Клеточная терапия в лечении острого нарушения мезентериального кровообращения и других сосудистых патологий

В последние годы одним из перспективных и активно развивающихся направлений медицины стал метод восстановительного лечения путем трансплантации стромальных клеток (СК). В отличие от обычных клеток, выполняющих строго определенные функции, СК представляют собой универсальный материал, который при умелом генетическом манипулировании и соответствующем функциональном и анатомическом окружении может сыграть главную роль в восстановлении поврежденных тканей. Способность мигрировать к месту повреждения, закрепляться, дифференцироваться и осуществлять функцию замещенных клеток позволяет использовать СК для стимуляции ангиогенеза, репарации и регенерации тканей [1].

Способность СК стимулировать ангиогенез объясняет их широкое клиническое применение в кардиологии. В работе В.Ю. Михайличенко и соавт. [2] были проанализированы патофизиологические аспекты экспериментального инфаркта миокарда у крыс, в частности, процессы ремоделирования сердца. Было продемонстрировано, что фактор роста эндотелия сосудов и фактор роста фибробластов являются ключевыми факторами ангиогенеза при инфаркте миокарда. Положительный эффект трансплантации подтверждается уменьшением зоны рубца, увеличением количества сосудов, восстановлением функциональной активности миокарда, а также повышением концентрации ангиогенных факторов. Основной эффект трансплантации СК заключается в неоваскулогенезе и паракринном влиянии на поврежденный миокард, что приводит к значительному уменьшению пораженной зоны и восстановлению элементов гибернирующего миокарда.

В работе Р.В. Деева и соавт. [3] описан эффект неоангиогенеза при использовании трансплантата СК в качестве альтернативы реваскуляризации при ишемии нижних конечностей. Терапевтический ангиогенез был направлен на индукцию новообразования капилляров от посткапиллярных венул, активацию эндотелиальных клеток, экспрессию в них протеаз, деградацию внеклеточного матрикса, пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, образование ими первичных высокопроницаемых сосудистых структур, последующую стабилизацию и созревание этих структур с привлечением перицитов и гладкомышечных клеток, организации их в сложную трехмерную сосудистую сеть.

A. Caplan и соавт. [4] выявили ряд эффектов, связанных с секреторной активностью СК, участвующих в регуляции восстановительных процессов при лечении различных заболеваний, таких как инфаркт миокарда, ишемический инсульт, травматические повреждения спинного мозга, острая почечная недостаточность и др. Такие эффекты были обозначены ими как трофические, а именно антиапоптотические, антифиброзные, антирубцовые, ангиогенетические, митотические.

Антиапоптотический эффект клеток костного мозга был подробно описан в работе И.В. Потапова и соавт. [5] при трансплантации мультипотентных мезенхимальных СК (ММСК) в зону инфаркта миокарда. Положительное действие было достигнуто путем восстановления молекулярных, клеточных и межклеточных взаимодействий в ткани миокарда за счет работы регуляторных пептидов. Восстановление межклеточных взаимодействий нормализовало работу внутритканевых клеточных ансамблей путем уменьшения воспалительной реакции и вторичного некроза после инфаркта, уменьшения патологического апоптоза, активации миграции в миокард стволовых и прогениторных клеток из костного мозга (КМ) и других органов с морфорегулирующей активностью (из органов иммуногенеза), стимуляции регенеративных (компенсаторных) процессов в интактных участках миокарда.

Митотический эффект клеток КМ был отмечен также при попытках регенерации желудочно-кишечного эпителия, где клетки КМ действовали как миофибробласты, поддерживающие в криптах митозы эпителиальных клеток [5, 6].

При внедрении клеток КМ в зоны глубоких и поверхностных радиационных ран кожи крыс, а также при внутрикожных инъекциях СК при резаных ранах были выявлены антифиброзный и антирубцовый эффекты. В обоих случаях применение клеток КМ обеспечивало заживление ран с регенерацией нормальной структуры дермы без рубцовых изменений [7, 8].

