Доклинические исследования жировой ткани, обогащенной стволовыми клетками (СК)
Полученный при липосакции аспират состоит из двух фракций - жира и жидкости. K. Yoshimura и соавт. [13] показали, что, хотя свежевыделенные жировые клетки первой (жир) и второй (жидкость) фракций отличаются друг от друга набором мембранных факторов, прилипающие клетки обеих фракций (полученные путем инкубации свежевыделенных клеток в пластиковых флаконах) сходны по набору маркеров, морфологической картине, кинетике роста и способны к дифференцировке. Прилипающие стромальные клетки, выделенные из жировой ткани, по определению являются СК и содержатся в сосудистой строме и первой, и второй фракций. Однако в клеточных культурах, полученных из первой фракции, прилипающих клеток содержится больше, чем в культурах из второй фракции [1].
D. Matsumoto и соавт. [8] выдвинули предположение, что СК должны повышать выживаемость трансплантатов жировой ткани и снижать риск фиброза, обызвествления и образования ложных кист. Авторы сравнили жировую ткань человека, полученную путем аспирации и иссечения, по числу выделенных из нее прилипающих клеток и гистологическим характеристикам. Кроме того, они оценили эффективность трансплантации мышам и крысам жировой ткани человека, не обогащенной и обогащенной СК, и проследили судьбу СК из обогащенного трансплантата.
Первая часть исследования была проведена на материале, полученном от 3 пациентов во время липосакции и абдоминальной пластики. У каждого пациента жировую ткань получали из одного и того же участка. Обе фракции полученного при липосакции аспирата были подвергнуты гистологическому исследованию. Для выделения сосудистой стромы, содержащей СК из аспирата и иссеченных фрагментов жировой ткани, использовали модификацию метода, описанного в 2002 г. P. Zuk и соавт. [8, 14]. Сосудистую строму выделяли из одинаковых по массе образцов жировой ткани, полученной путем липосакции и иссечения.
Во второй части исследования аспират жировой ткани человека под местной анестезией вводили под кожу спины мышам с тяжелым комбинированным иммунодефицитом. Для инъекций использовали аспират жировой ткани с добавлением сосудистой стромы, содержащей СК и выделенной из того же аспирата. Через 4 нед трансплантированную жировую ткань выделяли и готовили из нее гистологические препараты для окрашивания гематоксилином и эозином. Трансплантаты жировой ткани, обогащенной СК, по сравнению с необогащенной имели большую массу и более крупные размеры, были лишены центральной зоны некроза и лучше васкуляризированы. Эти данные свидетельствуют о более высокой выживаемости трансплантатов жировой ткани, обогащенной СК, по сравнению с необогащенной.
Третья часть исследования была посвящена наблюдению за СК после их трансплантации. Мышам с тяжелым комбинированным иммунодефицитом вводили СК свежевыделенной сосудистой стромы жировой ткани человека, а крысам - измельченную жировую ткань крыс. Наблюдение показало, что клетки сосудистой стромы дифференцируются в клетки эндотелия сосудов и обеспечивают неоваскуляризацию трансплантатов. Таким образом, обогащение жировой ткани СК может приводить к уменьшению некроза в центре трансплантата и способствовать разрастанию сосудов по периферии трансплантата. Полученный при липосакции аспират, как уже упоминалось, состоит из двух фракций - жира и жидкости. Исследование показало, что СК содержатся в обеих фракциях, хотя в жире их больше.
В подтверждение этих данных в другом исследовании было показано, что из аспирата выделяется примерно вдвое меньше СК, чем из жировой ткани, полученной путем иссечения. По мнению авторов, меньшее содержание СК в аспирате обусловлено повреждением клеток во время липосакции и обработки ферментами. Кроме того, авторы высказали предположение, что значительная часть СК, расположенных вблизи крупных кровеносных сосудов, при липосакции не захватывается. По-видимому, из-за низкого содержания СК в необогащенном аспирате приготовленные из него трансплантаты имеют более низкую выживаемость и после операции подвергаются частичной атрофии [5, 8].
