Wykorzystanie tkanki tłuszczowej jako źródła
mezenchymalnych komórek macierzystych

Use of adipose tissue as a source of mesenchymal stem
cells

Katarzyna Jezierska-Woźniak

1

, Dorota Nosarzewska

1

, Anna Tutas

1

,

Anita Mikołajczyk

1

, Michał Okliński

1

, Marek Kajetan Jurkowski

2

1

Zakład Neurobiologii i Anatomii Człowieka, Katedra Neurologii i Neurochirurgii, Wydział Nauk Medycznych,

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

2

Zakład Medycyny Nuklearnej i Endokrynologii Onkologicznej, Instytut Onkologii, Odział w Gliwicach

Streszczenie

Możliwościwykorzystaniakomórekmacierzystychwmedycynieregeneracyjnejiterapiigenowej

wydająsięogromne.Pozwalanatoichzdolnośćdopotencjalnienieograniczonejliczbypodzia-

łóworazdoróżnicowaniawwieleliniikomórkowych.Winżynieriitkanekpochodzeniamezo-

dermalnegoichnajlepiejpoznanymźródłemjestszpikkostny.Jednakmetodypobieraniaszpiku

kostnegoczęstowymagająrdzeniowegolubcałkowitegoznieczulenia,anajwiększąwadąjest

niewielkaliczbaotrzymanychkomórekmezenchymalnych,około1na10

5

adherentnychkomó-

rekłącznotkankowo-naczyniowegozrębu.Alternatywnymźródłemmezenchymalnychkomórek

macierzystychzrębu,opróczszpikukostnego,okostnej,tkankimięśniowejczybłonystawowej,

wydajesiętkankatłuszczowa.Podobniejakszpikkostnymapochodzeniemezodermalneiza-

wieraheterogennąpopulacjękomórekzrębu,adodatkowymjejatutemjestdostępnośćiobfitość.

Tkankatłuszczowapokrywarozległyobszarnaszegociała.Odgrywaznaczącąrolęprzechowując

energiędlapotrzeborganizmu,atakżeimmunomodulującą,poprzezwydzielanielicznychczą-

steczekzwanychadipokinami.Tkankitłuszczowezazwyczajpozyskujesiępodczasoperacjichi-

rurgicznychokolicbrzuchaplanowanychilaparoskopowychlubliposukcji.Komórkizrębuizo-

lowaneztkankitłuszczowejwykazująwielewspólnychcech,włączajączdolnośćadherencjido

plastiku,tworzenieformprzypominającychkoloniefibroblastów,dużązdolnośćproliferacjioraz

zdolnośćdoróżnicowaniawadipocyty,chondrocyty,mioblastyiosteoblasty,aprzedewszyst-

kimekspresjęwieluwspólnychantygenówpowierzchniowych.Niedawnebadaniawykazujątak-

żeichzdolnośćdotworzeniaformpochodzącychzinnychlistkówzarodkowych,naprzykładpo-

chodzącychzektodermyneuronów.Celempracyjestprzedstawieniemożliwościwykorzystania

tkankitłuszczowejjakoźródłamezenchymalnychkomórekmacierzystych,napodstawiedotych-

czasopublikowanychwynikówbadań.

Słowa kluczowe:

mezenchymalne komórki macierzyste • tkanka tłuszczowa • szpik kostny • medycyna
regeneracyjna

Summary

Enormousexpectationsareassociatedwithstemcellswithregardtocelltherapyandtissueen-

gineering.Stemcellshaveunlimitedpotentialforself-renewalanddevelopintovariouscellty-

pes.Forthemesodermaltissueengineeringsuchasourceofcellsisthebonemarrowstroma.

However,isolationofthebonemarrowrequiresgeneralorspinalanesthesiaandyieldslownumber

Received: 2010.03.16
Accepted: 2010.06.23
Published: 2010.07.27

326

Review

www.

phmd

.pl

® Postepy Hig Med Dosw (online), 2010; 64: 326-332

e-ISSN 1732-2693

- - - - -

W

stęp

Możliwościwykorzystaniakomórekmacierzystychwme-

dycynieregeneracyjnejiterapiigenowejwydająsięogrom-

ne.Pozwalanatoichzdolnośćdopotencjalnienieogra-

niczonejliczbypodziałóworazdoróżnicowaniawwiele

liniikomórkowych.Pojęciowowystępujądwagłównetypy

komórekmacierzystych–embrionalnekomórkimacierzy-

ste(embrionalstemcells–ESC)ikomórkimacierzyste

dojrzałychtkanek.ESCcharakteryzujezdolnośćdototi-

potencji(blastomerydzielącejsięzygoty),cooznacza,że

mogąsięróżnicowaćdokażdegotypukomórek,łącznie

zkomórkamitworzącymiłożysko[8]lubpluripotencji(ko-

mórkiblastocysty)–dająpoczątekkażdemutypowikomó-

rekdorosłegoorganizmu,zwyjątkiemkomórekłożyska

[32,34].Jednakmimoodwoływaniasiędoichogromnych

możliwości,praktycznewykorzystanieESCjestograniczo-

nezpowodupotencjalnychproblemówregulacjikomórko-

wych,etycznychiregulacjiprawnych.Wodróżnieniuod

nichkomórkimacierzystedojrzałychtkaneksąimmuno-

kompatybilneiniepodlegająetycznymrozważaniom[51].

Komórkiteutrzymująszerokipotencjałróżnicowania,ale

ichpotencjałrozwojowyjestbardziejograniczonyniżko-

mórekembrionalnych.Początkowouważano,żezdolność

różnicowaniajestograniczonadotkanki,zktórejpocho-

dzą(unipotencja).Ostatniebadaniajednakdowodzą,że

mogąsięróżnicowaćwkomórkiotymsamympochodze-

niuembrionalnym(multipotencja),awodpowiednichwa-

runkachwykazywaćtakżecharakterpluripotentny(ryc.1).

s

zpik

kostny

jako

źródło

mezenchymalnych

komórek

macierzystych

Winżynieriitkanekpochodzeniamezodermalnegoichnaj-

lepiejpoznanymźródłemjestszpikkostny.Ludzkiszpik

kostnypowstajezmezodermyiobejmujepopulacjehema-

topoetycznychkomórekmacierzystychorazpopulacjęko-

mórekmezenchymalnegozrębu[15,16,33,45].Mechanizmy

proliferacjiidyferencjacjihematopoetycznychkomórekma-

cierzystychsądokładniepoznane,natomiastwciążniewie-

lewiadomoozrębie.Zrąbszpikukostnego,zarównoludz-

ki,jakizwierzęcy,jestniezwykleheterogennywswoim

składzie.Zawierawieleróżnegorodzajupopulacjikomó-

rek,włączającpopulacjękomórekmacierzystych,zwaną

mezenchymalną(mesenchymalstemcells–MSC)lubpo-

pulacjąkomórekzrębu[5].

