МОРФОЛОГИЯ КЛЕТКИ И БИОМАРКЕР СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

МОРФОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Мультипотентные стволовые клетки могут быть результатом эффекта деятельности систем жизнедеятельности. Тогда в ответ на транспарентной системы функционального возраста, которая является системой состояния клетки по упругости, приводящей к обратным и прямым возрастным анатомическим изменением организма. Транспарентная система это амальгама нейроэндокринной системы, которая имеет коэффициент протяженности в организме. Коэффициент Tc. Коэффициент Tc имеет значение в диапазоне [0%,100%] и выражает бином Ньютона концентрации мультипотентных стволовых клеток и тропинов. Что значит концентрация тропинов. Это фактор активности головного мозга как высшего узла центральной нервной системы. Транспарентная система есть афферентный ответ от организма, регулирует возрастные изменения. Поскольку тропины при попадании в красный костный мозг, так же как и гормоны системы жизнедеятельности организма, вызывают иммунную реакцию защиты клеток от внутренних и внешних факторов. Поэтому, красный костный мозг является продуцирующей тканью факторов регенерации, то возможно измерение по типу бинома Ньютона транспарентной системы для Tc. Транспарентная система геронтологии это функциональный возрастной ценз, зависящий от системы биохимического каскада, отвечающий за упругость и полноту морфологии клетки с полным набором ДНК хромосом.

Очевидно, что каждый орган состоит из клеток, обладающих своими клеточными структурами и строениями, отвечая за определённые функции клетки органов. Поэтому имеет смысл обратиться к морфологическому строению клетки.

Рис. Строение клетки

Морфологическое строение клетки

• Структура цитоплазмы. Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органеллы. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

• Рибосомы - органоиды, необходимые клетке для синтеза белка. Их размер составляет примерно 20—30 нм. В клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы образованы из двух субъединиц: большой и малой, состоящих из четырёх молекул РНК и нескольких молекул белков. У эукариотических клеток рибосомы встречаются не только в цитоплазме, но и в митохондриях и хлоропластах. Рибосомы формируются в области ядрышек, а затем через ядерные поры выходят в цитоплазму.

• Эндоплазматический ретикулум. В эукариотической клетке существует система переходящих друг в друга мембранных отсеков (трубочек, мешочков и плоских цистерн разных размеров), которая называется эндоплазматический ретикулом (или эндоплазматическая сеть, ЭПР или ЭПС). Ту часть ЭПР, к мембранам которого прикреплены рибосомы, относят к гранулярному (или шероховатому) эндоплазматическому ретикулуму, на его мембранах происходит синтез белков. Те компартменты, на стенках которых нет рибосом, относят к агранулярному (или гладкому) ЭПР, принимающему участие в синтезе липидов. Внутренние пространства гладкого и гранулярного ЭПС не изолированы, а переходят друг в друга и сообщаются с просветом ядерной оболочки.

• Аппарат Гольджи представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны, располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от эндоплазматического ретикулума. По-видимому, при помощи таких же пузырьков происходит дальнейшее перемещение созревающих белков от одной цистерны к другой. В конце концов от противоположного конца органеллы (транс-Гольджи) отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки. Патология аппарата Гольджи - патологии модификации, сортировки и упаковки белков, которые или секретируются клеткой, или поступают в плазмолемму, изменения в лизосомах, нарушение образования полисахаридов, гликопротеинов, липопротеинов, гликолипидов. Гиперфункция комплекса Гольджи с его гипертрофией вызывает избыточную секрецию и/или накопление секреторных продуктов внутри клетки. Гипертрофия с гиперфункцией комплекса Гольджи в секреторных клетках наблюдается при избыточной стимуляции секреции вегетативными нервными окончаниями, гиперфункции гормонов, стимулирующих секрецию. Гиперфункция комплекса Гольджи сопровождается набуханием цистерн, увеличением их числа и размеров. Подобным же образом изменяются вакуоли и пузырьки, участвующие в его формировании. Гипофункция комплекса Гольджи нарушает репарацию мембранных комплексов клетки, снижает ее секреторную активность и переваривающую способность. Гипофункция возникает при гипотрофии и атрофии, денервации, гипофункции гормонов, стимулирующих секреторную активность клеток, и/или при повышенной активности гормонов, блокирующих секрецию, нарушениях питания. При вирусных инфекциях структуры комплекса Гольджи могут исчезнуть или их содержание резко уменьшается. Парциальные нарушения функций комплекса Гольджи обусловлены врожденными или приобретенными ферментопатиями и сопровождаются блокадой созревания отдельных гликопротеиновых, липопротеиновых и других комплексов.

• Клеточное ядро содержит молекулы ДНК, на которых записана генетическая информация организма. В ядре происходит репликация — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция, синтез молекул РНК на матрице ДНК. В ядре же синтезированные молекулы РНК претерпевают некоторые модификации (например, в процессе сплайсинга из молекул матричной РНК исключаются незначащие, бессмысленные участки), после чего выходят в цитоплазму. Сборка рибосом также происходит в ядре, в специальных образованиях, называемых ядрышками. Компартмент для ядра — кариотека — образован за счёт расширения и слияния друг с другом цистерн эндоплазматический сети таким образом, что у ядра образовались двойные стенки за счёт окружающих его узких компартментов ядерной оболочки. Полость ядерной оболочки называется люменом или перинуклеарным пространством. Внутренняя поверхность ядерной оболочки подстилается ядерной ламиной, жесткой белковой структурой, образованной белками-ламинами, к которой прикреплены нити хромосомной ДНК. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой.

• Лизосома — небольшое тельце, ограниченное от цитоплазмы одинарной мембраной и имеющее вид пузырька. В ней находятся литические ферменты, способные расщепить практически любые природные органические соединения. Основная функция — автолиз — то есть расщепление отдельных органоидов, участков цитоплазмы клетки.

• Цитоскелет. К элементам цитоскелета относят белковые фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав органоидов движения — ресничек и жгутиков, характерных для некоторых клеток (например, инфузорий, сперматозоидов), из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновые филаменты необходимы для поддержания формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, по-видимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

• Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет, за исключением низших водорослей). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3. Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район, в котором группируются минус-концы микротрубочек клетки. Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.

• Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий. Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом, отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагается межмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки — кристы, на которых размещаются ферменты, ускоряющие реакции окисления жиров и углеводов. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии. Митохондрии имеют свой собственный ДНК-геном и прокариотические рибосомы, что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл. В ДНК митохондрий закодированы совсем не все митохондриальные белки, большая часть генов митохондриальных белков находятся в ядерном геноме, а соответствующие им продукты синтезируются в цитоплазме, а затем транспортируются в митохондрии. Геномы митохондрий отличаются по размерам: например геном человеческих митохондрий содержит всего 13 генов. Самое большое число митохондриальных генов (97) из изученных организмов имеет простейшее.

Органогены — химические элементы, входящие в состав всех органических соединений и составляющие около 98% массы клетки.

Элементы, представленные в клетке в меньшем количестве — десятые и сотые доли процента.

Клеточное дыхание включает в себя множество окислительно-восстановительных реакций, в которых происходит перемещение водорода и электронов от одних соединений (или атомов) к другим. При потери электрона каким-либо атомом происходит его окисление; при присоединении электрона — восстановление. Окисляемое вещество — это донор, а восстанавливаемое — акцептор водорода и электронов. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в живых организмах носят название биологического окисления, или клеточного дыхания.

Обычно при окислительных реакциях происходит выделение энергии. Причина этого кроется в физических законах. Электроны в окисляемых органических молекулах находятся на более высоком энергетическом уровне, чем в продуктах реакции. Электроны, переходя с более высокого на более низкий энергетический уровень, высвобождают энергию. Клетка умеет фиксировать ее в связях молекул АТФ.

Синтез АТФ (аденозинтрифосфат) осуществляется при взаимодействии АДФ-синтазы (аденозиндифосфат) с фосфатами во время дыхания клетки и поступления кислорода. АТФ накапливает энергию для проведения реакций, освобождаемую при гидролизе аденозинтрифосфата.

Биологическое окисление протекает по-этапно, в нем участвуют множество ферментов и соединения, переносящие электроны. При ступенчатом окислении электроны перемещаются по цепи переносчиков. На определенных этапах цепи происходит выделение порции энергии, достаточной для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

Биологическое окисление весьма эффективно по-сравнению с различными двигателями. Около половины выделяющейся энергии в конечном итоге фиксируется в макроэргических связях АТФ. Другая часть энергии рассеивается в виде тепла. Поскольку процесс окисления ступенчатый, то тепловая энергия выделяется понемногу и не повреждает клетки. В то же время она служит для поддержания постоянной температуры тела.

Также следует отметить важность метаболического центра. Ци́кл трикарбо́новых кисло́т (сокр. ЦТК, цикл Кре́бса, цитра́тный цикл, цикл лимо́нной кислоты́) — центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический процесс, в ходе которого ацетильные остатки (СН3СО-) окисляются до диоксида углерода (CO2). При этом за один цикл образуется 2 молекулы CO2, 3 НАДН, 1 ФАДH2 и 1 ГТФ (или АТФ). Электроны, находящиеся на НАДН и ФАДH2, в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где в ходе реакций окислительного фосфорилирования образуется АТФ.

Цикл трикарбоновых кислот — это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме, промежуточный этап между гликолизом и электронтранспортной цепью. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

У эукариот все реакции цикла Кребса протекают внутри митохондрий. Это значит, что тирозин ключевой метаболит дыхания клеток вместе с аденозинтрифосфорной кислотой, которая ответственна за энергию клеток и теплообмен, а сам тирозин центр пересечения метаболических путей. Поэтому важен процесс регенерации клеток из стволовых клеток костного мозга, которые со временем накапливают избыток жёлтого костного мозга. Поскольку обмен веществ происходит через щитовидную железу, стимулируюмую тирозином, то уровень тирозина зависит от уровня метаболизма фенилаланина из-за фенилкетонурии (старческая болезнь).

Связь между физиохирургией и пациентом лежит в области гистерезиса как альфа и бета, так и гамма. Значение для молекулярных и клеточных структур иона означает волновое сопряжение между двумя точками. Выходная волна из поля нарастает, тогда как входная волна в поле концентрируется в точке.

Рис. Гистерезис лемнискаты Каменкова

Очевидно, что на волне изоэлектрических значений точек возможно также выстроить волну гистерезиса, как приведено на диаграмме. В данном случае метаболизм будет проходить по кислотности или пептидности ферментов.

Потенциал покоя — это разность электрических потенциалов, имеющихся на внутренней и наружной сторонах мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его величина измеряется изнутри клетки, она отрицательна и составляет в среднем −70 мВ (милливольт), хотя в разных клетках может быть различной: от −35 мВ до −90 мВ. Ионы калия K+ покидают клетку под действием химического градиента их концентрации по разные стороны мембраны (мембрана значительно более проницаема для K+, чем для Na+) и уносят с собой положительные заряды. Из-за этого внутри клетки нарастает отрицательность.

К⁺-каналы утечки постоянно открыты при нормальных значениях мембранного потенциала покоя и проявляют взрывы активности при сдвигах мембранного потенциала, которые длятся несколько минут и наблюдаются при всех значениях потенциала. Усиление К+-токов утечки ведёт к гиперполяризации мембраны, тогда как их подавление — к деполяризации. ...Однако, существование канального механизма, ответственного за токи утечки, долгое время оставалось под вопросом. Только сейчас стало ясно, что калиевая утечка — это ток через специальные калиевые каналы.

Электрические силы связаны с химическими по уравнению Гольдмана. Его частным случаем является более простое уравнение Нернста, по формуле которого можно рассчитать трансмембранную диффузионную разность потенциалов на основе различной концентрации ионов одного вида по разные стороны мембраны. Так, зная концентрацию ионов калия снаружи и внутри клетки, можно рассчитать калиевый равновесный потенциал место для уравнения.

где Ек — равновесный потенциал, R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, F — постоянная Фарадея, К+внеш и K+внутр — концентрации ионов К+ снаружи и внутри клетки, соответственно. По формуле видно, что для расчёта потенциала между собой сравниваются концентрации ионов одного вида — K+.

Более точно итоговая величина суммарного диффузионного потенциала, который создаётся утечкой нескольких видов ионов, рассчитывается по формуле Гольдмана-Ходжкина-Катца. В ней учтено, что потенциал покоя зависит от трех факторов: (1) полярности электрического заряда каждого иона; (2) проницаемости мембраны Р для каждого иона; (3) [концентраций соответствующих ионов] внутри (внутр) и снаружи мембраны (внешний).

Аминокислота тирозин HO-C6H4-CH2-CH(NH2)-COOH несёт катализ восстановления морфологии клетки и её энергетического обмена с другими клетками. Как известно, содержание тирозина со временем снижается, что соответствует динамике снижения с возрастом стволовых клеток. Стволовая клетка тем активнее, чем выше процесс синтеза тирозина в организме из фенилаланина. Связь нормального восполнения стволовых клеток и энергетического обмена прямо пропорциональна. Тирозин относится к ароматическим аминокислотам. Замечена связь между ускоренным апоптозом и дефицитом тирозина, что приводит к старению и смерти клетки. Поскольку постэмбриональное состояние начинается с активной фазы стволовых клеток, то организм имеет 100% уровень концентрации тирозина. Уже рассматривали в материале по геронтологии тирозинемию как заболевание из-за нарушенного процесса синтеза тирозина, необходимого до нормы содержания. Очевидно, что наличие энергетического ресурса необходимо для функций стволовых клеток, как биомаркера функционального возраста, поэтому вопрос дефицита тирозина может быть разрешен лекарственным путём.

Также известно, что недостаток тирозина приводит к снижению иммунных функций клеток, так ангиотензин II приводит к активации мембранных ACE шлюзов, что позволяет вирусу SARS-Cov-2 проникать внутрь клеток. Но есть одно существенное обстоятельство. Оно состоит в том, что питание и энергия клетки напрямую зависит от содержания тирозина, что делает его незаменимым ферментом в области репаративной регенерации не только при травмах, но и при восстановительных процессах при старческих изменениях. Так, сердечно-сосудистая система восстанавливает эластичность сосудов и функцию миокарда, продуктивно влияет на функции почек, восстанавливает костно-мышечную систему и кожу, положительно влияет на нервную систему. Также регенерирует иммунную систему за счёт памяти клеток и Т-клеток. Поэтому тирозин, как было описано в работе по геронтологии, является продуктивным элементом, из которого синтезируется дофамин.

