УДК 616.15
мезенхимальные стромальные клетки при апластической анемии, гемобластозах и негематологических опухолях
Наталья Левоновна Вартанян1, Станислав Семенович Бессмельцев2, Наталья Юрьевна Семенова2, Виктор Иванович Ругаль2
1 ФГБУ Российский научный центр радиологии и хирургических технологий Минздрава России
197758 г. Санкт-Петербург, Песочный, ул. Ленинградская, 70
2 ФГБУ Российский НИИ гематологии и трансфузиологии ФМБА России
191024, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Советская, 16
В обзоре проанализированы результаты изучения мезенхимальных стромальных клеток (МСК) при апластической анемии (АА), гемобластозах и негематологических опухолях. Приведены данные, свидетельствующие о вовлечении гемопоэтической ниши в патологический процесс при АА и гемобластозах, а также факты, подтверждающие, что элементы микроокружения могут быть первопричиной возникновения гематологических заболеваний. Проведен анализ результатов изучения влияния МСК на рост и метастазирование опухолей, отмечена противоречивость полученных данных. Показано, что МСК могут оказывать как стимулирующий, так и ингибирующий эффект, обсуждаются возможные механизмы, лежащие в основе этих процессов. Делается вывод, что более глубокое понимание биологии МСК и их роли в возникновении и прогрессировании различных патологических состояний может стать основой для разработки новых программ лечения гематологических и онкологических заболеваний.
Ключевые слова: мезенхимальные стромальные клетки, апластическая анемия, гемобластозы, канцерогенез, гемопоэтическая ниша, строма костного мозга.
Список литературы
1. Бессмельцев С.С. Множественная миелома (патогенез, клиника, диагностика, дифференциальный диагноз). Часть 1 // Клин. онкогематология. 2013. 6. (3). 237–58.
2. Герасимова Л.П., Дризе Н.И., Лубкова О.Н. и др. Нарушение стромального микроокружения у больных с различными заболеваниями системы крови // Гематол. трансфузиология. 2008. 53. (5). 59–62.
3. Ругаль В.И., Пономаренко В.М., Абдулкадыров К.М. Структурные особенности кроветворного микроокружения при тяжелой апластической анемии // Мед. акад. журн. 2004. 4. (1). 36–41.
4. Чертков И.Л., Гуревич О.А. Стволовая кроветворная клетка и ее микроокружение. М.: Медицина, 1984.
5. Шевела Е.Я., Кулагин А.Д., Тихонова М.А. и др. Апластическая анемия: фенотип и функции мезенхимальных стромальных клеток костного мозга // Гематол. трансфузиология. 2010. 55. (6). 14–21.
6. Шевела Е.Я., Петровский Я.Л., Курганова Е.В. и др. Характеристика мезенхимальных стромальных клеток костного мозга у больных гемабластозами // Гематол. трансфузиология. 2008. 53. (2). 32–37.
7. Attasi Y., Mowla S.J., Ziaee S.A. et al. Oct-4, an embryonic stem cell marker, is highly expressed in bladder cancer // Int. J. Cancer. 2007. 120. 1598–1602.
8. Bacigalupo A., Valle M., Podestà M. et al. T-cell suppression mediated by mesenchymal stem cells is deficient in patients with severe aplastic anemia // Exp. Hematol. 2005. 33. (7). 819–827.
9. Bergfeld S.A., DeClerck Y.A. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells and the tumor microenvironment // Cancer Metastasis Rev. 2010. 29. 249–261.
10. Blau O., Hofmann W.K., Baldus C.D. et al. Chromosomal aberrations in bone marrow mesenchymalstroma cells from patients with myelodysplastic syndrome and acute myeloblasticleukemia // Exp. Hematol. 2007. 35. (2). 221–229.
11. Campioni D., Bardi M.A., Cavazzini F. et al. Cytogenetic and molecular cytogenetic profile of bone marrow-derived mesenchymal stromal cells in chronic and acute lymphoproliferative disorders // Ann. Hematol. 2012. 91. (10). 1563–1577.
12. Campioni D., Lanza F., Moretti S. et al. Functional and immunophenotypic characteristics of isolated CD105(+) and fibroblast(+) stromal cells from AML: implications for their plasticity along endothelial lineage // Cytotherapy. 2003. 5. (1). 66–79.