СК находят применение в экспериментальных исследованиях и клинической практике при лечении сложных переломов костей и суставов, термических и радиационных поражениях кожи, повреждении таких паренхиматозных органов, как почки и поджелудочная железа. Это связано с биорегуляторной (иммунорегуляторной) активностью используемых клеток и их способностью повышать регенерационный потенциал поврежденных тканей [9, 10].

В исследовании S. Fahmy и соавт. [11] был рассмотрен терапевтический потенциал трансплантации СК человека при ишемическом повреждении почек. Результатом стало улучшение функции почек, значительное снижение уровня креатинина, мочевины и мочевой кислоты в сыворотке крови. Было установлено, что терапевтическая эффективность СК опосредуется через антиоксидантную активность, что подтверждается значительным снижением малонового диальдегида и увеличением уровней восстановленного глутатиона, каталазы и глутатион-S-трансферазы.

Целью работы R. Okamoto и соавт. [12] был анализ участия мультипотентных мезенхимальных СК КМ в регенерации желудочно-кишечного эпителия. Авторы проводили забор биопсийного материала для идентификации донорских эпителиальных клеток костномозгового происхождения в эпителии желудочно-кишечного тракта у больных с хроническим миелолейкозом, острым лимфолейкозом и миелодиспластическим синдромом после перенесенной трансплантации клеток КМ. Хромосомный анализ и кариотипирование костномозговых клеток спустя 221 сутки после трансплантации клеток КМ показали, что клетки КМ активно участвуют в регенерации желудочно-кишечного эпителия, и, следовательно, их терапевтический потенциал может быть вполне оправдан при заболеваниях, сопровождающихся повреждением эпителия желудочно-кишечного тракта.

Мезентериальная ишемия является следствием сокращения притока крови к кишке, вызванного окклюзией сосудов или тяжелой гипоперфузией. Причиной ишемии в большинстве случаев является атеросклеротический процесс в верхней брыжеечной артерии (ВБА). Несмотря на значительный прогресс в медицине, уровень смертности от ишемии кишки за последние 70 лет почти не снизился, и в настоящее время может достигать 97%, в связи с чем в настоящее время не существует эффективного лечения кроме хирургического вмешательства. Учитывая многофункциональность клеточного трансплантата, можно сделать предположение о том, что именно клеточная терапия может сыграть важную роль в решении сложнейшей на сегодняшний день проблемы — патогенетически обоснованного подхода к лечению острой мезентериальной ишемии.

Основные механизмы ишемии кишечника сложны, в процесс вовлечены различные факторы. На ранней стадии ишемии эндотелиальный барьер разрушается, что приводит к увеличению проницаемости сосудов. Одновременно в чрезмерном количестве высвобождаются активные формы кислорода (АФК), что вызывает тяжелый окислительный стресс, который, в свою очередь, способствует повреждению ДНК, эндотелиальной дисфункции и местным воспалительным реакциям [13].

NOD-подобный рецепторный белок 3 (NLRP3) играет ключевую роль в воспалительных реакциях посредством образования внутриклеточного мультипротеинового комплекса, известного как инфламмасома NLRP3, который лучше всего охарактеризован среди других инфламмасом. Инфламмасомы являются важными белковыми комплексами, которые могут опосредовать процессинг провоспалительных цитокинов [14]. Избыток АФК активирует инфламмасому NLRP3 и в конечном итоге приводит к избыточному высвобождению провоспалительных цитокинов IL-1β и IL-18. Таким образом, NLRP3 играет решающую роль в повреждении различных органов [15, 16]. Следовательно, ингибирование активации инфламмасом NLRP3 может стать эффективным методом лечения острой мезентериальной ишемии.

Интерлейкин-37 (ИЛ-37) представляет собой новый цитокин, который играет ключевую роль в ограничении чрезмерных и неуправляемых воспалительных реакций посредством подавления как врожденного, так и адаптивного иммунитета [17]. Хотя мультипотентные СК и IL-37 могут защищать органы от повреждения, их роль ограничена по многим причинам. Таким образом, необходимо комбинировать их вместе, чтобы усилить их индивидуальный терапевтический эффект. В исследовании D. Kong и соавт. [18] был проведен вестерн-блоттинг для обнаружения NLRP3 и его последующих каскадных реакций, чтобы определить, смогут ли мультипотентные СК, модифицированные геном ИЛ-37, эффективно ингибировать активацию инфламмасомы NLRP3. Синтез NLRP3 в группе, получавшей IL-37-МСК, был значительно ниже. Мультипотентные СК, модифицированные геном ИЛ-37, улучшали барьерную функцию кишечника, улучшали микроокружение поврежденной ткани и ингибировали NLRP3-опосредованный сигнальный путь.