Клиническое применение СК жировой ткани в пластической и регенеративной хирургии
Результаты упомянутых экспериментов стали основой для дальнейшего изучения возможностей использования обогащенной СК жировой ткани с целью увеличения объема мягких тканей и контурной пластики лица.
В недавней работе K. Yoshimura и соавт. [12] приведены результаты трансплантации жировой ткани с дополнительным использованием СК для увеличения молочных желез. В исследовании участвовали 40 женщин в возрасте от 20 до 62 лет, которым в каждую молочную железу вводили в среднем по 270 мл жировой ткани. В результате процедуры объем молочных желез увеличился на 100-200 мл. Через 2 мес после трансплантации отмечалась минимальная атрофия введенной жировой ткани. У 4 пациенток в молочных железах были обнаружены мелкие кальцификаты или ложные кисты, легко отличимые от проявлений рака молочной железы. Одну половину полученного от каждой пациентки аспирата использовали для выделения сосудистой стромы, другую - как трансплантат. Аспират, предназначенный для выделения стромы, отмывали и оставляли для разделения на жир и жидкость (группы А и В) или в течение непродолжительного времени центрифугировали и охлаждали без отмывания (группа С). Свежевыделенную сосудистую строму из одной половины аспирата смешивали с другой половиной, предназначенной для трансплантации, и оставляли на 10-15 мин для прикрепления клеток стромы к жиру. Обогащенный клетками жир использовали для инъекций в молочные железы.
В группе В сосудистую строму ресуспендировали в 60 мл физиологического раствора, после чего по 30 мл полученной суспензии вводили в каждую молочную железу сразу после введения необогащенного клетками жира. Для более равномерного распределения трансплантата его вводили в жировую ткань над грудными мышцами и вокруг молочных желез.
Наиболее заметное увеличение молочных желез отмечалось в группе С, в которой для трансплантации использовали центрифугированный аспират. Авторы объясняют это тем, что центрифугирование повышает концентрацию клеток в аспирате и предотвращает миграцию свободных СК в лимфатические протоки и дифференцировку СК в случайном направлении. По мнению авторов, разрастание фиброзной ткани над грудиной у одной пациентки после введения нецентрифугированного жирового трансплантата могло быть обусловлено миграцией СК и их дифференцировкой в фибробласты.
Исследование с помощью КТ и МРТ позволяет выявить жировую ткань над молочными железами и вокруг них, а также между ними и грудными мышцами. Хотя трансплантация жировой ткани, обогащенной СК, позволяет увеличить молочные железы всего на 100-200 мл, что значительно меньше, чем при использовании искусственных имплантатов, она лишена таких осложнений и недостатков, как разрыв имплантата, инфекция, реакция на инородное тело, неврологические нарушения и увеличение плотности молочной железы. Почти все пациентки были удовлетворены результатами операции, поскольку она увеличивала молочные железы, не нарушая их естественную форму и консистенцию. При использовании жировых трансплантатов, обогащенных СК, окружность груди увеличивалась на 4-8 см, тогда как при традиционной трансплантации аутологичного жира - всего на 2-3 см. Авторы пришли к заключению, что после трансплантации жировой ткани развитие присутствующих в ней СК может пойти четырьмя путями, они могут:
1) превращаться в липоциты и обеспечивать регенерацию жировой ткани;
2) превращаться в клетки сосудистой стенки, включая эндотелиальные, и обеспечивать васкуляризацию и более длительное выживание трансплантатов;
3) вырабатывать факторы, способствующие васкуляризации окружающих тканей в ответ на гипоксию;
4) оставаться недифференцированными [1, 12].
K. Yoshimura и соавт. [12] изучали также эффективность и безопасность применения этой методики для коррекции липоатрофии лица у 5 больных с глубокой красной волчанкой и у 1 больного с синдромом Парри-Ромберга (прогрессирующая или идиопатическая гемиатрофия лица). Способов лечения липоатрофии лица пока не существует. Для коррекции дефектов лица у больных с синдромом Парри-Ромберга традиционно используют микрохирургическую технику операций, но эта процедура оставляет рубцы на лице и в области донорского участка. В отличие от этой техники введение аутологичного жира не оставляет рубцов и не вызывает реакции на инородное тело, однако результаты при этом бывают непредсказуемыми, а выживаемость трансплантата - низкой из-за частичного некроза.
