 1992 году начал работу первый в мире банк пуповинной крови, создателем которого был Д. Харрис. Из жировой ткани удалось получить СК в 1998 году.

На территории Российской Федерации методика терапии стволовыми клетками долгий период не использовалась, а первую пересадку выполнили только в 2010 году.

Разновидности и классификация стволовых клеток

Во время онтогенеза стволовые клетки проходят путь от тотипотентных к плюрипотентным, затем становятся мультипотентными, которые в свою очередь трансформируются в унипотентные и дают основу частицам-предшественникам. На этапе дифференциации «ствольность» СК пропадает.

Такие структурные элементы организма делят на три категории в зависимости от того, каким образом они получены:

https://youtube.com/watch?v=y5XHSzfg5jI%3Fsi%3DeIQNdOe2cb73GP5w

Последняя группы СК подразделяется в зависимости от функционального назначения на:

В отдельную категорию выделяют измененные клетки, дающие при определенных обстоятельствах начало развитию опухолей.

Свойства стволовых клеток

Стволовые клетки существенно отличаются от остальных благодаря следующим особенностям:

Уникальность СК обусловлена, прежде всего, избыточным количеством мРНК в цитоплазме, что связано с необходимостью формирования и развития зародыша в материнской утробе.

Оценка «Биомолекулы»

Качество и достоверность: 10/10(0 — некачественно, 10 — очень качественно)

Легкость чтения: 10/10(0 — очень сложно, 10 — легко)

Оригинальность: 8/10(0 — похожих книг много, 10 — похожих книг нет)

Кому подойдет: женщинам, девушкам.

Преимущество книги — объяснение успешного применения биохакинга с учетом особенностей этапов гормональных перестроек на протяжении жизни женщины (например, менструальный цикл и климакс). С другой стороны, многие из рекомендаций, представленных доктором Малуф в книге, основаны на ее личном опыте и опыте наблюдения за пациентами.

Книга состоит из пяти частей:

Первая часть посвящена объяснению принципов работы митохондрий, особенностям их передачи от материнского организма. Малуф поясняет, как важна полноценная работа митохондрий — энергетических станций клеток. Если митохондрии будут производить недостаточно энергии, то человеческий организм будет испытывать слабость и проявлять подавленное состояние. Одним словом — правильная и полноценная работа митохондрий обеспечит организм энергией и повысит его производительность, а для этого необходимо следить за потребностями своего организма.

Во второй части Малуф подробно объясняет, почему для правильной работы организма и увеличения энергетического ресурса «батареек организма» — митохондрий — необходимо не только правильно питаться, но и заниматься спортом. В книге приведены примеры тренировок, их нагрузки и эффективность в зависимости от возраста и фазы менструального цикла. Также объясняется, как улучшить рацион питания (основной фокус направлен на соблюдение баланса быстрых и медленных углеводов) и правильно осуществлять дыхательные упражнения для наиболее эффективного использования ресурсов организма.

В третьей части автор раскрывает такие секреты биохакинга питания, как голодание и соблюдение углеводного баланса. Очень подробно расписаны принципы голодания:

Большинство советов доктор Малуф сопровождает воспоминаниями о собственной студенческой жизни. Именно в этот период она перестала следить за питанием, сбила собственный ритм жизни, а когда разобралась, с чем связано постоянное недомогание, занялась освоением биохакинга. В разделе «Биохакинг нашего кишечника» дается объяснение анализов микробиома кишечника и рекомендации по улучшению его состояния. Например, для снижения чрезмерного роста дрожжевых грибков (например, Candida) рекомендуется сократить потребление сахара и начать употреблять в пищу чеснок, масло орегано.

Четвертая часть посвящена влиянию стресса на организм. Большое внимание уделено проблеме одиночества. Подробно объясняется, как отсутствие прикосновений снижает уровень стрессоустойчивости.

В последней части автор сконцентрировалась на факторах улучшения качества сексуальной жизни. Помимо этого, имеется подробное описание рекомендаций (около 10 страниц), чем лучше заниматься (спортом, планированием, творчеством, социализацией) в зависимости от дня менструального цикла (при условии продолжительности менструального цикла 28 дней). Большое внимание уделено роли лютеинизирующего гормона в успешном зачатии. Также Малуф рекомендует следить за уровнем кортизола и обращать внимание на совпадение продолжительности менструального цикла с фазами Луны (вероятно, автор имела в виду необходимость следить за одинаковым периодом менструального цикла, на продолжительность которого влияет кортизол). Целый раздел отведен проблемам климакса и рекомендациям по питанию и тренировкам в этот период.

Иллюстрация из книги.

Однако, несмотря на все преимущества книги, следовать рекомендациям доктора Малуф тяжело ввиду их специфичности, как финансовой, так и времязатратной. При прочтении книги создается впечатление, что большая часть рекомендаций по улучшению самочувствия и работы организма (биохакинга) ориентированы на людей, которые могут себе позволить уделять несколько часов в день на занятия спортом, питаться мясом животных (исключительно выращенном на самостоятельном выпасе), спать в помещениях с уровнем шума 50 дБ, совершать ежедневные прогулки в зеленых зонах (не в парках или по улице, а в лесу или в горах) минимум на 10 000 шагов, имеют средства на приобретение дорогостоящих БАДов, умных весов. Также немаловажно иметь доступ к современным приборам для диагностирования состояния организма (измерение уровня оксигенации крови, холтер, глюкометр).