В экспериментальном исследовании M. Inan и соавт. [19] после повреждения кишки и трансплантации МСК у крыс было отмечено, что клетки, введенные в ткани, окрашенные зеленым флуоресцентным белком виментином, концентрируются в очаге поражения. Введенные как локально, так и системно, клетки снижали уровни IL-1β, TGF-β1, TNF-α, IL-6, MIP-2 и MPO посредством усиления антиоксидантной активности. Также исследование включало наблюдение за ядерным антигеном пролиферирующих клеток (PCNA) для оценки регенерации кишечника после введения СК. PCNA является важным определяющим фактором репликации ДНК в клеточном цикле на поздних стадиях G1-фазы и в начале S-фазы. Его высвобождение увеличивается в случае восстановления и синтеза ДНК. Вследствие этого повышенная иммунореактивность PCNA в клетках слизистой оболочки кишечника после повреждения была использована в некоторых исследованиях как показатель ускоренного выздоровления. Данное исследование продемонстрировало повышенную иммунореактивность PCNA, особенно на 4-е и 7-е сутки после локальной и системной трансплантации СК.

В работе T. Markel и соавт. [20] клеточная терапия также позиционируется как новый, но довольно эффективный вариант лечения кишечной ишемии. В ходе эксперимента результатами действия МСК стали экспрессия человеческого интерлейкина (ИЛ-6, ИЛ-8), фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и эпидермального фактора роста, более низкий уровень ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-7 и гранулоцитарно-моноцитарного колониестимулирующего фактора.

Помимо вышеописанных функций особый интерес представляет способность МСК стабилизировать работу иммунной системы как одной из интегративных систем организма, которой принадлежит важная роль в формировании местных и общих адаптационных реакций при воздействии стрессовых повреждающих факторов. Тот факт, что иммунная система отвечает за поддержание структурного гомеостаза и процессы восстановительной регенерации в организме, дает основание полагать, что иммунный дисбаланс подавляет механизмы восстановительной регенерации и ингибирует процессы синтеза структурных белков в различных тканях организма. В условиях хронического повреждения, когда ингибированы синтетические и репаративные процессы, устранение иммунного и цитокинового дисбаланса может быть достигнуто либо путем введения в организм готовых информационных молекул (биорегуляторных пептидов иммунной системы), либо путем трансплантации молодых клеток с высокой пролиферирующей активностью из органов, гомологичных поврежденным, или из органов, непосредственно участвующих в их регенерации [21].

Обширная база исследований подтверждает, что стратегии клеточной терапии являются очень эффективным способом лечения различных заболеваний [22].

Внедрение клеточной терапии в клиническую практику только начинается, однако уже сейчас понятно, что возможности СК уникальны. Это связано с их выраженным трофическим эффектом, иммунной толерантностью, а также способностью подавлять аллореактивность. Дальнейшее развитие клеточной терапии затрудняет то, что все свойства СК изучаются не на первичных клетках, выделенных из костного мозга, жировой ткани или пуповинной крови, а на потомках этих клеток, размноженных в культуре и испытавших на себе многие экзогенные воздействия. Также на данный момент до конца не определены необходимое количество вводимого клеточного материала, наиболее адекватный способ введения стволовых клеток, методы диагностики клинической эффективности клеточной терапии и эффекты клеточного трансплантата в отношении ишемизированной ткани. Поэтому важное место должны занимать клинические исследования по определению наиболее эффективного и безопасного метода введения стромальных клеток в пораженные ткани и дальнейшее подробное изучение возможности применять такой метод в лечении различных патологий сосудистого генеза, в том числе острого нарушения мезентериального кровообращения.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.