В 2008 г. K. Yoshimura и соавт. [12] опубликовали предварительные результаты трансплантации жировой ткани, обогащенной СК, для коррекции контуров лица у 6 больных с липоатрофией. Трем больным была проведена традиционная трансплантация жировой ткани, остальным - однократная инъекция жировой ткани, обогащенной СК. Жировую ткань в обоих случаях получали из передней брюшной стенки. Тяжесть липоатрофии лица соответствовала 2-5 баллам по пятибалльной шкале (1 - минимальная, 5 - максимальная). В 2 наблюдениях (по одному из каждой группы) во время операции использовали преднизолон. В эксперименте одну половину аспирата, полученного при липосакции, использовали для выделения сосудистой стромы, другую - в качестве трансплантата. Аспират состоял из двух фракций - жира и жидкости.
Первую фракцию (жир) в течение 30 мин инкубировали в присутствии коллагеназы, затем центрифугировали для отделения зрелых липоцитов и соединительной ткани от сосудистой стромы, содержащей СК. Вторую фракцию (жидкость) центрифугировали и образовавшийся осадок ресуспендировали в гипотоническом растворе для разрушения эритроцитов. Сосудистую строму, выделенную из первой и второй фракций, добавляли к трансплантируемой жировой ткани. Вся процедура получения трансплантата жировой ткани, обогащенной СК, занимала около 90 мин. Аспират, предназначенный для трансплантации, центрифугировали и хранили на холоде до использования для традиционной трансплантации и трансплантации с дополнительным введением СК из свежевыделенной сосудистой стромы первой и второй фракций аспирата, не предназначенного для трансплантации.
Для равномерного распределения жира иглу вводили в разных направлениях - в мышцы и подкожно. Средний объем введенной жировой ткани без добавления СК составил 133±10 мл, жировой ткани, обогащенной СК, - 100±10 мл.
Оценку результатов проводили 4 пластических хирурга «слепым» методом, определяя увеличение объема мягких тканей лица по фотографиям, сделанным до и после процедуры. Результат выражали в процентах по следующей шкале: 80% и выше - прекрасный, 60-80% - хороший, 40-60% - средний и 40% - плохой. Результаты процедуры оценивали через 9-13 мес после ее проведения. Обычная трансплантация жировой ткани у 2 больных сопровождалась средним и у 1 - плохим результатом, трансплантация с дополнительным использованием СК в 1 наблюдении дала прекрасный результат, в остальных 2 - хороший. Хотя результаты трансплантации с использованием СК были лучше, их отличие от результатов традиционной трансплантации оказалось статистически незначительным (р=0,11). Косметический эффект, выраженный в разной степени, отмечался в обеих группах больных. У одного больного из первой группы (трансплантация без использования СК), который перед операцией принимал глюкокортикоиды внутрь, наблюдался частичный некроз трансплантированной жировой ткани. Для удаления некротизированной жировой ткани устанавливали дренаж. У одного больного из второй группы (трансплантация с дополнительным использованием СК), принимавшего глюкокортикоиды внутрь, результат был хуже, чем у остальных двух больных, которые не принимали эти препараты. По мнению авторов, лечение глюкокортикоидами в предоперационном периоде или само заболевание (глубокая красная волчанка) угнетают ангиогенез и уменьшают выживаемость трансплантата.
Таким образом, авторы пришли к выводу, что трансплантацию жировой ткани, как обогащенной, так и не обогащенной СК, лучше проводить после отмены глюкокортикоидов и вне обострения заболевания. По заключению авторов, трансплантация жировой ткани, обогащенной СК, уменьшает выраженность липоатрофии лица, лишена таких недостатков, как рубцевание и реакция на инородное тело, и может быть использована для коррекции дефектов любой формы. Для подтверждения полученных результатов требуются дальнейшие исследования с большим числом больных и более длительным наблюдением [12].