Яйца — еще один хороший источник белка, особенно если их снесли куры на свободном выгуле (а не просто на „безклеточном содержании“, под которым обычно подразумевается, что их держали в тесном помещении с открытым окном)

Другими словами, если вы офисный работник, то из книги удастся почерпнуть только теорию и реализовать дыхательные практики. В то же время, при описании тренировок Малуф ограничивается общими рекомендациями, дает названия физических упражнений, но не уточняет, на какие группы мышц или с какой целью они должны выполняться.

Перевод книги выполнен на высоком уровне. Графических иллюстраций и таблиц не так много. Описание действия органических соединений, макро-, микроэлементов и витаминов дается в виде списка. Материал в книге преподносится на очень простом языке, все термины сопровождаются поясняющими комментариями. Однако часть, посвященная медицине (статистические сводки, социальные опросы, особенности лечения), ориентирована только на Американскую систему здравоохранения.

Книга рекомендована для широкого круга читателей. Девушкам от 14 лет, которые хотят разобраться в особенностях функционирования собственного организма. Также книга будет полезна женщинам, которые испытывают постоянную усталость, не могут похудеть и пытаются подобрать для себя оптимальный план питания.

Применение клеток

С 1960-х годов постоянно увеличивается количество сфер применения стволовых клеток в медицинских целях. Проводятся также исследования их возможностей в пищевой промышленности и косметологии.

Наибольшее распространение СК получили в программах лечения:

Также СК применяют в рамках реабилитации после инсульта, инфаркта, тяжелых травм позвоночника и головы, после прохождения химиотерапии.

Стволовые клетки (СК) представляют собой незрелые клетки, из которых образуются специализированные клеточные структуры разных органов и систем. В изначальном виде они недифференцированные, обладают неограниченным потенциалом самообновления и способны в процессе митоза продуцировать новые СК с идентичным генным набором и способностью к генерации разных типов клеток. Их используют при лечении множества соматических заболеваний, а также в омолаживающих целях, при этом они отличаются между собой по источнику получения и свойствам. Эмбриональные СК в России запрещены для применения по этическим соображениям.

В мире проводятся тысячи исследований, направленных на изучение влияния СК на разные органы и системы, а также на подтверждение результативности клеточной терапии при борьбе с сердечно-сосудистыми, неврологическими, аутоиммунными и другим заболеваниями. В ряде стран уже зарегистрированы и продаются препараты на основе стволовых клеток, параллельно с этим возрастает интерес к введению СК внутривенным способом, инфузионно или локально (в место поражения). Расширение области применения связано с усовершенствованием процесса культивации в лабораторных условиях и более точным пониманием механизма воздействия их на организм.

Функции клеточных мембран

Цитоплазматическая мембрана, обладая прочностью и избирательной проницаемостью, поддерживает постоянство внутреннего состава клетки (ее гомеостаз и целостность). Нежелательные молекулы, благодаря барьерной функции клеточной мембраны, просто не могут проникнуть внутрь клетки.

Фотосинтез и клеточное дыхание осуществляется сложными белковыми комплексами и каскадами, встроенными и пространственно организованными в цитоплазматические мембраны и были бы невозможны без участия клеточной мембраны. Через белковые каналы клеточной мембраны происходит клеточный энергообмен и ионный транспорт, в этом заключаются самые главные функции белка в клеточной мембране.

Клеточная мембрана окружает цитоплазму живых клеток, физически отделяя внутриклеточные компоненты от внеклеточной среды. Клеточная мембрана также играет роль в закреплении цитоскелета, чтобы придать клетке форму и в прикреплении к внеклеточному матриксу и другим клеткам, чтобы удерживать их вместе для формирования тканей.

Человеческий M1 мускариновый рецептор (зелёный) в комплексе со своей мишенью, протеином G11.

Некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы). Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие передачу нервных импульсов от клетки к клетке) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней. Существует и целый ряд других сигнальных молекул и соответствующих им рецепторов.

Транспорт веществ через плазматическую мембрану

Одно из важнейших свойств плазматической мембраны связано со способностью избирательно пропускать внутрь клетки или из неё различные вещества. Это необходимо для поддержания постоянства её состава (то есть гомеостаза). Транспорт веществ обеспечивает поддержания в клетке соответствующего рН и ионной силы, концентрации многочисленных веществ, необходимых для эффективной работы клеточных ферментов, поставляет в клетки питательные вещества, служащие источником энергии и используемые для образования клеточных компонентов. Выведение токсических и секреция необходимых организму веществ, а также создание внутриклеточных ионных градиентов, необходимых для нервной и мышечной активности, также связано с транспортом веществ.

Механизм транспорта веществ в клетку и из неё зависит от размеров транспортируемых частиц. Малые молекулы и ионы проходят через мембраны путем простой диффузии, облегчённой диффузии (с образованием временной связи с компонентами мембраны) и активного транспорта (при помощи энергетически зависимой обратимой конформации транспортных белков и работы ионных каналов). Перенос макромолекул и крупных макрочастиц осуществляется за счет образования окруженных мембраной пузырьков и называется эндоцитозом и экзоцитозом.

Структура клеточной мембраны

Жидкостно-кристаллическая модель строения цитоплазматической мембраны.

Получение стволовых клеток