Metodypobieraniaszpikukostnegoczęstowymagająrdze-

niowegolubcałkowitegoznieczulenia,anajwiększąich

wadąjestniewielkaliczbaotrzymanychkomórekmezen-

chymalnych,około1na10

5

adherentnychkomórekłącz-

notkankowo-naczyniowegozrębu.Zpraktycznegopunk-

tuwidzenia,małaliczbakomórekpowodujekonieczność

hodowliex vivo,byosiągnąćklinicznieodpowiedniąich

liczbę.Tozkoleiwymagastosowaniaodpowiedniodo-

branychsurowic,byosiągnąćwzrostkomórek,bezutraty

ichzdolnościdoróżnicowania.Jesttoniezwykleczaso-

chłonne,drogieiznaczniepodnosiryzykokontaminacji

orazichśmierci.

Komórkizrębuizolowaneztkanekpochodzeniamezoder-

malnegowykazująwielewspólnychcech,włączajączdol-

nośćadherencjidoplastiku,tworzenieformprzypominają-

cychkoloniefibroblastów,dużązdolnośćproliferacjioraz

zdolnośćdoróżnicowaniawadipocyty,chondrocyty,mio-

blastyiosteoblasty,aprzedewszystkimekspresjęwielu

wspólnychantygenówpowierzchniowych[51].Ostatnie

badaniawykazujątakżeichzdolnośćdotworzeniaform

pochodzącychzinnychlistkówzarodkowych,naprzykład

pochodzącychzektodermyneuronów.Wydajesięwięc,że

ofmesodermalstemcells(MSCs)uponprocessing(1MSCper10

5

adherentstromalcells).Anal-

ternativesourceofautologousstemcellsseemstobe,apartfrombonemarrow:periosteum,mu-

sculartissueorsynovialmembraneandadiposetissue.Theadiposetissueisderivedfromtheem-

bryonicmesenchyme,containsalargenumberofstromalstemcellsandisrelativelyeasytoobtain

inlargequantities.Itcoversawidespreadareaofhumanbody,andcanbeclassifiedaswhiteand

brownadiposetissueintermsoflocationandfunction.Specimensoftheadiposetissueareusual-

lyobtainedfromelective,laparoscopicorliposuctionsurgeries.Stromalstemcells,isolatedfrom

thistissue,exhibitcharacteristicscommontomesodermaltissues,including:adherencetoplastic,

formationoffibroblastic-likecolonies,extensiveproliferativecapacity,abilitytodifferentiateinto

severalmesodermallineages(includingbone,cartilage,muscleandfat),andexpressionofseve-

ralcommoncellsurfaceantigens.Recentevidencesuggestthatthesecellscanalsoformnon-me-

sodermaltissues–neuron-likecells.Theaimofthispublicationistodescribetheapplicationof

theadiposetissueasasourceofmesenchymalstemcellsbasedoncurrentliteraturedata.

Key words:

mesenchymal stem cells • adipose tissue • bone marrow • regenerative medicine

Full-text PDF:

http://www.phmd.pl/fulltxt.php?ICID=915330

Word count:

2669

Tables:

—

Figures:

1

References:

51

Adres autorki:

mgr Katarzyna Jezierska-Woźniak Zakład Neurobiologii i Anatomii Człowieka Wydział Nauk Medycznych Uniwersytet

Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, al. Warszawska 30, 10-082 Olsztyn; e-mail: [e-mail]

Jezierska-Woźniak K. i wsp. – Wykorzystanie tkanki tłuszczowej jako źródła…

327

- - - - -

komórkizrębumogąbyćpotencjalnieprzydatnedlame-

dycynyregeneracyjnej[39,40,50].

DotychczasowacharakterystykaMSCbyławdużejmie-

rzeograniczonadokomórekwhodowli,gdziewykorzy-

stujesięichadherencjędoplastikuizdolnośćproliferacji.

Dziejesiętak,ponieważkomórkizrębusąrzadkieidlate-

gotrudnedoizolacjiwliczbiewystarczającejdoanalizy.

Takwięcidealneźródłokomórekmacierzystychpowinno

byćzarównołatwodostępne,ograniczającedominimum

dyskomfortpacjenta,nienaruszającezdolnościkomórek

doróżnicowania,atakżenatylebogate,byniepowodo-

waćzbytnichingerencjiwkulturęhodowli[51].

c

harakterystyka

mezenchymalnych

komórek

macierzystych

tkanki

tłuszczoWej

Alternatywnymźródłemmezenchymalnychkomórekmacie-

rzystychzrębu,opróczokostnej,tkankimięśniowejczybłony

stawowej,wydajesiętkankatłuszczowa.Pokrywaonarozległy

obszarnaszegociała.Odgrywaznaczącąrolęprzechowując

energiędlapotrzeborganizmu,atakżeimmunomodulującą,

przezwydzielanielicznychcząsteczekzwanychadipokina-

mi[42].Wzależnościodjejumiejscowieniaifunkcjiwy-

różniasiężółtąibrunatnątkankętłuszczową.Żółtatkanka

tłuszczowaodpowiadagłówniezamagazynowanieenergii,

atakżewytwarzanietłuszczówiichrozkład.Brunatnatkan-

katłuszczowa,charakterystycznatylkodlassaków,odpowia-

daprzedewszystkimzawytwarzanieciepła[10].

Podobniejakszpikkostny,tkankatłuszczowamapocho-

dzeniemezodermalneizawieraheterogennąpopulację

komórekzrębu,adodatkowymjejatutemjestdostępność

iobfitość.Komórkimacierzystetkankitłuszczowejsto-

sunkowołatworozwijająsięwhodowliipowolisięsta-

rzeją(nawetdo15iwięcejpasaży)[40].Dodatkowoko-

mórkitewreakcjiprzeszczepprzeciwkogospodarzowi

(graft-versus-host–GvH)mogąwykazywaćwłaściwości

immunosupresyjne[48].