Хроническая венозная недостаточность является причиной образования хронических язв нижних конечностей у 60-80% больных. Заболевание больше характерно для пожилых людей и проявляется воспалением мягких и твердых тканей, вовлекая в процесс (поражая) боковую поверхность нижней конечности [10, 11]. Повышенное венозное давление служит первопричиной изменений кожи и нижележащих тканей, приводящих к хроническим изъязвлениям. Повышенное венозное давление наблюдается в результате несостоятельности венозных клапанов глубоких или поверхностных вен нижних конечностей [2].
V. Cervelli и соавт. [7] описали опыт применения плазмы, обогащенной тромбоцитами, в комбинации с жировой тканью для лечения хронических язв нижних конечностей. В исследование вошли 20 больных основной группы (13 женщин и 7 мужчин) в возрасте от 25 до 50 лет, которым проводилось лечение плазмой, обогащенной тромбоцитами, в комплексе с очищенной жировой тканью. Контрольная группа включала больных, лечение которых было основано на применении коллагена и гиалуроновой кислоты. В среднем вводили 0,5 мл активированного тромбоцитарного геля (каждый больной получал 9-10 мл) в комбинации с 1 мл очищенной жировой ткани [7].
Тромбоцитарный гель - это смесь аутогенных белков, которая содержит от 300 000 до 350 000 тромбоцитов и при введении обладает способностью стимулировать фибробласты кожи. Он также благоприятствует тканевому росту путем синтеза нового коллагена [3, 4]. Гель вводили по краям язвы на разных уровнях, используя канюли Coleman для липофилинга.
Послеоперационные результаты оценивали через 2 и 5 нед, 3, 6 и 12 мес и затем ежегодно [7]. В основной группе авторы наблюдали эпителизацию 16 из 20 хронических язв нижней конечности в среднем в течение 9,7 нед после трансплантации жировой ткани с обогащенной тромбоцитами плазмой по сравнению с 2 из 10 аналогичных язв, для лечения которых использовали гиалуроновую кислоту и коллаген. У 11 больных основной группы хронические язвы эпителизировались на 100% в среднем в течение 7,1 нед, у 13 больных - в течение 7,5 нед после однократного введения жирового трансплантата и плазмы, обогащенной тромбоцитами, у 5 - во время 2 процедур (вводили жировой трансплантат и плазму, обогащенную тромбоцитами) в среднем в течение 5 нед после последнего введения, у 2 больных - в среднем в течение 10,5 нед после использования только плазмы, обогащенной тромбоцитами, полная.
Авторы пришли к заключению, что пересадка жировой ткани в комбинации с плазмой, обогащенной тромбоцитами, обеспечивает сохранение и стабилизацию процесса восстановления мягких тканей в области хронических язв нижней конечности (эпителизацию) в течение всего периода наблюдений. Обогащенная тромбоцитами плазма благоприятствует неоангиогенезу, васкуляризации и активности фибробластов, которые в свою очередь влияют на выживаемость жировой ткани [6, 9]. По мнению авторов, результаты этого исследования дают основание для клинического применения разработанной методики пересадки жировой ткани в комбинации с плазмой, обогащенной тромбоцитами, для лечения хронических язв нижних конечностей [7]. Для подтверждения полученных результатов требуются дальнейшие исследования с большим числом больных и более длительным периодом наблюдения.
Таким образом, использование стволовых клеток (СК) жировой ткани приобрело популярность в регенеративной медицине, жировая ткань становится важным источником СК взрослого организма, применяемых в пластической хирургии. Способность СК жировой ткани дифференцироваться в клетки мезенхимального и немезенхимального происхождения аналогично мезенхимальным клеткам костного мозга делает их привлекательными для использования в пластической и восстановительной хирургии мягких тканей. Возможно, изучение биологических свойств СК позволит шире использовать жировую ткань, полученную путем липосакции, для восстановления объема мягких тканей, утраченного в результате заболевания, травмы или старения. Созданы и продолжают разрабатываться методы выделения СК, которые позволят получать их в большом количестве; методы обогащения факторами роста, усиливающими неоваскуляризацию и выживаемость жировых трансплантатов, которые дадут возможность использовать СК для повышения эффективности увеличения объема мягких тканей. Исследования СК взрослого организма пока находятся на начальном этапе, поэтому должны быть проведены обширные доклинические и клинические испытания безопасности и эффективности применения СК жировой ткани в пластической хирургии.