13. Campioni D., Moretti S., Ferrari L. et al. Immunophenotypic heterogeneity of bone marrow-derived mesenchymal stromal cells from patients with hematologic disorders: correlation with bone marrow microenvironment // Haematologica. 2006. 91. (3). 364–368.
14. Carlo-Stella C., Tabilio A., Regazzi E. et al. Effect of chemotherapy for acute myelogenous leukemia on hematopoietic and fibroblast marrow progenitors // Bone Marrow Transplant. 1997. 20. (6). 465–471.
15. Chiou S.H., Yu C.C., Huang C.Y. et al. Positive correlations of Oct-4 and Nanog in oral cancer stem-like cells and high-grade oral squamous cell carcinoma // Clin. Cancer Res. 2008. 14. 4085–4095.
16. Flores-Figueroa E., Arana-Trejo R.M., Gutiérrez-Espíndola G. et al. Mesenchymal stem cells in myelodysplastic syndromes: phenotypic and cytogenetic characterization // Leuk. Res. 2005. 29. (2). 215–224.
17. Flores-Figueroa E., Varma S., Montgomery K. et al. Distinctive contact between CD34+ hematopoietic progenitors and CXCL12+ CD271+ mesenchymal stromal cells in benign and myelodysplastic bone marrow // Lab. Invest. 2012. 92. (9). 1330–1341.
18. Garayoa M., Garcia J.L., Santamaria C. et al. Mesenchymal stem cells from multiple myeloma patients display distinct genomic profile as compared with those from normal donors // Leukemia. 2009. 23. (8). 1515–1527.
19. Geyh S., Oz S., Cadeddu R.P. et al. Insufficient stromal support in MDS results from molecular and functional deficits of mesenchymal stromal cells // Leukemia. 2013. 27. (9). 1841–1851.
20. Gibbs C.P., Kukekov V.G., Reith J.D. et al. Stem-like cells in bone sarcomas: implications for tumorigenesis // Neoplasia. 2005. 7. 967–976.
21. Hall B., Andreeff M., Marini F. The participation of mesenchymal stem cells in tumor stroma formation and their application as targeted-gene delivery vehicles // Handb. Exp. Pharmacol. 2007. 180. 263–283.
22. Ho I.A., Toh H.C., Ng W.H. et al. Human bone marrow-derived mesenchymal stem cells suppress human glioma growth through inhibition of angiogenesis // Stem Cells. 2013. 31. (1). 146–155.
23. Hu J., Zhou Z., Shi Sh. et al. Mesenchymal stem-like cells isolated from human esophageal carcinoma and adjacent non-cancerous tissues // Oncology Letters. 2013. 5. 179–184.
24. Karnoub A.E., Dash A.B., Vo A.P. et al. Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis // Nature. 2007. 449. 557–563.
25. Ke C.C., Liu R.S., Suetsugu A. et al. In vivo fluorescence imaging reveals the promotion of mammary tumorigenesis by mesenchymal stromal cells // PLoS. One. 2013. 8. (7). ID e69658.
26. Khakoo A.Y., Pati S., Anderson S.A. et al. Human mesenchymal stem cells exert potent antitumorigenic effects in a model of Kaposi’s sarcoma // J. Exp. Med. 2006. 203. 1235–1247.
27. Kidd S., Spaeth E., Dembinski J.L. et al. Direct evidence of mesenchymal stem cell tropism for tumor and wounding microenvironments using in vivo bioluminescent imaging // Stem Cells. 2009. 27. 2614–2623.
28. Kidd S., Spaeth E., Watson K. et al. Origins of the tumor microenvironment: quantitative assessment of adipose-derived and bone marrow-derived stroma // PLoS. One. 2012. 7. (2). ID e30563.
29. Kim J.H., Yoon S.Y., Kim C.N. et al. The Bmi-1 oncoprotein is overexpressed in human colorectal cancer and correlates with the reduced p16INK4a/p14ARF proteins // Cancer Lett. 2004. 203. 217–224.
30. Klopp A.H., Zhang Y., Solley T. et al. Omental adipose tissue-derived stromal cells promote vascularization and growth of endometrial tumors // Clin. Cancer Res. 2012. 18. (3). 771–782.