Przynajmniejdwazjawiskapotwierdzająistnienietłusz-

czowychkomórekmacierzystych.Pierwszymznichjest

wzrostliczbyadipocytówwwarunkachnadmiaruenergii,

copotwierdzaistnieniekomórekadipogennychoprócztych

ostateczniezróżnicowanych,niemającychzdolnościdopo-

działówkomórkowych[9].Drugimdowodemjestto,żepod

wpływemtiazolidinedionudochodzidopobudzeniarecep-

torówwarunkującychróżnicowanieadipocytów,wzrasta

ekspresjaichgenówmarkerowych,atakżezmniejszasię

tempoproliferacjikomórektłuszczakomięsaka(liposarco-

ma).Oznaczato,żekomórkitłuszczakomięsakapowstają

ztłuszczowychkomórekprogenitorowychimogąpodle-

gaćpóźniejszemuróżnicowaniudoczasu,ażnabiorąosta-

tecznegofenotypuadipocytów[6].

Komórkimacierzystetkankitłuszczowejsąumiejscowio-

newjejpodścielisku,gdziepanująwarunkibeztlenowe.

AktywacjaczynnikaHIF1(hipoxiainducedfactor1)(czyn-

nikindukowanyprzezhipoksję1)podwpływemwarunków

beztlenowychodgrywagłównąrolęwinhibicjipóźniejsze-

goróżnicowaniaipomagautrzymaćkomórkiwstanienie-

zróżnicowanym[26].

Źródłemtkankitłuszczowejsązazwyczajoperacjechirur-

giczneokolicybrzuchalubliposukcje.Podczasinterwen-

cjilaparoskopowychilośćpobranejtkankijestzazwyczaj

niewielka,około5g,zkoleibiopsjapozwalanapobranie

jedynie1-3gtkanki,dodatkowodosyćczęstozanieczysz-

czonejkomórkamikrwi.Częstymmiejscempobrań,zwłasz-

czapodczasoperacjiplastycznych,jestteżokolicasutkowa.

Pozwalanauzyskanienawet100gtkanki,niestetyzawie-

rającejdodatkowotkankęgruczołową.Wzwiązkuztym

ilośćuzyskanychkomórekzależywznacznymstopniuod

miejsca,zktóregotkankazostałapobrana.Wprzypadku

tkankisutkawydajnośćwynosiokoło300tys.komórekna

gramtkanki,awprzypadkutkankiokolicybrzuchanawet

700tys.zgramatkanki[14,43].

Pierwszemetodyizolacjikomórekztkankitłuszczowejopra-

cowalijużwlatach60.ubiegłegostuleciaRodbelliJones

[36,37].Homogenizowalioniszczurzytłuszcz,usuwaliko-

mórkihematopoetyczne,aotrzymanefragmentyinkubowali

wroztworzekolagenazy,poczymwirowali,bymócoddzie-

lićunoszącesiędojrzałeadipocytyodosaduSVF(stromal

okres do blastuli

6-tygodniowy zarodek

Embrionalne

komórki macierzyste

(ES – embryonic stem cells)

(GE – embryonic germ stem cells)

Zarodkowe

komórki macierzyste

Komórki macierzyste

tkanek płodowych

Komórki macierzyste krwi pępowinowej

Dorosły

Komórki macierzyste

dojrzałych tkanek

Niemowlę

Płód

totipotentne

pluripotentne

pluripotentne

multipotentne

pluripotentne

pluripotentne

multipotentne

multipotentne

pluripotentne

Ryc. 1. Pochodzenie i charakter ludzkich komórek macierzystych

Postepy Hig Med Dosw (online), 2010; tom 64: 326-332

328

- - - - -

vascularfraction).FrakcjaSVFwykazującasiędużąhete-

rogennością,zawieraopróczkomórekmacierzystychtakże

krążącekomórkikrwi,fibroblasty,pericyty,komórkiśród-

błonka.Końcowymetapembyłowydzielenieztejfrakcji

komórekmacierzystych,wykorzystującichnaturalnązdol-

nośćadherencjidoplastiku[36,37].Procedurataulegała

zmianomwrazzrozwojemoperacjiliposukcji.Chirurdzy,

używająckaniulissących,zasysajątkankębezpośredniodo

roztworuzawierającegoanestetyki/lubepinefrynę.Pozwala

tonauzyskiwanierozdrobnionychfragmentów,których

wielkośćzależyodśrednicyużytejkaniuli.Operacjelipo-

sukcjisądobrzetolerowaneiniosąniewielkieryzykopo-

wikłań,około0,1%[20].Pobieranietkankitymsposobem

niemabezpośredniegowpływunaprzeżywalnośćkomórek

(98–100%przeżywalności).Zkoleiwykorzystanieultradź-

więkówdopobraniatkanki,zmniejszaliczbęuzyskanych

komórek,atakżeobniżaichzdolnośćdoproliferacji[32].

Bynazwaćpopulacjękomórekmacierzystychizolowaną

ztkankitłuszczowejpotrawieniukolagenaząstworzono

wielenazw.DonajczęściejużywanychnależąASCs–adi-

pose-derivedstem/stromalcells,ADAS–adiposederived

adultstem,ADSC–adiposederivedstromacells,ASC

–adiposestromacells,AdMSC–adiposemesenchymal

stemcells,lipiblasty,pericyty,pre-adipocyty,czyPLA–

processedlipoaspiratecells.Abyujednolicićnazewnictwo

InternationalFatAppliedTechnologySocietyzdecydowa-

łoprzyjąćtermin„adipose-derivedstemcells”(ASCs)za

właściwydlakomórekmacierzystychtkankitłuszczowej.

PozwalatonaodróżnienieASCsodadherentnychkomó-

rekmacierzystych/komórekprogenitorowychszpikukost-

nego,mezenchymalnychkomórekmacierzystychimultipo-

tentnychmezenchymalnychkomórekzrębu(MSCs)[17].

Bypotwierdzić,czykomórkiotrzymanepotrawieniuko-

lagenaząsąkomórkamimacierzystymi,przeprowadzasię

charakterystykęmolekularnąibiochemiczną.Komórkite

zawierająwielemarkerówantygenowychpodobnychdo

obserwowanychwpopulacjikomórekmezodermalnych.

Indukcjakomórekskutkujeekspresjąlicznych,charakte-

rystycznychdladanejliniigenówibiałek,podobnychdo

tychobserwowanychwindukowanychkomórkachMSC

itychkomórkach,którerozwijająsięwokreślonąlinię[50].

LudzkieASCmająfenotypimmunologicznypodobnydo

komórekmacierzystychszpikukostnego.Markerypo-

wierzchniowewspólnedlakomórekASCikomórekma-

cierzystychzrębuszpikuto:CD9(białkotetraspan),CD10

(neuralnaendopepsydaza),CD13(aminopeptydaza),CD29

(integryna

b1),CD49d(integrynaa4),CD44(receptor

kwasuhialuronowego),CD54(ICAM-1,cząsteczkaad-

hezjimiędzykomórkowej1),CD55(czynnikprzyspiesza-

jącyrozkład),CD59(układdopełniacza),CD71(receptor

transferyny),CD73(ekto-5-nucleotydaza),CD90(Thy-1),

CD105(endoglin),CD106(cząsteczkaadhezjikomórko-

wejnaczyń),CD144(VE-kadheryna),CD146(MUC-18),

CD166(cząsteczkaadhezjikomórekaktywowanalim-

focytami;ALCAM),

aaktynamięśnigładkich,wimen-

tyna,markeryhematopoetyczneCD14,CD31iCD45,

orazVEGFR-2(receptorczynnikawzrostunabłonkana-

czyń)ibiałkaIklasygłównegoukładuzgodnościtkanko-

wejHLA-ABC.Komórkimacierzystetkankitłuszczowej

niezawierająnatomiastmarkerówCD11b(integryna

ab),

CD18(integryna

b2),CD50(ICAM-3,cząsteczkaadhezji

międzykomórkowej3),CD56(NCAM,cząsteczkaadhezji

komóreknerwowych),CD62(selektynaE),CD104(inte-

gryna

a4),CD16(receptorFc)orazbiałkaIIklasygłów-

negoukładuzgodnościtkankowej[13,18,50].

Różniceobserwowanowekspresjidwóchmarkerów–ko-

mórkiASCbyłypozytywnedlaCD49dinegatywnedla

CD106,podczasgdywprzypadkukomórekMSCssytu-

acjaprzedstawiasięodwrotnie.EkspresjęCD106potwier-

dzonowkomórkachzrębuszpikukostnego,gdziefunk-

cjonalniejestzwiązanazhematopoezą.Braktegomarkera

wkomórkachASCjestzgodnyzichlokalizacjąwtkance

niezwiązanejzhematopoezą[50].

Mimoróżnicwmetodachizolacjiiprowadzeniahodowli,

występujedużazgodnośćprzedstawionychwynikówana-

lizowanychmarkerówcharakteryzującychomawianeko-

mórki,aniektórepojawiającesięrozbieżnościwynikają

zmożliwościzmianmarkerówwwynikupasażyiczasu

trwaniahodowli.Podwóchlubwięcejudanychpasażach

nakomórkachASC,ekspresjiulegająmarkerycharakte-

rystycznedlaadhezjiireceptorykomórkowe,enzymypo-

wierzchniowe,białkacytoszkieletuibiałkacharakterystycz-

nedlakomórekzrębu.Bezpośrednieporównaniemiędzy

immunofenotypamiludzkichASCiMSCwykazuje,żesą

onew90%jednakowe[50].

Poziomekspresjimarkerówhematopoetycznychkomórek

macierzystych(CD11,CD14,CD45iCD34)wśródkomó-

rekSVFmalejelubzanikawrazzkolejnymipasażami,co

sugeruje,żeadherencjadoplastikuidalszyrozwójpozwa-

lauzyskaćwzględniehomogennąpopulacjęwporówna-

niuzfrakcjąSVF.Poziomekspresjimarkerówcharaktery-

stycznychdlakomórekzrębu–CD13,CD29,CD44,CD73,

CD90iCD166,jestpoczątkowoniskidlakomórekSVF,

awzrastaznaczącowrazzliczbąpasaży.Markerykomó-

rekśródbłonka–CD31,CD144iVEGFR-2sąobecnena

komórkachSVFinieulegająznaczącymzmianomwcza-

siepasażowania.Natomiastwysokipoziomekspresjigli-

koproteinyCD34występujewśródkomórekSVFiASC

wczasiepoczątkowychpasaży,malejącpodczastrwania

kultury.Glikoproteinataniejestnatomiastobecnawpo-

pulacjikomórekMSC[29].

IdentyfikacjamarkerówpowierzchniowychASCstwarza

możliwośćizolacjipopulacjikomórekmacierzystychbezpo-

średniozheterogennejfrakcjiSVF.Wykorzystujesięwtym

celuzarównocytometrięprzepływową,jakiimmunoma-

gnetycznekulki,zarównodopozytywnej,jakinegatywnej

selekcji.Naprzykładkomórkiprogenitoroweśródbłonka

mogązostaćusunięteprzeznegatywnąselekcjęekspresji

markeraCD31lubcząsteczkiadhezjikomórekśródbłonka

płytekkrwi.Analogiczniepozytywnąselekcjęprzeprowa-

dzasięnaprzykładdlaglikoproteinyCD34,którejobec-

nośćwskazujenawystępowanieASC[17].

z

dolność

różnicoWania

komórek

asc

Wielebadańdowodzi,żekomórkimacierzysteotrzyma-

neztkankitłuszczowejutrzymujązdolnośćdoróżnicowa-

niawkierunkukomórektłuszczowych[17,18,50,51],kost-

nych[11,19,22,49],chrzęstnych[41,51]imięśniowych[38]

orazwykazująogromnypotencjałnaczyniotwórczy[35],

zarównowwarunkachin vitro,jakiin vivo.

Jezierska-Woźniak K. i wsp. – Wykorzystanie tkanki tłuszczowej jako źródła…

329

- - - - -

Chondrogeneza

Różnicowaniewchrząstkęwymagadużejgęstościkultury

(micromass),cozapewniakomórkomodpowiedniąkomuni-

kacjęiprzekazinformacji.Jednymzmodelitakichhodow-

lijesthodowlawmikrogrudkach(micropellets).Takiewa-

runkihodowlinaśladujązagęszczeniepierwotnejchrząstki

podczasrozwojuembrionalnego,prowadzącedowzrostu

interakcjimiędzykomórkamiiwytwarzaniamacierzymię-

dzykomórkowej[46].Kulturajednowarstwowa(monolayer)

prowadzidoutratyfenotypuchrząstkowego,coprzejawia

sięwzrostemekspresjikolagenutypuX,charakterystycz-

negodlaprzerośniętychchondrocytóworazzmniejszeniem

ekspresjicharakterystycznegodlachrząstkikolagenutypu

II.Rozwiązaniemjesthodowlatypuprzestrzennego(3D

–three-dimensional)[25].Takimodelhodowlinaśladuje

stanfizjologicznyworganizmie.Bystworzyćtakiewarunki

stosujesięwielemateriałów,stanowiącychrusztowanie–

sztucznąmacierzmiędzykomórkowądlarozwijającychsię

komórek,m.in.agarozę,alginian,żelatynę,fluoropolime-

ry,PLGA(poly(D,L-lactic-co-glycolicacid))[1,2,4,7,27].

Pożywkahodowliprzyszłychchondrocytówwzbogacona

jesttakżeoinsulinę,TGF-

b,deksametazon,czyaskorbi-

nian[41,51].Istotnadlaprawidłowegorozwojukomórek

wchondrocytyokazujesiętakżeobecnośćtlenuwhodow-

li.Wykazano,żeśrodowiskooobniżonejzawartościtlenu

odgrywaważnąrolęwregulacjiproliferacjiimetabolizmu

ASCpodczasprocesuróżnicowania.Kontrolujączawartość

tlenuwśrodowiskumożemywpływaćnaakumulacjęma-

kromolekułmacierzymiędzykomórkowej.Zarównomała

(5%),jakiduża(20%)zawartośćtlenuwhodowlimoże

zwiększaćwytwarzaniekolagenutypuII,jednak20%stę-

żenietlenupowodujetakżeistotnezwiększeniekoncen-

tracjikolagenutypuX[44].Zkoleizinnychbadańwyni-

ka,żezawartośćtlenuwśrodowiskuwpływahamującona

proceschondrogenezy,przyczym2%tlenuobniżaprze-

biegprocesudużowięcejniż21%[28].

Stwierdzenie,którekomórkiASCczyMSCsąbardziej

wydajnedootrzymywaniachrząstkiwwarunkachin vitro

ciąglepozostajesporne.DeUgarte[12]wrazzzespołem

analizowaliobiepopulacjekomórekotrzymaneodtegosa-

megopacjentaiwykazali,żekomórkitkankitłuszczowej

wykazująpodobnydokomórekMSCpotencjałwchondro-

genezie.ZkoleiwynikipracyzespołuWintera[47]niewy-

kazująistotnychróżnicwzdolnościkomórekASCiMSC

doróżnicowaniawkierunkuchrząstki.Natomiastzprac

zespołówHuanga[21]iWickhama[46]wynikamniejsza

zdolnośćkomórekASCdochondrogenezyniżkomórek

otrzymanychzeszpikukostnego.

Należyjednakpamiętać,żezdolnośćkomórekASCdoróż-

nicowaniawokreśloneliniekomórkowezmieniasięwza-

leżnościodumiejscowieniaanatomicznegotkanki,zktóre-

gozostałypobrane.Komórkiztrzewnejtkankitłuszczowej,

włóknistejbłonymaziowejitłuszczowejtkankimaziowej

dużołatwiejulegająindukcjiwróżneliniekomórkoweniż

komórkizpodskórnejtkankitłuszczowej[30].

Osteogeneza

Komórkimacierzystetkankitłuszczowejróżnicującej

wosteoblastymogłybybyćwykorzystywaneklinicznie

wprzypadkunieprawidłowegozrośnięciasiękościpo

złamaniu,brakuzrostu,czywspomagaćprzeszczeptkan-

kikostnej.Jesttomożliwewobecnościpewnychczynni-

ków.Jednymznich,wspomagającymosteogenezęwwa-

runkachin vitroiwykorzystywanymwwielubadaniach,

jestdeksametazon,chociażjegodokładnymechanizm

działanianiejestjeszczepoznany[17].Zukiwsp.zamiast

niegowykorzystali1,25-dihydroksywitaminęD3[51].

Niezbędnyjestrównieżkwasaskorbinowy,któregofunk-

cjapoleganahydroksylacjikolagenowejprolinyilizyny

orazwzrościesyntezybiałekmacierzykościniezwiąza-

nejzkolagenem,atakże

b-glicerofosforan,któregozna-

czeniejestzasadniczewprocesiewapnieniaimineraliza-

cjisubstancjizewnątrzkomórkowej.Dlategomediumdo

procesuosteogenezyjestuzupełnianepochodnymiaskor-

binianówi

b-glicerofosforanem,deksametazonemlubwi-

taminąD[17,50,51].KomórkiASCmineralizująmacierz

międzykomórkowąiwykazująwzrostekspresjiosteokal-

cynyifosfatazyzasadowej[22].Wtakichwarunkachob-

serwujesięekspresjęgenówibiałekwłaściwychdlafe-

notypuosteoblastów–fosfatazęzasadową,kolagentypu

I,osteospontynę,osteonektynę,osteokalcynę,BMP(bone

morphogeneticproteins)iinne.Takjakwprzypadkuchon-

drogenezy,stosujesięhodowletypu3D,mającezazada-

niestworzyćwarunkiprzestrzennedlaprawidłowejoste-

ogenezy[30,50].

Lipogeneza

LiniaASChodowanawpożywceadipogennej,powodu-

jeekspresjęwielumarkerówwłaściwychdlaadipocytów

iswoistychdlanichwakuoltłuszczowych.Najbardziej

istotnymśrodkiempobudzającymadipogenezę,wydaje

sięinsulinaiglikokortykosteroidy.Pierwszymzetapów

tegoprocesuin vitrojestpobudzenieprzezIGF-1(insuli-

nozależnyczynnikwzrostu1).Wzrostglikokortykoidów,

insulinyikwasówtłuszczowych,zarównowewczesnej,

jakipóźnejfazieróżnicowaniajestistotnydlategopro-

cesu[23].Otrzymanetąmetodąkomórkikliniczniewy-

korzystujesiędowypełnianiaubytkówtkanekmiękkich

pozabiegachchirurgicznych,naprzykładmastektomii[3].