СТВОЛОВАЯ КЛЕТКА

Изучение стволовой кроветворной клетки (СКК) затруднено в связи с их незначительным количеством — приблизительно 1 клетка на 104-106 миелокариоцитов и на 105-107 клеток периферической крови. Иммунофенотип стволовой кроветворной клетки (СКК) характеризуется экспрессией антигенов CD34, CD59, Thyl и рецептора для фактора стволовых клеток (kit), отсутствием антигенов CD33, CD38 и HLA-DR. В результате последовательных делений и дифференцировок из одной СКК образуется около 103 клеток-предшественниц и 106 зрелых клеток. Кроме того, выделяют CD133+ гемопоэтические стволовые клетки, выявляемые среди CD34 негативных клеток. Этот маркер имеется также на ранних предшественниках эндотелиальных, мышечных и нервных клеток. Культуральными исследованиями доказана высокая колониеобразующая способность стволовой кроветворной клетки (СКК) и их способность к длительному самоподдержанию. Направление дифференцировки стволовой кроветворной клетки (СКК) определяется кроветворным микроокружением. Важное влияние на процессы самоподдержания и дифференцировки стволовой кроветворной клетки (СКК) оказывают гемопоэтические ростовые факторы. Некоторые из них (ИЛ-1, ИЛ-6) могут выступать как пусковой механизм, запускающий «дремлющие» СКК в пролиферацию; другие (гранулоцитарный КСФ, фактор стволовых клеток, ИЛ-3), напротив, способствуют длительному сохранению стволовой кроветворной клетки (СКК) в фазе G0. К ближайшим потомкам стволовой кроветворной клетки (СКК) относятся миелоидная и лимфоидная стволовая кроветворная клетка (СКК), которые могут дифференцироваться соответственно в клетки миелоидного и лимфоидного ряда. Следующим классом клеток-предшественниц в лимфоцитарном ряду являются пре-В- и npe-T-клетки, в миелоидном — смешанная клетка-предшественница, способная созревать в эритроидные, гранулоцитарные, моноцитарные и мегакариоцитарные клетки (КОЕ-ГЭММ). Следующим этапом развития клеток-предшественниц являются клетки-предшественницы гранулоцитов и моноцитов (КОЕ-ГМ), гранулоцитов, эозинофилов (КОЕ-Эоз), базофилов (КОЕ-Баз), мегакариоцитов (КОЕ-Мег), эритроцитов (БОЕ-Э — бурстобразующие единицы, получившие название от английского слова «burst» — взрыв, в связи со способностью быстрого образования большого количества содержащих гемоглобин клеток), которые имеют все более низкий дифференцировочный потенциал. Морфологически все эти клетки также не отличаются от лимфоцита, и их наличие доказывается культуральными методами и иммунофенотипированием. Самые ранние стволовые кроветворные клетки (СКК) обладают очень высоким пролиферативным потенциалом, выраженным самоподдержанием и способностью давать потомство многим направлениям дифференцировки. С возрастом общее число стволовых кроветворных клеток (СКК) не меняется. Стволовые клетки, вступившие на путь дифференцировки, называют коммитированными. Процесс коммитирования заключается в снижении способности клеток к самоподдержанию, полипотентности и определении направления дифференцировки, что приводит к образованию дифферонов.

Фундаментальное значение для развития теории кроветворения имели исследования молекулярных изменений в клетках крови при ее заболеваниях. Были получены данные о роли нарушений метаболизма нуклеиновых кислот в развитии ряда заболеваний (гемоглобинопатии и др.), изменении пролиферативных процессов и дифференцировке кроветворных клеток. Важнейшими для становления современных представлений о механизме кроветворения явились исследования Till и McCulloch (1961) и разработка ими метода клонирования кроветворных клеток в селезенке смертельно облученных мышей. Эти исследователи внесли в науку метод, значение которого не менее важно, чем метод культивирования тканей вне организма, разработанный в начале XX в. Carrel. Клонирование кроветворных клеток в селезенке облученных мышей (колонии in vivo) позволило создать исключительно удобную модель для изучения кроветворных клеток под влиянием различных факторов, характера пролиферации и дифференцировок. Многие ученые обратили внимание на процессы регулирования функции стволовых клеток. Так, Osgood (1959) выделил положение о двух видах деления стволовых клеток: 1) образование двух равноценных стволовых клеток; 2) образование двух клеток, из которых одна сохраняет свойства стволовой, а другая начинает дифференцировку. Ряд авторов высказали мнение, что дифференцировка стволовых клеток не связана с их размножением, а пролиферация стволовых клеток всегда симметрична (Till, McCulloch, 1964). Был сформулирован постулат о постоянстве состава стволовых клеток и регуляции этого состава на основе механизма обратной связи (Lajtha, 1971). В связи с этим возникло учение о кейлонах и ингибиторах пролиферативных возможностей стволовых клеток, получило развитие учение о гемопоэтинах — гормонах, способствующих дифференцировке кроветворных клеток. Эдвин Осгуд (Dr. Edwin E. Osgood) Работы 1960-х — начала 1970-х годов (Bruce, McCulloch, 1964; Metcalf, 1969; Till, 1971, и др.) по существу подтвердили идею А. А. Максимова о наличии двух типов родоначальных клеток — плюрипотентных, примитивных (стволовых), и частично дифференцированных, унипотентных, коммитированных (полустволовых). Унитарная теория кроветворения, постулированная А. А. Максимовым и полностью подтвержденная данными Till, McCulloch и их последователей, получила дальнейшее развитие. Были выявлены и детально охарактеризованы клетки-предшественницы, полипотентные, унипотентные и зрелые клетки гемопоэза, расшифрованы механизмы регуляции кроветворения (интерлейкины, гемопоэтические факторы роста, интерфероны, простагландины, апоптоз) в норме и при развитии различных патологических состояний. Большую роль в этом сыграли работы И. Л. Черткова, А. Я. Фриденштейна, Gordon, Abbas, Lichtman, Brown, Kay, Douglas, Nakahata, Gross, Teshima, Weiss и других исследователей. В 1956 г. был установлен нормальный кариотип человека, и уже в 1960 г. Nowell и Hungerford сообщили о Ph-хромосоме — первом патогенетическом маркере, выявленном у больных хроническим миелолейкозом. Вскоре была детально разработана цитогенетическая номенклатура, выявлены наиболее характерные нарушения кариотипа.

Рис. Концентрация стволовых клеток в зависимости от возраста

В настоящее время цитогенетическое исследование является обязательным не только для диагностики многих заболеваний системы крови (прежде всего онкогематологических), но и для определения прогноза, тактики лечения и мониторинга его результатов. В 1980-х годах был внедрен метод флюоресцентной гибридизации in situ (fluorescence in situ hybridization — FISH), который позволяет быстро производить кариотипирование клеточных линий, точнее диагностировать и изучать наследственные и онкогематологические заболевания. Более высокими возможностями обладают молекулярно-генетические методы исследования, основными сферами применения которых в гематологии являются:

1. диагностика и мониторинг результатов лечения онкогематологических заболеваний (в частности, выявление минимальной резидуальной болезни);

2. диагностика множественной лекарственной резистентности;

3. диагностика генетически обусловленных заболеваний системы крови (гемоглобинопатии, врожденные нарушения гемостаза и др.);

4. выявление возбудителей вирусных инфекций;

5. HLA-типирование перед аллогенной трансплантацией костного мозга. Секвенирование генома человека и создание «библиотеки» кДНК привело к созданию молекулярно-генетического метода биочипов (DNA microarray), который позволяет анализировать дифференциальную экспрессию тысяч и десятков тысяч генов одновременно. Этот метод в модифицированном виде используется для сравнения профилей генной экспрессии в различных образцах, например, в опухолевой и соответствующей нормальной ткани.