31. Kojima S., Matsuyama T., Kodera Y. Plasma levels and production of soluble stem cell factor by marrow stromal cells in patients with aplastic anaemia // Br. J. Haematol. 1997. 99. (2). 440–446.
32. Laine S.K., Hentunen T., Laitala-Leinonen T. Do microRNAs regulate bone marrow stem cell niche physiology? // Gene. 2012. 497. (1). 1–9.
33. Lechman E.R., Gentner B., van Galen P. et al. Attenuation of miR-126 activity expands HSC in vivo without exhaustion // Cell Stem Cell. 2012. 11. 799–811.
34. Lin R., Wang S., Zhao R.C. Exosomes from human adipose-derived mesenchymal stem cells promote migration through Wnt signaling pathway in a breast cancer cell model // Mol. Cell Biochem. 2013. 383. 13–20.
35. Lin T.M., Chang H.W., Wang K.H. et al. Isolation and identification of mesenchymal stem cells from human lipoma tissue // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007. 361. 883–889.
36. Liu L.H., Chen H., Chen B. et al. Immuno-suppressive effects on T cells mediated by mesenchymal stem cells from patients with myelodysplastic syndrome // Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2008. 16. (2). 299–304.
37. Lopez-Villar O., Garcia J.L., Sanchez-Guijo F.M. et al. Both expanded and uncultured mesenchymal stem cells from MDS patients are genomically abnormal, showing a specific genetic profile for the 5q-syndrome // Leukemia. 2009. 23. (4). 664–672.
38. Maeda K., Chung Y.S., Ogawa Y. et al. Prognostic value of vascular endothelial growth factor expression in gastric carcinoma // Cancer. 1996. 77. 858–863.
39. McLean K., Gong Y., Choi Y. et al. Human ovarian carcinoma–associated mesenchymal stem cells regulate cancer stem cells and tumorigenesis via altered BMP production // J. Clin. Invest. 2011. 121. (8). 3206–3219.
40. Mishra P.J., Mishra P.J., Humeniuk R. et al. Carcinoma-associated fibroblast-like differentiation of human mesenchymal stem cells // Cancer Res. 2008. 68. 4331–4339.
41. Natsu K., Ochi M., Mochizuki Y. et al. Allogeneic bone marrow-derived mesenchymal stromal cells promote the regeneration of injured skeletal muscle without differentiation into myofibers // Tissue Eng. 2004. 10. 093–1112.
42. Qiao L., Xu Z., Zhao T. et al. Suppression of tumorigenesis by human mesenchymal stem cells in a hepatoma model // Cell Res. 2008. 18. 500–507.
43. Raaijmakers M., Mukherjee S., Guo S.h. et al. Bone progenitor dysfunction induces myelodysplasia and leukemia // Nature. 2010. 464. (7290). 852–857.
44. Rajantie I., Ilmonen M., Alminaite A. et al. Adult bone marrow-derived cells recruited during angiogenesis comprise precursors for periendothelial vascular mural cells // Blood. 2004. 104. 2084–2086.
45. Rappa G., Mercapide J., Lorico A. Spontaneous formation of tumorigenic hybrids between breast cancer and multipotent stromal cells is a source of tumor heterogeneity // Am. J. Pathol. 2012. 180. 2504-2515.
46. Roccaro A.M., Sacco A., Maiso P. et al. BM mesenchymal stromal cell-derived exosomes facilitate multiple myeloma // J. Clin. Invest. 2013. 123. (4). 1542–1555.
47. Roela R.A., Carraro D.M., Brentani H.P. et al. Gene stage-specific expression in the microenvironment of pediatric myelodysplasticsyndromes // Leuk. Res. 2007. 31. (5). 579–589.
48. Rojas M., Xu J., Woods C.R et al. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells in repair of the injured lung // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2005. 33. 145–152.
49. Schofield R. The relationship between the spleen colony-forming cell and the haemopoietic stem cell // Blood Cells. 1978. 4. 7–25.
50. Sekiya I., Larson B.L., Smith J.R. et al. Expansion of human adult stem cells from bone marrow stroma: conditions that maximize the yields of early progenitors and evaluate their quality // Stem Cells. 2002. 20. (6). 530–541.