Miogeneza

HodowlaASCwpożywcezawierającej5%surowicękońską

iglikokortykoidydeksametazoni/lubhydrokortyzonskut-

kujeekspresjągenówwłaściwądlamiogenezy–ASMA,

kalponiny,kaldesmonu,SM22,MHC,łańcuchaciężkiej

miozynymięśnigładkichorazfuzjąkomórekiformowa-

niemwielojądrowychmiotubuli.Wykazująonezdolność

dokurczeniasięirozkurczaniapodwpływemkarbacho-

luiatropiny[38].

Zdolność różnicowania komórek ASC w formy

niemezodermalne

Początkowosądzono,żeróżnicowaniekomórekmacierzy-

stychtkankitłuszczowej,mającejpochodzeniemezoder-

malnewkomórkitkanekoinnympochodzeniu,wydajesię

małoprawdopodobne.Jednakindukcjakomórekmacie-

rzystychuzyskanychztkankitłuszczowej,przezdodanie

dopożywkikwasuwalpronowego,butylohydroksyanizo-

lu,insulinyihydrokortyzonu,powodujezmianywmorfo-

logiikomórekwneurony.Poprawie30minutach,około

Postepy Hig Med Dosw (online), 2010; tom 64: 326-332

330

- - - - -

10%komórekprzypominafenotypowokomórkinerwowe.

Ciałakomórekstająsiębardziejkuliste,azupływemcza-

suichwypustkiwytwarzajądrugorzędowerozgałęzienia.

Po3godzinach70%komórekprzybieraopisanyfenotyp,

natomiastdalszaindukcjanieprzynosijużżadnychzna-

czącychzmian[50].Opisanymzmianomtowarzyszyrów-

nieżekspresjamarkerówcharakterystycznychdlatkanki

nerwowej,takichjaknestyna,NSE(neuronspecificenola-

se),białkoswoistedlaneuronów(NeuN),Map2,filamenty

pośrednie,tubulina

b-III,podjednostkaNR1iNR2recep-

toraglutaminianowego,markeroligodendrocytówS-100

iinne.IchobecnośćpotwierdzasięwykorzystującRT-

PCR,metodyimmunohistochemiczneczywesternblot-

ting[39,40].Ponadtokomórkimacierzystetkankitłusz-

czowejwykazujązdolnośćróżnicowaniawkardiomiocyty

ikomórkiśródbłonkanaczyń[17,23].

W

nioski

Wprzyszłościwykorzystaniekomórekmacierzystychpo-

chodzeniamezodermalnegojestwielceprawdopodobne,

jednakdalszyrozwójtejtechnologiiwymagaznalezienia

łatwodostępnegoichźródła.Wprzeciwieństwiedome-

todpobieraniaszpikukostnego,pobraniekomórekmacie-

rzystychztkankitłuszczowejjestdużoprostsze.Pozatym

wtejtkancewystępujeznaczniewięcejmezenchymalnych

komórekmacierzystychniżwszpiku.Autologicznepocho-

dzenietychkomórek,wrazzichmożliwościąróżnicowa-

niawlinieopochodzeniuzarównomezodermalnym,jak

izinnychlistkówzarodkowych,czyniąjedoskonałymma-

teriałemdorozwojuterapiikomórkowej.

p

iśmiennictWo

[1]AwadH.A.,WickhamM.Q.,LeddyH.A.,GimbleJ.M.,GuilakF.:

Chondrogenicdifferentiationofadipose-derivedadultstemcells

inagarose,alginate,andgelatinscaffolds.Biomaterials,2004;25:

3211–3222

[2]BetreH.,OngS.R.,GuilakF.,ChilkotiA.,FermorB.,SettonL.A.:

Chondrocyticdifferentiationofhumanadipose-derivedadultstem

cellsinelastin-likepolypeptide.Biomaterials,2006;27:91–99

[3]BreyE.M.,PatrickC.W.Jr.:Tissueengineeringappliedtoreconstruc-

tivesurgery.IEEEEng.Med.Biol.Mag.,2000;19:122–125

[4]BurksC.A.,BundyK.,FotuhiP.,AltE.:Characterizationof75:25

poly(l-lactide-co-

e-caprolactone)thinfilmsfortheendoluminalde-

liveryofadipose-derivedstemcellstoabdominalaorticaneurysms.

TissueEng.,2006;12:2591–2600

[5]Caplan,A.I.:Mesenchymalstemcells.J.Orthop.Res.,1991;9:641–650
[6]ChenJ.H.,EnloeB.M.,WeybrightP.,CampbellN.,DorfmanD.,

FletcherC.D.,CoryD.G,SingerS.:Biochemicalcorrelatesofthia-

zolidinedione-inducedadipocytedifferentiationbyhigh-resolution

magicanglespinningNMRspectroscopy.Magn.Reson.Med.,2002;

48:602–610

[7]Clavijo-AlvarezJ.A.,RubinJ.P.,BennettJ.,NguyenV.T.,DudasJ.,

UnderwoodC.,MarraK.G.:Anovelperfluoroelastomerseededwith

adipose-derivedstemcellsforsoft-tissuerepair.Plast.Reconstr.Surg.,

2006;118:1132–1142

[8]CogleC.R.,GuthrieS.M.,SandersR.C.,AllenW.L.,ScottE.W.,

PetersenB.E.:Anoverviewofstemcellresearchandregulatoryissu-

es.MayoClin.Proc.,2003;78:993–1003

[9]CorneliusP.,MacDougaldO.A.,LaneM.D.:Regulationofadipocy-

tedevelopment.Annu.Rev.Nutr.,1994;14:99–129

[10]CousinB.,CasteillaL.,DaniC.,MuzzinP.,RevelliJ.P.,PenicaudL.:

Adiposetissuesfromvariousanatomicalsitesarecharacterizedbydif-

ferentpatternsofgeneexpressionandregulation.Biochem.J.,1993;