Дифференцирующий потенциал, или потентность, стволовых клеток — это способность производить определённое количество разных типов клеток. В соответствии с потентностью стволовые клетки делятся на следующие группы:

• Тотипотентные (омнипотентные) стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки эмбриональных и экстраэмбриональных тканей, организованные в виде трёхмерных связанных структур (тканей, органов, систем органов, организма). Такие клетки могут дать начало полноценному жизнеспособному организму. К ним относится оплодотворённая яйцеклетка, или зигота. Клетки, образованные при первых нескольких циклах деления зиготы, также являются тотипотентными у большинства биологических видов. Однако к ним не относятся, например, круглые черви, зигота которых утрачивает тотипотентность при первом делении. У некоторых организмов дифференцированные клетки также могут обретать тотипотентность. Так, срезанную часть растения можно использовать для выращивания нового организма именно благодаря этому свойству.

• Плюрипотентные стволовые клетки являются потомками тотипотентных и могут давать начало практически всем тканям и органам, за исключением экстраэмбриональных тканей (например, плаценты). Из этих стволовых клеток развиваются три зародышевых листка: эктодерма, мезодерма и энтодерма. В 2015 году учёные обнаружили новый тип клеток — плюрипотентные стволовые клетки, специфичные к месту (region-selective pluripotent stem cells). Они самостоятельно колонизируют ту или иную область тела зародыша, после чего могут развиваться в клетки различных тканей.

• Мультипотентные стволовые клетки порождают клетки разных тканей, но многообразие их видов ограничено пределами одного зародышевого листка. Эктодерма даёт начало нервной системе, органам чувств, переднему и заднему отделам кишечной трубки, кожному эпителию. Из мезодермы формируются хрящевой и костный скелет, кровеносные сосуды, почки и мышцы. Из энтодермы — в зависимости от биологического вида — образуются различные органы, ответственные за дыхание и пищеварение. У человека это — слизистая оболочка кишечника, уротелий мочевого пузыря, а также печень, поджелудочная железа и лёгкие.

• Олигопотентные клетки могут дифференцироваться лишь в некоторые, близкие по свойствам, типы клеток. К ним, например, относятся клетки лимфоидного и миелоидного рядов, участвующие в процессе кроветворения.

• Унипотентные клетки (клетки-предшественницы, бластные клетки) — незрелые клетки, которые, строго говоря, уже не являются стволовыми, так как могут производить лишь один тип клеток. Они способны к многократному самовоспроизведению, что делает их долговременным источником клеток одного конкретного типа и отличает от не стволовых. Однако их способность к самовоспроизведению ограничена определённым количеством делений, что также отличает их от истинно стволовых клеток. К клеткам-предшественницам относятся, к примеру, некоторые из миосателлитоцитов, участвующих в образовании скелетной и мышечной тканей.

Трансплантация стволовых клеток (мезенхимальных) позволяет частично восстановить некоторые внутренние органы, лечить некоторые заболевания. Но такая терапия малоэффективна для старого человека, поскольку молодые стволовые клетки организма имплантируются в старую нишу и быстро приобретают свойства старых клеток. Но можно улучшить состояние стволовых ниш мезенхимальных стволовых клеток и ускорить регенерацию. Истощённые воспалением стволовые клетки организма — один из признаков старения. Но, как показали исследования, этот ущерб до поры до времени можно обращать вспять. Накапливается всё больше свидетельств, что, например, снижение ИФР-1 до оптимального с помощью коротких циклов голода могут помочь в восстановлении мезенхимальных стволовых клеток, а также в омоложении гемопоэтических стволовых клеток.

Продолжительность жизни человека ограничена снижением количества стволовых клеток костного мозга с возрастом. Например, после 110 лет жизни примерно две трети белых кровяных телец (лейкоцитов) в организме может производиться всего двумя стволовыми клетками крови. До недавнего времени считалось, что гемопоэтические стволовые клетки (стволовые клетки крови из костного мозга) необратимо повреждаются в процессе старения. Однако циклы длительных голоданий от 72 до 120 часов подряд восстанавливают функцию старых гемопоэтических стволовых клеток - обращают их функциональный возраст вспять.

Процент концентрации стволовых клеток в организме определяет функциональный возраст организма при том, что со временем их число снижается. Поэтому, вне зависимости от длины теломер, возникает потребность в стволовых клетках как биологического элемента энцефалокардиокинеза ЭКК, который отвечает за функционирование организма. При этом стволовая клетка является образующей для нейронов и кардиомиоцитов.

Мультипотентная стволовая клетка рождает общего предшественника всех нервных клеток, т. е. стволовую клетку, из которой произойдут нерв¬ные ткани. И вот эта клетка из костного мозга через кровь попадает в специальную нишу гиппокампа и там начинает производить новые нервные клетки. То есть через ходьбу, которая стимулирует кровоток костного мозга, мы способствуем обновлению мозга. Плюс к этому мультипотентная стволовая клетка даёт ещё и общего предшественника всех хрящевых клеток, т. е. запускает процесс образования хрящевой ткани. Вследствие этого хрящевые клетки попадают в межпозвонковые диски и в суставы, и там они становятся хондробластами, или клетками, по¬средством которых обновляются хрящи. Аналогичным образом происходит и обновление всего организма. Допустим, мультипотентная стволовая клетка рождает костную клетку. Соответственно кости укрепляются. Потому что, попадая в кость из костного мозга, эта клетка в процессе остеогенеза становится остеобластом. А остеобласты – это клетки, из которых образуется новая костная ткань. В результате рождения новых остеоцитов у человека проходит остеопороз.

В случае эмбрионального развития онтогенеза стволовые клетки имеют наивысшую концентрацию. В постэмбриональном развитии концентрация стволовых клеток стремительно падает. Поэтому совокупная тенденция особенностей старческого состояния полностью соответствует кривой концентрации стволовых клеток, диаграмма которой показана на рисунке.

Основной источник катализа стволовых клеток это транскрипционные факторы. Транскрипционный фактор - это белок, который после его перемещения в ядро клетки регулирует транскрипцию, специфически взаимодействуя с ДНК, либо стехиометрически взаимодействуя с другим белком, который может образовывать специфичный к последовательности ДНК комплекс "белок-ДНК". Транскрипция у эукариотов происходит в ядре. Синтез молекул РНК начинается с промоторов, и завершается в сайтах терминации. У эукариот имеется 3 типа РНК-полимераз (не считая митохондриальной и хлоропластной):

• РНК полимераза I - синтезирует в ядрышках рибосомные RNA (18S и 28S рРНК, кроме 5S);

• РНК-полимераза II - синтезирует mRNA и некоторых sRNA;

• РНК-полимераза III - синтезирует tRNA, sRNA, 5S rRNA.

Инициация. Активация промотора происходит с помощью большого белка - ТАТА-фактора, связывающегося с ТАТА-боксом. Присоединение ТАТА-фактора облегчает взаимодействие промотора с РНК-полимеразой. Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерно одного витка спирали ДНК, т.е. образуется транскрипционная вилка, в которой матрица доступна для инициации синтеза цепи РНК. После того как синтезирован рибоолигонуклеотид из 8-10 нуклеотидных остатков, σ-субъединица отделяется от РНК-полимеразы, а вместо неё к молекуле фермента присоединяются несколько факторов элонгации.

Элонгация. Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК. На стадии элонгации, в области транскрипционной вилки, одновременно разделены примерно 18 нуклеотидных пар ДНК. Растущий конец цепи РНК образует временную гибридную спираль, около 12 пар нуклеотидных остатков, с матричной цепью ДНК. По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице в направлении от 3'- к 5'-концу впереди неё происходит расхождение, а позади – восстановление двойной спирали ДНК.

