Vävnadsstamceller

De flesta vävnader också hos vuxna människor kan förnya sig med hjälp av de vävnadsstamceller som finns i dem. Vävnadsstamcellernas aktivitet och förnyelsens takt varierar mycket beroende på vävnad. Till exempel tarmens insida förnyas helt ungefär var femte dag när stamcellerna delar sig och producerar nya celler som ersätter de gamla. Däremot är till exempel hjärnans förnyelseförmåga mycket begränsad.  

Vävnadsstamcellerna förnyar vävnaderna genom att dela sig och differentiera, utvecklas, till specialiserade vävnadsceller. Till exempel blodstamceller, som finns i benmärgen, och producerar röda och vita blodkroppar samt trombocyter (blodplättar), är vävnadsstamceller. Ett annat exempel på vävnadsstamceller är tarmstamceller som differentierar både till celler som absorberar näringsämnen och till celler som utsöndrar hormoner eller slem.      

Beroende på vävnaden är stamcellerna som är ansvariga för vävnadsförnyelsen antingen multipotenta, och kan bilda flera olika sorts specialiserade celler, eller unipotenta, och kan bilda bara en typ av specialiserad cell. Under individutvecklingen bildas vävnaderna av många olika typer av embryonala celler. Hos vuxna är det slutligen flera olika typer av stamceller som deltar i upprätthållandet av varje vävnads funktion och också till exempel dess blodcirkulation och stödvävnad.

Det är vävnadsstamcellernas uppgift att upprätthålla funktionerna hos de under utvecklingen bildade vävnaderna oberoende av många utmaningar. För att ersätta de celler som skadas och dör som ett resultat av vävnadens normala funktion, producerar stamcellerna nya specialiserade celler i en rätt så jämn takt. Så här fungerar till exempel blodets och tarmens stamceller. Däremot är muskelstamceller huvudsakligen vilande (engl. quiescent) och aktiveras endast då de får en signal om att muskeln har skadats.

Vävnadsstamceller är beroende av sin omgivning och sina grannceller och fungerar i vävnaden alltid i samspel med stamcellsnischen. Till exempel tunntarmens stamceller, som befinner sig i fördjupningar i tarmens epitel och förnyar tarmepitelets celler ungefär en gång i veckan, är beroende av andra celler så som stödceller och stromaceller (bindvävsceller) och av signaler från intercellulärsubstansen (extracellulära matrixet).     

Stamcellerna får signaler av stamcellnischens specialiserade celler och dessa signaler styr till exempel stamcellernas celldelning och differentiering. Stamcellsnischen erbjuder också skydd och näringsämnen åt stamcellerna. Många vävnadsstamceller kan förutom att producera specialiserade celler också producera nya nischceller eller stödceller åt sig själva och kan därmed i princip själv bygga upp ny vävnad. På grund av den här förmågan till självorganisering kan vävnadstamceller bilda små minivävnader, så kallade organoider. Organoider används som ett hjälpmedel då man forskar i vävnadsförnyelse och kan eventuellt möjliggöra tillverkande av vävnader i laboratoriet i framtiden.

Ibland skadas vävnader till exempel som följd av en olycka. Sår i huden sluts först oberoende av stamceller för att förhindra blödningar men till slut förnyar hudstamcellerna huden i mån av möjlighet. Hos människor är vävnadsförnyelse och ersättning av förstörda strukturer ändå mycket begränsad efter fosterutvecklingen. Däremot kan till exempel salamandrar till och med producera nya lemmar i amputerade lemmars ställe. Skillnaden ligger i att förnyelsen hos salamandrar inte är enbart beroende av stamceller, utan specialiserade celler kan också både återvända till ett stamcellsliknade skede och aktivera cellprogram från individutvecklingen på nytt. Hos människor förekommer sådan dedifferentiering i mindre grad, och därför lämnar de flesta skador spår, fast vävnadens funktion kan återställas.        

Förmågan hos vissa specialiserade celler att återvända till stamceller har utmanat den länge härskande uppfattningen om att vävnadsstamceller befinner sig på toppen av en klar och enkelriktat hierarki av celler. I vävnader där stamcellerna delar sig aktivt och sinsemellan tävlar om kontakter med stamcellsnischen kan enskilda stamceller förlora sin plats och därmed tvingas differentiera. Å andra sidan, om en del av stamcellerna dör, till exempel som följd av en sjukdom, kan en del specialiserade celler dedifferentiera och på nytt bli stamceller. Detta kallas också för cellers plasticitet, alltså formbarhet eller förmåga till förändring. Helt nya organ eller lemmar kan människokroppen dock inte återskapa.  

Vävnaderna utsätts också för mycket förändringar, som kan bero på andra vävnaders funktioner eller till exempel en förändrad diet. Vävnaderna anpassar sig till förändrade förhållanden genom att stamcellernas beteende långsamt ändras under en process som kan ta dagar eller till och med år. Med tiden förlorar stamcellerna ändå förmågan att förnya och förändra vävnaderna. När skadade celler inte längre ersätts med nya celler försvagas vävnadens funktion och den blir mottaglig för sjukdomar. Nedsatt funktion hos vävnadsstamceller är en normal och kritisk del av åldrandet.