Biljne matične ćelije

Engleski prirodnjak Robert Huk (eng. Robert Hooke) je prvi upotrebio termin „ćelija“ 1665. godine posmatrajući koru hrasta pod mikroskopom. Niz „kutija“ ograđenih zidovima Huka je podsećao na male sobe u kojima su živeli monasi. Ono što je ovaj prirodnjak zapravo video bile su ćelijski zidovi mrtvih ćelija plute na površini hrastove kore. Danas se pod terminom ćelija (lat. cella – mali prostor) podrazumevaju osnovne strukturne i funkcionalne jedinice (osnovne jedinice građe i funkcije) svakog živog bića. Ne postoji živo biće koje nema ćelijsku građu – sva živa bića su izgrađena od jedne ili većeg broja ćelija. Od Roberta Huka, preko XIX veka i „zlatnog doba“ u proučavanju ćelija, pa do danas, saznanja o ćelijama su se uvećavala. Krajem XX i početkom XXI veka, stavljanjem nauke u službu čovečanstva, pažnja se usmerava ka posebnom tipu ćelija koje se danas označavaju kao matične ćelije.

Matične ćelije (izvorne ćelije, eng. stem cells), u najširem smislu, jesu izvor svih drugih ćelija zahvaljujući jedinstvenoj sposobnosti da se dele, obnavljaju i formiraju različite tipove ćelija u organizmu. Preciznije rečeno, matične ćelije jesu nediferencirane ćelije sa neograničenim sposobnostima deobe. Tokom embrionalnog razvoja ljudskog organizma od matičnih ćelija nastaju specijalizovane ćelije koje će izgraditi tačno određenu vrstu tkiva. Za razliku od animalnih matičnih ćelija, koje deobom formiraju specijalizovane ćelije odgovarajućih tkiva, matične ćelije biljaka obezbeđuju materijal za formiranje čitavih organa, a na kraju i čitave biljke. Matične ćelije biljaka ne prolaze kroz fazu starenja, one se dele, diferenciraju i formiraju nespecijalizovane ili specijalizivane čelije. Kod biljaka su matične ćelije prevashodno smeštene u vidu meristemskog (tvornog) tkiva na vrhovima stabla i korena (apikalni meristemi). Dodatno se formiraju i na mestima zarastanja rana na biljkama (kalusi). Zahvaljujući meristemskom tkivu biljke se, za razliku od životinja, razvijaju tokom čitavog života.

PRVI PRVI NA SKALI Ekologija Kragujevac Biljne maticne celije Dr Dragana Jakovljevic 1
^{Foto: Meristemsko tkivo na vrhu izdanka (izvor: Rajusbiology)}

^{Foto: Uzdužni presek kroz vrh izdanka zevalice (Antirrhinum majus) posmatrano skrenirajućim elektronskim mikroskopom (izvor: Biologie - Universität Hamburg)}

U zavisnosti od razvojnog potencijala ovih meristemskih ćelija razlikuju se totipotentne i pluripotentne ćelije. Totipotentnost biljnih ćelija se definiše kao ukupni potencijal ćelije da da sve druge tipove ćelija, tj. ceo organizam. Drugim rečima, totipotentnost ćelije je sposobnost ćelije da ispolji kompletan genetski potencijal koji je nasledila od roditelja. U prirodnim uslovima samo zigoti i spore biljaka ispoljavaju svoju totipotentnost. U meristemskim tkivima biljaka ćelije su pluripotentne. Pluripotentnost predstavlja potencijal ćelije da da više različitih tipova izdanaka, odnosno korena.