Терминация. Завершается синтез РНК в строго определенных участках матрицы – сайты терминации транскрипции. Раскручивание двойной спирали ДНК в области сайта терминации делает его доступным для фактора терминации. Фактор терминации облегчает отделение первичного транскрипта (пре-мРНК), комплементарного матрице, и РНК-полимеразы от матрицы. РНК-полимераза может вступить в следующий цикл транскрипции после присоединения субъединицы σ.

Первичные транскрипты мРНК, прежде чем будут использованы в ходе синтеза белка, подвергаются ряду ковалентных модификаций. Эти модификации необходимы для функционирования мРНК в качестве матрицы.

• Модификация 5'-конца. Модификации пре-мРНК начинаются на стадии элонгации. Когда длина первичного транскрипта достигает примерно 30 нуклеотидных остатков, происходит кэпирование его 5'-конца. Осуществляет кэпирование гуанилилтрансфераза. Фермент гидролизует макроэргическую связь в молекуле ГТФ и присоединяет нуклеотиддифосфатный остаток 5'-фосфатной группой к 5'-концу синтезированного фрагмента РНК с образованием 5', 5'-фосфодиэфирной связи. Последующее метилирование остатка гуанина в составе ГТФ с образованием N7-метилгуанозина завершает формирование кэпа. Модифицированный 5'-конец обеспечивает инициацию трансляции, удлиняет время жизни мРНК, защищая её от действия 5'-экзонуклеаз в цитоплазме. Кэпирование необходимо для инициации синтеза белка, так как инициирующие триплеты AUG, GUG распознаются рибосомой только если присутствует кэп. Наличие кэпа также необходимо для работы сплайсосомы, обеспечивающей удаление нитронов.

• Модификация 3'-конца. 3'-Конец большинства транскриптов, синтезированных РНК-полимеразой II, подвергается модификации специальным ферментом полиА-полимеразой формируется полиА-последовательность (полиА-"хвост"), состоящая из 100-200 остатков аденозина.Сигналом к началу полиаденилирования является последовательность -AAUAAA- на растущей цепи РНК. Фермент полиА-полимераза, проявляя экзонуклеазную активность, разрывает 3'-фосфоэфирную связь после появления в цепи РНК специфической последовательности -AAUAAA-. К 3'-концу в точке разрыва полиА-полимераза наращивает по-лиА-"хвост", Наличие полиА-последовательности на 3'-конце облегчает выход мРНК из ядра и замедляет её гидролиз в цитоплазме. Ферменты, осуществляющие кэширование и полиаденилирование, избирательно связываются с РНК-полимеразой II, и в отсутствие полимеразы неактивны. Полиаденилирование необходимо для транспорта большинства мРНК в цитоплазму и защищает молекулы мРНК от быстрой деградации. Лишённые поли(А)-участка молекулы мРНК быстро разрушаются в цитоплазме клеток эукариот рибонуклеазами.

• Сплайсинг первичных транскриптов мРНК. Последовательности интронов "вырезаются" из первичного транскрипта, концы экзонов соединяются друг с другом. Гены эукариотов содержат больше интронов, чем экзонов, поэтому очень длинные молекулы пре-мРНК (около 5000 нуклеотидов) после сплайсинга превращаются в более короткие молекулы цитоплазматической мРНК. Процесс "вырезания" интронов протекает при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП). На первой стадии процесса мяРНП связываются со сайтами сплайсинга. Далее к ним присоединяются другие мяРНП. При формировании структуры сплайсосомы 3'-конец одного экзона сближается с 5'-концом следующего экзона. Сплайсосома катализирует реакцию расщепления 3',5'-фосфодиэфирной связи на границе экзона с интроном. Последовательность интрона удаляется, а два экзона соединяются. Образование 3',5'-фосфодиэфирной связи между двумя экзонами катализируют мяРНК (малые ядерные РНК), входящие в структуру сплайсосомы.

• Альтернативный сплайсинг.

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), получаемые из клеток внутренней клеточной массы бластоцисты (ВКМ), характеризуются двумя основными свойствами: самообновлением популяции и плюрипотентностью, то есть способностью дифференцироваться в клетки примитивной энтодермы, примитивной эктодермы и трофэктодермы, которые затем дают начало всем типам клеток внеэмбриональных и эмбриональных тканей, а также тканей взрослого организма. По этой причине они обладают огромным потенциалом в сфере регенеративной медицины. Вместе с тем, трансплантации ЭСК в организм животных с экспериментально индуцированным иммунодефицитом приводят к формированию тератом - первично доброкачественных опухолей, включающих в себя производные трех зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и энтодермы. Понимание молекулярных механизмов, определяющих характеристики ЭСК, позволило бы управлять процессами поддержания плюрипотентности и запуска дифференцировки этих клеток в определенных направлениях, исключив вероятность образования опухолей.

В процессе эмбрионального развития происходит постепенное изменение спектра транскрипционных факторов, действующих в различных клеточных популяциях. От этого зависит, в какой последовательности будут дифференцироваться ЭСК и какие из них сохранят плюрипотентность на более длительный период. Гомеодоменные транскрипционные факторы Oct4 (также называемый в литературе Oct3, либо Pou5f1) и Nanog считаются многими авторами ключевыми регуляторами плюрипотентности и экспрессируются в плюрипотентных линиях ЭСК in vitro, что было показано для клеток человека и мыши. Существует гипотеза, предполагающая, что совместно с фактором FoxD3 они формируют систему регуляции транскрипции с отрицательной обратной связью, поддерживая и ограничивая экспрессию друг друга.

Подавление экспрессии Oct4 приводит к ранней дифференцировке ВКМ бластоцисты in vivo и ЭСК in vitro в трофэктодерму, в то время как гиперэкспрессия этого фактора выражается в дифференцировке ЭСК в примитивные энтодерму и мезодерму. Таким образом, для поддержания плюрипотентности экспрессия Oct4 в клетках должна строго контролироваться и поддерживаться на определенном уровне. Oct4 регулирует экспрессию тканеспецифических генов, взаимодействуя с другими факторами, а именно - c FGF-4 (fibroblast growth factor-4), специфичным для ЭСК, Sox2 (high mobility group box protein Sox2).

Фактор Nanog был описан в 2003 году исследователями из научной группы I. Chambers. До настоящего времени считалось, что он на определенном уровне постоянно экспрессируется в клетках ВКМ и ЭСК , а его отсутствие приводит к утрате плюрипотентности и немедленной дифференцировке стволовых клеток в примитивную энтодерму. Однако в настоящее время показано, что его экспрессия не конститутивна и изменяется в процессе эмбриогенеза, модулируя способность ЭСК к образованию специализированных типов клеток; а при искусственном блокировании экспрессии Nanog в ЭСК не происходит немедленной активации процессов дифференцировки и клетки сохраняют плюрипотентность, полностью утрачивая, однако, способность давать начало линии первичных половых клеток.

Самая простая модель работы белков Oct4, Nanog и Sox2 предполагает, что эти факторы совместно определяют дальнейшее развитие ЭСК, взаимодействуя с другими транскрипционными факторами, ответственными за дифференцировку. Так, например, было продемонстрировано, что баланс Oct4 и гомеодоменного белка Cdx2 влияет на дифференцировку ЭСК в клетки трофэктодермы. Oct4 и Cdx2 являются антагонистами, подавляя экспрессию друг друга. Oct4 ответственен за образование ВКМ, из которой получают ЭСК, в то время как Cdx2 необходим для развития трофэктодермы. Oct4 и Cdx2 также регулируют работу белка эомезодермина (eomesodermin), который необходим для развития трофэктодермы. Из этого можно заключить, что для первичной сегрегации ВКМ и трофэктодермы требуется сочетанное действие по крайней мере трех транскрипционных факторов.

