После того как стволовые клетки прикрепляются к пораженному участку, они оценивают обстановку и действуют согласно инструкциям, которые диктуют условия окружающей среды. Находясь в коже, стволовые клетки превращаются в клетки кожи и реагируют в соответствии с ее потребностями. Находясь в сердце, они становятся клетками сердечной мышцы (кардиомиоцитами) и реагируют в соответствии с потребностями сердца. Стволовые клетки – это часть большой команды спасателей, в которую входят клетки кровеносных сосудов, клетки свертывающей системы крови и клетки иммунитета, в том числе воспалительные. Каждый из членов команды выполняет свою определенную миссию.

Что именно происходит со стволовыми клетками после прикрепления к месту травмы, до сих пор остается загадкой. Мы знаем, что они дифференцируются в ткань органа и регенерируют ее. Этот процесс протекает недолго, максимум пару дней. А дальше… Ученые пытаются выяснить происходящее и выдвигают несколько теорий. Первая: стволовые клетки «меняют внешность» и сливаются с общим фоном, становясь похожими на восстанавливаемые ими ткани. Вторая: они умирают сразу после завершения своей миссии.

На сегодняшний день точно известно, что стволовые клетки – это заводы по производству таких белков, как факторы роста, цитокины и факторы выживания. Без них невозможно вырастить и восстановить органы. А еще стволовые клетки могут выделять специальные молекулярные контейнеры – экзосомы и микровезикулы, наполненные белками и генетической информацией. Выделенные внутри органа, они говорят окружающим клеткам, что нужно делать, чтобы справиться с травмой (9). Экзосомы и микровезикулы создают благоприятную зону вокруг пораженного участка. Это называется паракринным эффектом. В ходе исследования регенерации костей ученым удалось выявить сорок три фактора роста, выделяемых стволовыми клетками для оздоровления соседних с травмой тканей (10).

Некоторые факторы роста, высвобождаемые стволовыми клетками, являются триггерами ангиогенеза. Это обстоятельство связывает воедино две защитные системы организма. Когда вследствие нехватки кислорода (гипоксии) или травмы синтезируется фактор роста эндотелия сосудов, с одной стороны, он запускает ангиогенез в пораженных тканях, а с другой – активирует стволовые клетки в нишах костного мозга. Регенерация требует притока свежей крови, поэтому в процесс заживления включается ангиогенез. Он формирует кровеносные сосуды, которые доставляют питание, необходимое для поддержания молодых тканей. А стволовые клетки способствуют росту новых ангиогенных кровеносных сосудов. Получаются взаимовыгодные отношения. Примерно от 2 до 25 % клеток новых кровеносных сосудов образуются из стволовых.

Регенеративная защитная система важна для поддержания нашего здоровья, а что важно для здоровья самих стволовых клеток? Стволовые клетки очень уязвимы перед различными факторами, с которыми мы сталкиваемся в течение жизни. Самым вредным для них является табачный дым. Дефицит кислорода, возникающий при вдыхании сигаретного дыма, провоцирует выброс стволовых клеток в кровоток. Частое курение приводит к постепенному сокращению количества стволовых клеток, хранящихся в костном мозге, а это значит, что на осуществлении регенерации их остается гораздо меньше (11). Кроме того, функция оставшихся в костном мозге стволовых клеток сильно нарушена: их способность делиться снижается на 80 %, а участие в регенерации – на 40 % (12). Одни эти данные, не говоря уже о вреде, которое курение наносит кровеносным сосудам, объясняют повышенный риск сердечно-сосудистых и легочных заболеваний у курильщиков.

Не менее опасно пассивное курение, когда некурящий находится рядом с курящими людьми. Вдыхание вторичного табачного дыма в течение тридцати минут способно нарушить работу ваших стволовых клеток (13). Неудивительно, что подобный эффект оказывает и загрязненный воздух. По данным ученых, у людей, живущих в экологически неблагоприятных районах, воздействие тонкодисперсных частиц на фоне вспышек загрязнения приводит к снижению количества эндотелиальных прогениторных клеток в крови (14).

 Алкоголь, пассивное курение и неблагоприятная окружающая среда способствуют не только гибели существующих нервных клеток, но и замедляют формирование новых.