51. Shalapour S., Eckert C., Seeger K. et al. Leukemia-associated genetic aberrations in mesenchymal stem cells of children with acute lymphoblastic leukemia // J. Mol. Med. (Berl). 2010. 88. (3). 249–265.
52. Shinagawa K., Kitadai Y., Tanaka M. et al. Mesenchymal stem cells enhance growth and metastasis of colon cancer // Int. J. Cancer. 2010. 127. 2323–2333.
53. Spaeth E.L., Dembinski J.L., Sasser A.K. et al. Mesenchymal stem cell transition to tumor-associated fibroblasts contributes to fibrovascular network expansion and tumor progression // PLoS. One. 2009. 4. ID e4992.
54. Sun X., Cai H., Qian H. et al. Mesenchymal stem cells isolated from human uterine cervix cancer tissues // Cell Biol. Int. 2011. 35. 119–123.
55. Takanami I., Tanaka F., Hashizume T., Kodaira S. Vascular endothelial growth factor and its receptor correlate with angiogenesis and survival in pulmonary adenocarcinoma // Anticancer Res. 1997. 17. 2811–2814.
56. Walkley C.R., Olsen G.H., Dworkin S. et al. A microenvironment-induced myeloproliferative syndrome caused by retinoic acid receptor gamma deficiency // Cell. 2007. 129. (6). 1097–1110.
57. Wang H., Pan K., Zhang H.K. et al. Increased polycomb-group oncogene Bmi-1 expression correlates with poor prognosis in hepatocellular carcinoma // J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2008. 134. 535–541.
58. Wang Z., Tang X., Xu W. et al. The different immunoregulatory functions on dendritic cells between mesenchymal stem cells derived from bone marrow of patients with low-risk or high-risk myelodysplastic syndromes // PLoS. One. 2013. 8. (3). ID e57470.
59. Wu Y., Yu J., Zhang L. et al. Hematopoiesis support of mesenchymal stem cells in children with aplastic anemia // Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2008. 10. (4). 455–459.
60. Xu X., Zhang X., Wang S. et al. Isolation and comparison of mesenchymal stem-like cells from human gastric cancer and adjacent non-cancerous tissues // Cancer Res. Clin. Oncol. 2011. 137. 495–504.
61. Yang S.M., Lu S.F., Fei X.M. et al. Change of cytokine expressions on bone marrow mesenchymal stem cells in patients with bone marrow failure syndromes and its significance // Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2010. 18. (6). 1560–1563.
62. Zhao Z.G., Liang Y., Li K. et al. Phenotypic and functional comparison of mesenchymal stem cells derived from the bone marrow of normal adults and patients with hematologic malignant diseases // Stem Cells Dev. 2007. 16. (4). 637–648.
63. Zhao Z.G., Sun L., Wang X.F. et al. Immunomodulatory effects of mesenchymal stem cells derived from the bone marrow in acute leukemia patients // Zhonghua Zhong Liu Za Zhi. 2011. 33. (2). 05–109.
64. Zhao Z., Wang Z., Li Q. et al. The different immunoregulatory functions of mesenchymal stem cells in patients with low-risk or high-risk myelodysplastic syndromes // PLoS. One. 2012. 7. (9). ID e45675.
65. Zhang T., Lee Y.W., Rui Y.F. et al. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells promote growth and angiogenesis of breast and prostate tumors // Stem Cell Res. Ther. 2013. 4. (3). ID PMC3707041.
66. Zhang Y.Z., Zhao D.D., Han X.P et al. In vitro study of biological characteristics of mesenchymal stem cells in patients with low-risk myelodysplasticsyndrome // Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2008. 16. (4). 813–818.
Вартанян Н.Л. – к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории гибридомной технологии, e-mail: nvartanian@mail.ru
Бессмельцев С.С. – д.м.н., проф., зам. директора по научно-исследовательской работе, e-mail: bsshem@hotmail.com
Семенова Н.Ю. – биолог, младший научный сотрудник лаборатории по изучению лейкозов, e-mail: bloodscience@mail.ru
Ругаль В.И. – д.м.н., проф., руководитель лаборатории по изучению лейкозов
Поделитесь с Вашими друзьями: |