Похожим образом баланс уровней фактора Nanog и продуктов целого ряда генов: Cdx2, Gata2, hCG-а и hCG-p определяет дифференцировку ЭСК в трофэктодерму, а соотношение концентраций Nanog, Gata4 и Gata6 регулирует дифференцировку ЭСК в энтодермальном направлении. Повышение экспрессии Gata4 и Gata6 в клетках ВКМ ведет к их дифференцировке в энтодермальном направлении, что происходит и при подавлении экспрессии Nanog, который, в частности, является негативным транскрипционным регулятором экспрессии Gata4 и Gata6. Следует отметить, что Gata4 и Gata6 не являются единственными антагонистами Nanog, определяющими дифференцировку в энтодермальном направлении. Одним из менее упоминаемых генов, экспрессия которого в ЭСК человека приводит к подавлению транскрипции Nanog, является Laminin-b1. Из этого можно заключить, что некоторые факторы, функции которых считаются хорошо известными и не связанными с поддержанием свойств эмбриональных стволовых клеток, могут также участвовать в поддержании плюрипотентности и самообновления.

Oct4, Sox2 и Nanog считаются факторами, ответственными как за плюрипотентность, так и за выбор пути дифференцировки ЭСК. Они определяют экспрессионные паттерны транскрипционных факторов, экспрессирующихся в клетках ВКМ по прохождении эмбрионом стадии бластоцисты и в ЭСК при их коммитировании к дифференцировке. Современные данные позволяют составить довольно подробную схему контроля плюрипотентности. Картирование сайтов связывания Oct4 и Nanog в ДНК эмбриональных стволовых клеток человека и мыши позволило выявить ряд генов, с которыми взаимодействуют Oct4, Nanog и Sox2, а также оценить степень влияния каждого из этих факторов на процессы развития, построив, таким образом, иерархию транскрипционных факторов, действующих в ЭСК. Однако такая иерархия, как показывают многие работы, не универсальна, и о ней можно говорить только применительно к каждому отдельному виду живых организмов, что вынуждает к осторожной интерпретации данных, полученных на модельных объектах, при объяснении процессов, происходящих в ЭСК человека.

Таким образом, существует ограниченный набор ключевых транскрипционных факторов, характер экспрессии которых существенен для ранних этапов развития эмбриона и дифференцировки ЭСК в культуре. В то же время эффекты этих белков неодинаковы в условиях in vivo и in vitro, так как, по-видимому, существуют до настоящего времени неизвестные механизмы, играющие важную роль в запуске тех или иных сигнальных путей в клетках.

Анализ изменений организации хроматина в ЭСК демонстрирует высокую степень динамической ассоциации структурных протеинов (основных и вариабельных гистонов, линкерного гистона H1, гистона H3, а также протеина, ассоциированного с гетерохроматином - HP1 а) с хроматином плюрипотентных ЭСК в отличие от хроматина дифференцированных клеток. Замена гистона H1 его модификацией, имеющей более высокое сродство к ДНК, приводит к ингибированию дифференцировки ЭСК; в то время как замена гистона H3 его модификацией H3.3, являющейся маркером активной транскрипции, ускоряет дифференцировку ЭСК. Из этого можно сделать вывод, что структурные белки хроматина в ЭСК слабо связаны с ДНК, обеспечивая быструю реорганизацию хроматина в процессе дифференцировки.

С этим согласуется тот факт, что тканеспецифичные гены в геноме ЭСК находятся в состоянии подавленной активности. Их активация при коммитировании ЭСК происходит очень быстро, так как в ЭСК постоянно присутствуют активные эпигенетические регуляторы.

Участки ДНК в ядрах ЭСК, содержащие многие тканеспецифичные гены, образуют комплексы с так называемыми бивалентными структурными протеинами, состоящими из супрессорного гистона H3K27me3 и активирующего гистона H3K4me3. Это приводит к быстрому переключению транскрипционных каскадов в процессе эмбрионального развития. Следует отметить, что большинство генов-мишеней Oct4, Sox2 и Nanog находятся в составе таких бивалентных доменов в ДНК, что обеспечивает их быструю регуляцию (активацию и супрессию) как в процессе развития бластоцисты in vivo, так и при культивировании ЭСК in vitro. Также следует принимать во внимание участие в регуляции их экспрессии хроматин-ремодулирующих транскрипционных репрессоров из семейства Polycomb-белков (PcG), которые могут индуцировать как локальные, так и глобальные перестройки структуры хроматина, тем самым влияя на экспрессию генома.

PcG-гены включают по крайней мере два различных репрессорных комплекса (PRC1 и PRC2-PRC3), строение которых крайне консервативно. Роль их в поддержании плюрипотентности связана с участием в формировании паттерна экспрессии генов, отвечающих за первые этапы развития эмбриона in vivo, формирование плюрипотентных линий ЭСК в культурах in vitro и поддержание недифференцированного состояния стволовых клеток взрослого организма.

Исследования, проведенные на ЭСК человека и мыши, показали, что PRC1 и PRC2 связываются с широким спектром генов, представляющих собой транскрипционные и сигнальные факторы, роль которых в развитии известна. Гены, связанные с PcG-протеинами, в своей промоторной области также содержат гистон H3K27me3, чья супрессивная активность катализируется PRC2. Таким образом, PcG-факторы являются супрессорами транскрипционной активности тканеспецифических генов в ЭСК. В отсутствии одного из компонентов PRC2 - субъединицы Eed - ЭСК претерпевают спонтанную разнонаправленную дифференцировку, при этом отсутствие другого компонента - Ezn2 -никак не влияет на самообновление и сохранение плюрипотентности популяций ЭСК. Это говорит о Eed как об одном из ключевых белков в регуляции поддержания плюрипотентности ЭСК. Тем не менее, фактору PRC2 и белку Eed в литературе уделяется мало внимания.

Таким образом, сложно говорить о роли всех PcG-протеинов в поддержании плюрипотентности ЭСК. Большое число PcG-протеинов ассоциировано с генами Oct4, Sox2 и Nanog, однако не служит для подавления их экспрессии. По-видимому, Oct4, Sox2 и Nanog могут служить сигналами для активации PcG-протеинов и последующей супрессии тканеспецифичных генов, но с уверенностью делать подобный вывод преждевременно.

Плюрипотентность популяций ЭСК определяется активностью специфических транскрипционных факторов, таких как Oct4, Nanog, Sox2 и некоторых других. Эти факторы обладают уникальными паттернами экспрессии, и от их баланса в каждый момент эмбрионального развития зависит коммитирование и дифференцировка эмбриональных стволовых клеток. В то же время, самообновление и плюрипотеность ЭСК тесно связаны со специфическими модификациями ковалентных связей гистонов с ДНК, а также степенями ассоциации транскрипционных факторов с хроматином, то есть с эпигенетическими факторами. На процессы, связанные с поддержанием свойств ЭСК, влияет активность некоторых ферментов, например хроматин-ремодулирующих факторов из PcG-группы, а также уровень метилирования гистонов и ДНК. Таким образом, невозможно выделить один или несколько ключевых факторов, от которых зависят характеристики ЭСК. Тем не менее, зная всю сложную схему взаимодействий этих факторов, можно предполагать, как отразится изменение экспрессии одного или нескольких из них на свойствах ЭСК.