Хронический алкоголизм – еще одна причина гибели стволовых клеток. Спиртные напитки действуют на них многосторонне. Исследователи ежедневно давали обезьянам малые дозы алкоголя, в результате в их системе кровообращения было зафиксировано больше стволовых клеток, чем у обезьян, не употреблявших алкоголь. При дальнейшем изучении выяснилось, что эти стволовые клетки повреждены, а их способность к регенерации снижена (15). Представьте себе пьяные стволовые клетки, которые не могут идти ровным строем. Фетальный алкогольный синдром возникает, когда беременная употребляет большое количество алкоголя. Он приводит к необратимому повреждению мозга и другим нарушениям в развитии плода. Алкоголь токсичен для фетальных стволовых клеток, их дисфункция может быть одной из причин жутких последствий фетального алкогольного синдрома. Именно так утверждают ученые из Государственного университета Луизианы (Louisiana State University), занимавшиеся изучением внутриутробного развития у мышей (16). Запои наносят еще один удар по стволовым клеткам. Исследователи из Университета Кентукки (University of Kentucky) обнаружили, что эпизодическое пьянство снижает активность прогениторных клеток олигодендроцитов – клеток головного мозга, участвующих в образовании новых нейронов. Данный эффект особенно выражен в гиппокампе, отделе мозга, который отвечает за формирование краткосрочной и долгосрочной памяти (17). Радует то, что все эти повреждения обратимы. Нужно лишь перестать пить.

Мы можем обезопасить свои стволовые клетки, сократив воздействие таких вредных факторов, как загрязнение воздуха, табак и алкоголь, но есть риски, которых нельзя избежать. Например, к ним относится старение. С возрастом количество стволовых клеток в костном мозге сокращается и способность к регенерации ослабевает. И дело тут не только в истощении запасов – старые стволовые клетки сами по себе менее активны, чем молодые (18). Высокий уровень холестерина в крови также негативно сказывается на функции стволовых клеток. Важно отметить, что не весь холестерин вреден (19). Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) – это «хороший» холестерин, который замедляет запрограммированную смерть эндотелиальных прогениторных клеток. Питание, способствующее повышению концентрации ЛПВП, – отличная стратегия их защиты (20). В результате ничего, кроме пользы для здоровья, вы не получите, ведь эндотелиальные прогениторные клетки препятствуют образованию жировых бляшек на стенках сосудов и укрепляют их стенки, а значит, атеросклероз вам не страшен. Этот вид васкулярной защиты, осуществляемый стволовыми клетками, – еще одна из причин, почему ЛПВП называют «хорошим» холестерином.

Хронические заболевания губительны для стволовых клеток. Диабет безжалостно убивает их, а те, что остаются, не способны выполнять свою функцию. Другая проблема – высокий уровень сахара в крови. Стволовые клетки в условиях гипергликемии плохо справляются с регенерацией тканей, так как не могут нормально делиться и передвигаться по организму. Кроме того, они секретируют меньше фактора выживания, чем здоровые клетки (21). Ученые обнаружили, что повышение уровня сахара в крови негативно сказывается на функции стволовых клеток даже у людей, не страдающих диабетом (22). Вот почему очень важно следить за потреблением сахара.

Повреждение стволовых клеток наблюдается при диабете обоих типов. Диабет 1-го типа – заболевание, при котором иммунная система организма разрушает производящие инсулин клетки, необходимые, чтобы регулировать метаболизм сахара. Диабет 2-го типа – это тоже нарушение метаболизма сахара, только его причиной является не аутоиммунная атака. Генетика, малоподвижный образ жизни и/или ожирение приводят к тому, что организм перестает адекватно реагировать на инсулин или не вырабатывает его в достаточном количестве. Исследование, проведенное в Нью-Йоркском университете (New York University), показало, что при диабете 2-го типа регенерирующая способность эндотелиальных прогениторных клеток снижается почти на 50 %. При отсутствии контроля за уровнем сахара клеточные нарушения усугубляются еще больше (23). Когда ученые произвели забор эндотелиальных прогениторных клеток у больных диабетом и протестировали их активность в формировании кровеносных сосудов, оказалось, что диабетические стволовые клетки включались в процесс в 2,5 раза реже недиабетических. Схожие результаты дало исследование, проведенное в Нидерландах, – его целью было изучить дефекты стволовых клеток при диабете 1-го типа (24).