292:873–876

[11]CuiL.,LiuB.,LiuG.,ZhangW.,CenL.,SunJ.,YinS.,LiuW.,Cao

Y.:Repairofcranialbonedefectswithadiposederivedstemcellsand

coralscaffoldinacaninemodel.Biomaterials2007;28:5477–5486

[12]DeUgarteD.A.,MorizonoK.,ElbarbaryA.,AlfonsoZ.,ZukP.A.,

ZhuM.,DragooJ.L.,AshjianP.,ThomasB.,BenhaimP.,ChenI.,

FraserJ.,HedrickM.H.:Comparisonofmulti-lineagecellsfromhu-

manadiposetissueandbonemarrow.CellsTissuesOrgans,2003;174:

101–109

[13]FestyF.,HoareauL.,Bes-HoutmannS.,PéquinA.M.,GonthierM.P.,

MunstunA.,HoarauJ.J.,CésariM.,RocheR.:Surfaceproteinexpres-

sionbetweenhumanadiposetissue-derivedstromalcellsandmature

adipocytes.Histochem.CellBiol.,2005;124:113–121

[14]FraserJ.K.,ZhuM.,WulurI.,AlfonsoZ.:Adipose-derivedstemcells.

MethodsMol.Biol.,2008;449:59–67

[15]FriedensteinA.J.,ChailakhyanR.K.,LatsinikN.V.,PanasyukA.F.,

Keiliss-BorokI.V.:Stromalcellsresponsiblefortransferringthemi-

croenvironmentofthehematopoietictissues.Cloningin vitroandre-

transplantationin vivo.Transplantation,1974;17:331–340

[16]FriedensteinA.J.,PetrakovaK.V.,KurolesovaA.I.,FrolovaG.P.:

Heterotopicofbonemarrow.Analysisofprecursorcellsforosteoge-

nicandhematopoietictissues.Transplantation,1968;6:230–247

[17]GimbleJ.M.,KatzA.J.,BunnellB.A.:Adipose-derivedstemcellsfor

regenerativemedicine.Circ.Res.,2007;100:1249–1260

[18]GronthosS.,FranklinD.M.,LeddyH.A.,RobeyP.G.,StormsR.W.,

GimbleJ.M.:Surfaceproteincharacterizationofhumanadiposetis-

sue-derivedstromalcells.J.Cell.Physiol.,2001;189:54–63

[19]HicokK.C.,DuLaneyT.V.,ZhouY.S.,HalvorsenY.D.,HittD.C.,

CooperL.F.,GimbleJ.M.:Humanadipose-derivedadultstemcells

produceosteoidin vivo.TissueEng.,2004;10:371–380

[20]HousmanT.S.,LawrenceN.,MellenB.G.,GeorgeM.N.,FilippoJ.S.,

CervenyK.A.,DeMarcoM.,FeldmanS.R.,FleischerA.B.:Thesafe-

tyofliposuction:resultsofanationalsurvey.Dermatol.Surg.,2002;

28:971–978

[21]HuangJ.I.,KazmiN.,DurbhakulaM.M.,HeringT.M.,YooJ.U.,

JohnstoneB.:Chondrogenicpotentialofprogenitorcellsderivedfrom

humanbonemarrowandadiposetissue:apatient-matchedcompari-

son.J.Orthop.Res.,2005;23:1383–1389

[22]ImG.I.,ShinY.W.,LeeK.B.:Doadiposetissue-derivedmesenchy-

malstemcellshavethesameosteogenicandchondrogenicpotential

asbonemarrow-derivedcells?Osteoarthr.Cartil.,2005;13:845–853

[23]JumabayM.,MatsumotoT.,YokoyamaS.,KanoK.,KusumiY.,Masuko

T.,MitsumataM.,SaitoS.,HirayamaA.,MugishimaH.,FukudaN.:

Dedifferentiatedfatcellsconverttocardiomyocytephenotypeandre-

pairinfractedcardiactissueinrats.J.Mol.Cell.Cardiol.,2009;47:

565–575

[24]LeeJ.A.,ParrettB.M.,ConejeroJ.A.,LaserJ.,ChenJ.,KogonA.J.,

NandaD.,GrantR.T.,BreitbartA.S.:Biologicalalchemy:engineering

boneandfatfromfat-derivedstemcells.Ann.Plast.Surg.,2003;50:

610–617

[25]LeongD.T.,KhorW.M.,ChewF.T.,LimT.C.,HutmacherD.W.:

Characterizationofosteogenicallyinducedadiposetissue-derivedpre-

cursorcellsin2-dimensionaland3-dimensionalenvironments.Cells

TissuesOrgans,2006;182:1–11

[26]LinQ.,LeeY.J.,YunZ.:Differentiationarrestbyhypoxia.J.Biol.

Chem.,2006;281:30678–30683

[27]MalafayaP.P.,PedroA.J.,PeterbauerA.,GabrielC.,RedlH.,Reis

R.L.:Chitosanparticlesagglomeratedscaffoldsforcartilageandoste-

ochondraltissueengineeringapproacheswithadiposetissuederived

stemcells.J.Mater.Sci.Mater.Med.,2005;16:1077–1085

[28]MalladiP.,XuY.,ChiouM.,GiacciaA.J.,LongakerM.T.:Effectof

reducedoxygentensiononchondrogenesisandosteogenesisinadi-

pose-derivedmesenchymalcells.Am.J.Physiol.CellPhysiol.,2006;

290:C1139–C1146

[29]MitchellJ.B.,McIntoshK.,ZvonicS.,GarretS.,FloydZ.E.,Kloster

A.,DiHalvorsenY.,StormsR.W.,GohB.,KilroyG.,WuX.,Gimble

J.M.:Immunophenotypeofhumanadipose-derivedcells:temporal

changesinstromal-associatedandstemcell-associatedmarkers.Stem

Cells,2006;24:376–385

Jezierska-Woźniak K. i wsp. – Wykorzystanie tkanki tłuszczowej jako źródła…

331

- - - - -

[30]MochizukiT.,MunetaT.,SakaguchiY.,NimuraA.,YokoyamaA.,

KogaH.,SekiyaI.:Higherchondrogenicpotentialoffibroussyno-

vium-andadiposesynovium-derivedcellscomparedwithsubcutane-

ousfat-derivedcells:distinguishingpropertiesofmesenchymalstem

cellsinhumans.ArthritisRheum.,2006;54:843–853

[31]OdoricoJ.S.,KaufmanD.S.,ThomsonJ.A.:Multilineagedifferen-

tiationfromhumanembryonicstemcelllines.StemCells,2001;19:

193–204

[32]Oedayrajsingh-VarmaM.J.,vanHamS.M.,KnippenbergM.,Helder

M.N.,Klein-NulendJ.,SchoutenT.E.,RittM.J.,vanMilligenF.J.:

Adiposetissue-derivedmesenchymalstemcellyieldandgrowthcha-

racteristicsareaffectedbythetissue-harvestingprocedure.Cytotherapy,

2006;8:166–177

[33]PaulS.R.,YangY.C.,DonahueR.E.,GoldringS.,WilliamsD.A.:

Stromalcell-associatedhematopoiesis:immortalizationandcharac-

terizationofaprimatebonemarrow-derivedstromalcellline.Blood,

1991;77:1723–1733

[34]PeraM.F.,ReubinoffB.,TrounsonA.:Humanembryonicstemcells.

J.CellSci.,2000;113:5–10

[35]RehmanJ.,TraktuevD.,LiJ.,Merfeld-ClaussS.,Temm-GroveC.J.,

BovenkerkJ.E.,PellC.L.,JohnstoneB.H.,ConsidineR.V.,March

K.L.:Secretionofangiogenicandantiapoptoticfactorsbyhumanadi-

posestromalcells.Circulation,2004;109:1292–1298

[36]RodbellM.:Metabolismofisolatedfatcells.1.Effectsofhormoneson

glucosemetabolismandlipolysis.J.Biol.Chem.,1964;239:375–380

[37]RodbellM.,JonesA.B.:Metabolismofisolatedfatcells.3.Thesi-

milarinhibitoryactionofphospholipaseC(Clostridiumperfringens

atoxin)andofinsulinonlipolysisstimulatedbylipolytichormones

andtheophylline.J.Biol.Chem.,1966;241:140–142

[38]RodriguezL.V.,AlfonsoZ.,ZhangR.,LeungJ.,WuB.,IgnarroL.J.:

Clonogenicmultipotentstemcellsinhumanadiposetissuedifferen-

tiateintofunctionalsmoothmusclecells.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,

2006;103:12167–12172

[39]SaffordK.M.,HicokK.C.,SaffordS.D.,HalvorsenY.D.,Wilkison

W.O.,GimbleJ.M.,RiceH.E.:Neurogenicdifferentiationofmuri-

neandhumanadipose-derivedstromalcells.Biochem.Biophys.Res.

Commun.,2002;294:371–379

[40]SaffordK.M.,SaffordS.D.,GimbleJ.M.,ShettyA.K.,RiceH.E.:

Characterizationofneuronal/glialdifferentiationofmurineadipose-

derivedadultstromalcells.Exp.Neurol.,2004;187:319–328

[41]TappH.,HanleyE.N.Jr.,PattJ.C.,GruberH.E.:Adipose-derivedstem

cells:characterizationandcurrentapplicationinorthopaedictissuere-

pair.Exp.Biol.Med.,2009;234:1–9

[42]TrayhurnP.,WoodI.S.:Adipokines:inflammationandthepleiotro-

picroleofwhiteadiposetissue.Br.J.Nutr.,2004;92:347–355

[43]vanHarmelenV.,SkurkT.,HaunerH.:Primarycultureanddifferen-

tiationofhumanadipocyteprecursorcells.MethodsMol.Med.,2005;

107:125–135

[44]WangD.W.,FermorB.,GimbleJ.M.,AwadH.A.,GuilakF.:Influence

ofoxygenontheproliferationandmetabolismofadiposederivedadult

stemcells.J.Cell.Physiol.,2005;204:184–191

[45]WertsE.D.,DeGowinR.L.,KnappS.K.,GibsonD.P.:Characterization

ofmarrowstromal(fibroblastoid)cellsandtheirassociationwithery-

thropoiesis.Exp.Hematol.,1980;8,423–433

[46]WickhamM.Q.,EricksonG.R.,GimbleJ.M.,VailT.P.,GuilakF.:

Multipotentstromalcellsderivedfromtheinfrapatellarfatpadofthe

knee.Clin.Orthop.Relat.Res.,2003;412:196–212

[47]WinterA.,BreitS.,ParschD.,BenzK.,SteckE.,HaunerH.,Weber

R.M.,EwerbeckV.,RichterW.:Cartilage-likegeneexpressionindif-

ferentiatedhumanstemcellspheroids:acomparisonofbonemarrow-

derivedandadiposetissue-derivedstromalcells.ArthritisRheum.,

2003;48:418–429

[48]YanezR.,LamanaM.L.,Garcia-CastroJ.,ColmeneroI.,RamírezM.,

BuerenJ.A.:Adiposetissue-derivedmesenchymalstemcellshavein

vivoimmunosuppressivepropertiesapplicableforthecontrolofthe

graft-versus-hostdisease.StemCells,2006;24:2582–2591

[49]YoonE.,DharS.,ChunD.E.,GharibjanianN.A.,EvansG.R.:In vivo

osteogenicpotentialofhumanadipose-derivedstemcells/polylacti-

de-co-glycolicacidconstructforboneregenerationinaratcritical-si-

zedcalvarialdefectmodel.TissueEng.,2007;13:619–627

[50]ZukP.A.,ZhuM.,AshjianP.,DeUgarteD.A.,HuangJ.I.,MizunoH.,

AlfonsoZ.C.,FraserJ.K.,BenhaimP.,HedrickM.H.:Humanadipo-

setissueisasourceofmultipotentstemcells.Mol.Biol.Cell,2002;

13:4279–4295

[51]ZukP.A.,ZhuM.,MizunoH.,HuangJ.,FutrellJ.W.,KatzA.J.,

BenhaimP.,LorenzH.P.,HedrickM.H.:Multilineagecellsfromhu-

manadiposetissue:implicationsforcell-basedtherapies.TissueEng.,

2001;7:211–228

Autorzydeklarująbrakpotencjalnychkonfliktówinteresów.

Postepy Hig Med Dosw (online), 2010; tom 64: 326-332

332

- - - - -