Потеря неограниченной способности к пролиферации у некоторых взрослых стволовых клеток и/или у их прогениторов может включать эволюционные компромиссы: старение может предотвращать рак. Эмбриональные стволовые клетки демонстрируют неограниченную способность к самообновлению из-за экспрессии теломеразы. Хотя они обладают некоторыми характеристиками раковых клеток, эмбриональные стволовые клетки демонстрируют замечательную устойчивость к нестабильности генома и злокачественной трансформации Сравнительный анализ опухолевых и стареющих клеток показал, что черты их фенотипа во многих случаях противоположны. Раковые клетки не стареют, их характеристики роста и метаболизма противоположны тем, которые наблюдаются при клеточном старении (как репликативные, так и функциональные). По многим таким характеристикам раковые клетки сходны с эмбриональными клетками. Можно сказать, что рак проявляет себя, как локальное неконтролируемое “омоложение организма.” Доступные данные, полученные как на людях, так и на животных, заставляют предположить, что противоположные фенотипические черты старения и рака обусловлены противоположной регуляцией общих генов, таких, как участвующие в апоптозе/прекращении роста или в путях трансдукции сигналов роста в клетке. Например, в стареющих клетках и организмах протоонкогены часто подавлены, в то время как супрессоры опухолей постоянно экспрессируются. В раковых клетках ситуация прямо противоположна: протоонкогеы обычно оверэкспрессированы, в то время как супрессоры опухолей подавлены. Эспрессия локуса INK4a/ARF, по-видимому, не только является основным супрессором опухолей, но также является эффектором старения у млекопитающих. Белок p53 играет критическую роль в предотвращении рака. Он отвечает на ряд клеточных стрессов либо апоптозом, либо терминальный блок клеточного цикла, называемым старением. Старение у культивируемых клеток связано с увеличением активности p53, а блокирование p53 активности может задержать старение in vitro. Увеличивающееся количество данных свидетельствует о том, что p53 может влиять на старение организма. Старение млекопитающих происходит частично из-за уменьшения восстановительной способности тканевых стволовых клеток. Эти самообновляющиеся клетки становятся злокачественными при воздействии небольшого числа онкогенных мутаций, и перекрывающиеся механизмы супрессии опухолей (т.е. p16(INK4a)-Rb, ARF-p53 и теломер ) возникли для защиты от этой возможности. Эти полезные антиопухолевые пути, как оказалось, лимитируют продолжительность жизни стволовых клеток, что вносит вклад в старение.

Таким образом становится возможным условно отобразить при технологии p21:off;p53:on и факторов транскрипции ЭСК на графике выход из седла на высоту геронтологии:

Рис. Массы седла

Данные указаны для следующих возрастов:

Клетки могут общаться между собой путем выделения во внеклеточную среду молекул, которые воспринимает система рецепторов другой клетки. Полученный сигнал запускает каскад передачи молекулярного сигнала внутри клетки, передается в факторов транскрипции и, как результат, приводит к включению или вимикнення генов, которые регулирует соответствующий фактор транскрипции.

Примером подобной коммуникации в растений может служить регуляция экспрессии генов под действием этилена под контролем этилен-чувствительных факторов транскрипции. Этилен является фитогормоны, синтез которого происходит в клетках растений и регулирующий созревания фруктов и «старения» и опадение листьев осенью.

У животных примером подобной регуляции выступает эстроген. Секретируемого тканями яичников и плаценты, эстроген проникает сквозь клеточную мембрану клеток-реципиентов, связывается с эстрогеновых рецепторов в цитоплазме и транспортируется в клеточное ядро, где прикрепляется к характерных участков ДНК в промоторному регионе. Следствием чего является изменение транскрипционной активности соответствующих генов.

Эстроге́ны (нем. Östrogene) — общее собирательное название подкласса стероидных женских половых гормонов, производимых, в основном, фолликулярным аппаратом яичников у женщин. Также производятся яичками у мужчин, корой надпочечников и другими внегонадными тканями (включая кости, мозг, жировую ткань, кожу и волосяные фолликулы) у обоих полов. У женщин эстрогены в первую очередь отвечают за формирование женственного облика и бесперебойную работу репродуктивной системы — то есть за и способность зачать и выносить ребенка. Также они уменьшают воспалительные реакции, управляют обменом углеводов и липидов в мышцах, придавая им большую силу, защищают мембраны клеток от повреждений и способствуют их ускоренному делению. О роли женских половых гормонов у мужчин известно меньше. Например, они регулируют работу клеток Лейдига. Эти клетки находятся в семенниках и отвечают за производство главного мужского гормона — тестостерона. Кроме того, судя по всему, эстрогены вносят вклад в здоровье не только женских, но и мужских костей. Есть данные, что нечувствительность к эстрогенам может привести к преждевременному атеросклерозу и другим сердечно-сосудистым заболеваниям. В мужском организме эстрогены существуют только в двух формах, причем уровень Е2 выше, чем уровень Е1. Эстрадиол образуется из тестостерона — это происходит преимущественно в яичках.

Как было показано выше, исходя из определения транспарентной системы геронтологии, различаются стволовые клетки, как биомаркер функционального возраста. Теоретические массы седла при источнике содержания фенилаланина дают возможность увеличения секреции стволовых клеток красным костным мозгом путём импеданса биективного гистерезиса. Импеданс связь между двумя точками цепи с гармоническим колебанием. Таким образом, сингуляция врачей, то есть контроль пространства, в частности, транспарентной системы, определяет нейронную сеть объектов трансгрессии, где объект – индивидуум, давая, помимо митогенетических лучей связей, электрические импульсы импеданса, направленные на каждую ткань организма. Поэтому, вопрос омега-спектра биективного гистерезиса медицинской станции регионального контроля состоит в поддержке непосредственно компетенции медиков сингуляцией импеданса.

РЕГЕНЕРАЦИЯ КЛЕТКИ ЧЕРЕЗ ЕЕ МОРФИЗМ

Со временем жизнедеятельности организма происходит гиперболическая функция величины стволовых клеток. В эмбриональном периоде это внутриутробное развитие, которое превышает юнивельный период от 0 до 21 года жизни человека. Исходя из принципа затухания сигнала регенерации клеток организма через уменьшение количества стволовых клеток, возможно определить функцию f зависимости от времени t как f(t)=1/x.

Тогда возникает вопрос закономерности транспарентности эластичности клетки по мере возрастных анатомических изменений в организме. Транспарентность обуславливает морфологическое строение клетки и имеет вполне конкретные механические процессы. Эти процессы связаны с питанием клетки тирозином, альфа-казеином, миелином и коллагеном.

Фазовое пространство - совокупность всевозможных мгновенных состояний физической системы, снабженной определенной структурой. Фазовой скорости вектор – вектор f(x), исходящий из точки x фазового пространства G автономной системы: x*=f(x). Пусть Г - фазовая траектория этой системы, проходящая через точку e принадлежащей G; если f(e)=0, то вектор фазовой скорости касается кривой Г в точке e и представляет собой мгновенную скорость движения изображающей точки системы по траектории Г в момент прохождения положения e принадлежащей Г. Если f(e)=0, то точка e принадлежащая G является положением равновесия. Фазовый переход - физическое явление, происходящее в системах и состояниях в том, что в некоторых состояниях равновесия системы сколь угодно малое воздействие приводит к резкому изменению её свойств: система из одной своей однородной фазы переходит в другую. Математически фазовый переход трактуется как резкое нарушение структуры и свойств гиббсовских распределений, описывающих равновесные состояния системы, при сколь угодно малых изменениях параметров, определяющих равновесие.

Фазовое пространство определяет собой процесс образования в ядре CDC-белка, как следует из описания генов CDC, которое являет собой катализатор клеточного деления. CDC-белок в ядре состоит из последовательности аминокислот. Причём оптические формы изомеров аминокислот CDC-белка кодируются зеркально L, D изомеров. Поскольку лемниската Каменкова определяет собой связь между клеточными филаментами и самими клетками, то выражение Шредингера является волновым дуализмом в процессе митоза клетки. Выражение Шредингера является основой для волнового дуализма между материнской и дочерней клеткой, что позволяет сформировать пул связей.

В процессе жизнедеятельности клетки происходит её деление до предела Хейфлика 52 деления. Основную роль играют CDC-белки, кодируемые генами. Использование платформы OMIM дало следующие результаты:

Ген	Локус	Координаты	Описание
CDC6	17q21.2	17:40,287,879-40,304,657	Общий уровень белка CDC6 /Cdc18 остается неизменным на протяжении всего клеточного цикла. Иммунофлуоресцентный анализ белка, меченного эпитопом, показал, что человеческий CDC6/Cdc18 является ядерным в клетках G1- и цитоплазматическим в клетках S-фазы, что позволяет предположить, что репликация ДНК может регулироваться транслокацией этого белка
CDC20	1p34.2	1:43,358,981-43,363,203	Иммунопреципитация CDC20 (p55CDC) приводила к образованию белковых комплексов с киназной активностью, которая колебалась в течение клеточного цикла. Поскольку p55CDC не имел консервативных доменов протеинкиназы, эта активность должна быть обусловлена одним или несколькими ассоциированными белками в иммунном комплексе. Самые высокие уровни активности протеинкиназы наблюдались при использовании альфа-казеина и основного белка миелина в качестве субстратов и демонстрировали паттерн активности, отличный от того, который описан для известных циклин-зависимых киназ клеточного деления.
CDC7	1p22.1	1:91,500,851-91,525,764	Протеинкиназа Cdc7 необходима для перехода G1/S и инициации репликации ДНК во время цикла клеточного деления у S. cerevisiae. Hsk1 является гомологом Cdc7 S. pombe. Путем поиска в базах данных EST последовательностей, сходных с последовательностями Cdc7 и Hsk1
CDC14A	1p21.2	1:100,345,001-100,520,277	У S. cerevisiae ген cdc14 необходим для прогрессирования клеточного цикла. Анализ точки действия cdc14 позволяет предположить, что белок действует при позднем делении ядра и может играть определенную роль в подготовке к репликации ДНК во время последующего клеточного цикла.
CDC14B	9q22.32-q22.33	9:96,490,939-96,619,843	Путем скрининга библиотеки сердца человека с частичной кДНК CDC14A, Li etal. (1997) идентифицировали кДНК, кодирующие CDC14B. Предсказанный 454-аминокислотный белок CDC14B на 85% идентичен белку CDC14A. Оба белка содержат белок-тирозинфосфатазный домен.
CDC16	13q34	13:114,234,897-114,272,723	CDC16 является 1 из нескольких субъединиц комплекса, способствующего анафазе (APC), который функционирует при переходе от метафазы к анафазе клеточного цикла и регулируется контрольными белками веретена. APC представляет собой убиквитинлигазу E3, которая нацелена на регуляторные белки клеточного цикла для деградации протеасомой, тем самым позволяя прогрессировать в течение клеточного цикла (резюме Йоргенсена и др., 2001).
CDC26	9q32	9:113,266-992-113,275,572	CDC26 является субъединицей комплекса, способствующего анафазе (APC), или циклосомы. APC - это регулируемая клеточным циклом убиквитин-белковая лигаза, которая регулирует важные события в митозе, такие как инициация анафазы и выход из телофазы (Gmachletal., 2000).
CDC73	1q31.2	1:193,122,031-193,254,815	Единственный локус, ассоциированный с гиперпаратиреозом-2 (HRPT2, HPT-JT; 145001), был нанесен на карту в области 15 см в пределах 1q24-q32. Карптен и соавт. (2002) дополнительно уточнили эту область до критического интервала 12 см путем генотипирования у 26 пораженных видов и идентифицировали ген HRPT2 (CDC73), используя позиционный подход-кандидат. Открытая рамка считывания HRPT2 из 1596 нуклеотидов кодирует белок из 531 аминокислоты. Нозерн-блот-анализ выявил транскрипт объемом 2,7 кб, экспрессируемый на различных уровнях во всех исследованных тканях. HRPT2 и кодируемый им белок, который они назвали парафибромин, эволюционно консервативны; человеческий парафибромин имеет 54% и 25% идентичности с ортологами D. melanogaster и C. elegans соответственно.
CDC40	6q21	6:110,180,427-110,232,232	Путем поиска в базах данных последовательностей гомологов дрожжевых Prp16 и Prp17, которые участвуют в каталитической стадии II, с последующей ПЦР, Чжоу и Рид (1998) выделили кДНК, кодирующие человеческие PRP16 (605584) и PRP17. Выведенный 579-аминокислотный белок PRP17, на 36% идентичный дрожжевой последовательности, содержит 7 потенциальных C-концевых WD-повторов, которые функционируют в межбелковых взаимодействиях.

Логическое рассуждение о принципах лемнискаты Каменкова имеет функцию поведения области рецепторов и конформационных гранул памяти ядра клетки, активирование которых афферентным сигналом центральной нервной системы приводит к увеличению электронно-протонных пар атомов водорода.

Электронодонорно-акцепторные взаимодействия и Н-связь относятся к так называемым специфическим межмолекулярным взаимодействиям. Их энергии обычно невелики по сравнению с энергией химических связей (~100 ккал/моль), для нейтральных молекул в основном электронном состоянии она составляет всего 3-5 ккал/моль. Первый тип специфических взаимодействий связан с перекрыванием электронных оболочек молекул (граничных орбиталей) и в основном электронном состоянии характеризуется небольшим смещением электронной плотности от молекулы-донора электрона к молекуле-акцептору электрона. Под действием термо-, электро- или фотовозбуждения при достаточной энергии ЭДА комплексы могут перейти в электронно-возбужденное состояние, в котором от молекулы-донора к молекуле-акцептору переносится уже не малая доля электронной плотности, а целый электрон.

Литературные данные взаимного влияния комплексов с переносом заряда и Н-связи не обобщены и сами по себе не дают оснований для каких-либо далеко идущих заключений. Отсутствуют попытки оценить это влияние на количественном уровне, что могло бы дать предсказательную силу рассуждениям о роли водородной связи в процессах переноса электрона.

В связи с этим принципиальное значение имело экспериментальное обнаружение и теоретическое обоснование электронно-протонного эффекта, который устанавливает фундаментальную связь между ЭДА и протонодонорно-акцепторными (ПДА) взаимодействиями молекул. Спектральным проявлением эффекта является значительное (до 1.5 эВ и более) понижение энергии возбужденных уровней ЭДА комплекса при образовании Н-связи. Данный эффект лежит в основе физических явлений, таких как тушение люминесценции с водородной связью или парамагнетизм соединений с водородной связью, в химии он определяет протекание разнообразных и многочисленных реакций, связанных с переносом электрона и протона (суммарно атома водорода).

Вышеизложенное означает, что межмолекулярные взаимодействия электронно-протонного эффекта для индуцированного проявления CDC-белка, как основного механизма клеточного деления, имеют место. Кроме того, при нормализации протонных эффектов через омега-спектр для органогенов с энергией ионизации до 15эВ происходит цикл с наибольшей полнотой митоза клетки.