Prilikom deobe jedne matične ćelije nastaju dve kćerke ćelije sa različitom sudbinom. Deoba matičnih ćelija je asimetrična – jedna kćerka ćelija zadržava osobine matične ćelije, dok druga dobija instrukcije da krene u diferencijaciju ka određenom tipu ćelija. Neće odmah doći do finalne diferencijacije, već tek nakon nekoliko ciklusa deoba kojima nastaju ćelijske linije iste sudbine. Pravac diferencijacije određen je pozicijom ćelija, međućelijskim kontaktom i faktorima spoljašnje sredine. Zbog sesilnog načina života (korenovim sistemom su biljke pričvršćene za podlogu), ali i dugovečnosti drvenastih vrsta, biljke su razvile mnogo bolje mehanizme za preživljavanje nepovoljnih uslova sredine od životinja. Ova sposobnost biljaka da izmene svoj metabolizam, rastenje i razviće se označava kao plastičnost. Upravo je plastičnost jedan od najbitnih aspekata biljnih ćelija – ćelije gotovo svakog tkiva, čak i one koje su diferencirane, poseduju sposobnost ponovnog ulaska u ćelijski ciklus, regeneracije izgubljenih organa ili potpune promene prvobitne sudbine. Najveći nedostatak animalnih matičnih ćelija jeste taj što jednom diferencirane (specijalizovane) ćelije ne mogu vratiti u prvobitno stanje. Sa druge strane, biljne matične ćelije imaju sposobnost vraćanja u prvobitno stanje, pa razumevanje ovog procesa pruža mogućnost praktičnog poboljšanja potencijala reprogramiranja matičnih ćelija kod ljudi. U praksi, u laboratorijskim uslovima, zahvaljujući totipotentnosti biljnih ćelija, moguće je primenom adekvatnih tehnika in vitro kulture biljnih ćelija, ćelije održavati u nediferenciranom stanju duži vremenski period, ali i de novo kultivisati čitave biljke.

U farmaceutskoj industriji je sve veći broj proizvoda, poput krema protiv starenja, proizvoda za negu kose, krema za izbeljivanje, ili losiona koji se sastoje od kompleksa na biljnoj bazi dobijenih upravo do matičnih ćelija biljaka. Različite kompanije prodaju svoje proizvode sa tvrdnjom da koriste tehnologiju biljnih matičnih ćelija i navode da proizvodi sadrže biljne matične ćelije koje su dobijene iz narandže, jorgovana, jabuke, đumbira i dr. Proizvođači navode različite pozitivne efekte kao što su zaštita od UV zračenja i glatka i čvrsta koža lica. Međutim, da bi se stekao uvid u tvrdnju da su u pitanju proizvodi od biljnih matičnih ćelija, neophodno je bolje poznavanje sastojaka ovih kozmetičkih proizvoda. Iako naučni dokazi iz podataka zasnovanih na istraživanjim o biljnim ćelijama koje se koriste u nezi kože pokazuju njihov potencijal, treba naglasiti da matične ćelije koje se koriste u kozmetici nisu žive ćelije. Tačnije, u upotrebi su ekstrakti matičnih ćelija, a ne žive matične ćelije biljaka, pri čemu ekstrakti poreklom iz matičnih ćelija i žive matične ćelije ne deluju na isti način, pa se i prisustvo antioksidanasa i drugih korisnih biljnih proizvoda u njima razlikuje.

PRVI PRVI NA SKALI Ekologija Kragujevac Biljne maticne celije Dr Dragana Jakovljevic 3
^{Foto: Digitalne i 3D slike područja oko očiju koje prikazuju poređenje pre (a i b) i nakon (c i d) tretmana kremom koja sadrži 2% ekstrakt matičnih ćelija jabuke (Mallus domestica), pri čemu se može uočiti da se udubljenja na koži smanjuju nakon tretmana (izvor: NCBI; Aggarwal S, Sardana C, Ozturk M, Sarwat, M. (2020). Plant stem cells and their applications: special emphasis on their marketed products. 3 Biotech)}

Autor: dr Dragana Jakovljević
Obradio: Dejan Milošević

BOTANIČKA BAŠTA KRAGUJEVAC SAJT, FB STRANA, INSTAGRAM
EKOLOGIJA KRAGUJEVAC - EKOLUMNA
PRVI PRVI NA SKALI: KG VODIČ - BOTANIČKA BAŠTA

Dobitnici priznanja Zeleni list iz Kragujevca, Botanička bašta i udruženje PRVI PRVI NA SKALI javnosti predstavljaju zajedničko stvaranje Ekolumne na sajtu Ekologija Kragujevac i na portalu udruženja.

Dosadašnje objave: