CC BY
247
42. Giugliano RP, White JA, Bode C, et al. Early versus delayed, provisional eptifibatide in acute coronary syndromes. N Engl J Med 2009;360: 2176-2190
43. Keeley EC, Boura JA, Grines CL. Primary angioplasty versus intravenous thrombolytic therapy for acute myocardial infarction: a quantitative review of 23 randomised trials. Lancet 2003;361:13-20.
44. Kalla K, Christ G, Karnik R. Implementation of guidelines improves the standard of care: the Viennese registry on reperfusion strategies in ST-elevation myocardial infarction (Vienna STEMI registry). Circulation 2006;113:2398-2405.
45. Zahn R, Schiele R, Schneider S. Decreasing hospital mortality between 1994 and 1998 in patients with acute myocardial infarction treated with primary angioplasty but not in patients treated with intravenous thrombolysis. J Am Coll Cardiol 2000;36:2064-2071.
УДК 611.013.95.013.395 -5
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФЕТАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
Н.А.Криворучко АО «Национальный научный медицинский центр», г. Астана
Не будет большим преувеличением сказать, что понятие «стволовые клетки» стало своеобразным символом новейшей биомедицины, надолго определившим ее ключевые направления в XXI веке. Беспрецедентный по своим масштабам интерес к стволовым клеткам мировой общественности связан с неожиданно возникшей возможностью восстанавливать разрушенные болезнью ткани и даже целые органы человеческого организма. Хотя понятие стволовой клетки известно с начала прошлого века, а некоторые направления клеточной терапии, такие как гемотрансфузия, трансплантация костного мозга, адоптивная терапия ЛАК-клетками, достаточно широко используются в современной медицине, именно сочетание этих двух понятий привело к созданию принципиально новой клеточной терапии [1,2].
Уместно вспомнить немного истории: начало XX века ознаменовалось событиями, предопре-дилившими главные направления развития медицины на все столетие. В 1901г. Ландштейнер открыл группы крови. Очень быстро переливание крови стало клинической реальностью во всех развитых странах. В 1906г. Была выполнена первая успешная пересадка трупной роговицы. В 1922г. были сделаны первые пересадки фетальной абортивной ткани. В середине 20-ых пациентам с болезнью Аддисона были пересажены фетальные надпочечники, что привело к длительному терапевтическому эффекту. Первая трансплантация фетальной поджелудочной железы была сделана в Италии в 1928г. больному инсулинзависимым сахарным диабетом.В середине 50-х годов Е.Thomas сделал пересадку костного мозга после радиационного лечения острой лейкемии.Донором костного мозга была сестра-близнец. В 1961г.была сделана первая пересадка фетальных гематогенных предшественников двум пациентам с апластической анемией. В 1975г.была осуществлена первая успешная пересадка фетальных стволовых гематогенных клеток печени при наследственном АДА-дефиците (отсутствие фермента аденозиндезаминазы в клетках иммунной системы). В 1985г. шведские неврологи опубликовали первые положительные результаты лечения болезни Паркинсона пересадкой хромаффинной ткани надпочечников в стриатум [4]. Это направление сейчас превратилось в специальный раздел реконструктивной нейрохирургии во всех развитых странах. В качестве источника дефицитного медиатора используют фетальную нервную ткань, культуру нейронов, трансфицированные линии фибробластов, миобластов, клетки дрозофилы. С середины 80-х годов ведутся интенсивные работы по изучению уникальных свойств стволовых клеток и особенностей их клинического применения, открываются новые возможности в лечении многих заболеваний [2,3,4].
По своему происхождению стволовые клетки разделяют на эмбриональные, фетальные, стволовые клетки пуповинной крови и стволовые клетки взрослого человека. Науке известны несколько источников получения стволовых клеток [1,5].
Источником эмбриональных стволовых клеток является бластоциста - зародыш (3-8недель гестации). Эти стволовые клетки способны дифференцироваться в различные типы клеток. На сегодняшний день в мире получено несколько десятков линий эмбриональных стволовых клеток [1,3,4,7].
Фетальные стволовые клетки получают из абортивного материала 9-20 недель гестации. Такие клетки имеют наивный фенотип, включающий способность расти и дифференцироваться в более специализированные ткани. Это уникальное качество обеспечивает фетальным тканям способность замещать поврежденные окончательно дифференцировнные (взрослые) ткани или обеспечить трофическую поддержку для самовосстановления поврежденных специализированных тканей [6,7,8].
Стволовые клетки взрослых представляют собой недифференцированные клетки, которые встречаются в дифференцированных тканях. Они могут самообнавляться в теле на протяжении всей жизни организма или специализироваться в те типы тканей, в которых они находятся. Источники
стволовых клеток взрослых включают костный мозг, кровь, глаза, головной мозг, скелетные мышцы, зубную пульпу, печень, кожу, внутренний слой стенки желудочно-кишечного тракта и поджелудочную железу. Стволовые клетки взрослых очень малочисленны. Кроме того, их трудно идентифицировать и размножать в словиях ex vivo, так как они при культивировании стремятся к необратимой диффе-ренцировке [1,2,3,4,5].
Одним из направлений клеточной терапии является трансплантация фетальных клеток и фетальной хрящевой ткани. Трансплантация стволовых клеток используется для системной стимуляции остеогенеза. Например, при лечении несовершенного остеогенеза (osteogenesis imperfecta) при помощи трансплантаций цельного костного мозга (Horwitz et al. 1999, 2001, Cole 2002) происходит 20-30% химеризация костной ткани, в результате чего улучшается качество жизни, снижается количество переломов, ускоряется рост кости. Еще лучшие результаты получены при инфузии аллогенных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) после аблации костного мозга (КМ) (Horwitz et al. 2002). Разработан метод направленной остеогенной дифференцировки человеческих эмбриональных стволовых клеток in vitro и доказано формирование ими минерализированной ткани in vivo (Bielby et al. 2004) - таким образом, ЭСК могут стать источником аллогенных остеобластов в тех случаях, когда по каким-либо причинам аутотрансплантация нежелательна. Делаются попытки найти и другие ресурсы клеток-предшественников костной ткани - например, in vitro удалось получить остеогенную диффе-ренцировку стволовых клеток мышечной ткани (Sun et al. 2005) [9,10,11,12].
Еще более сложная проблема - восстановление поврежденных суставов. Искусственные протезы дорогостоящи и недолговечны - обычно необходима замена уже через несколько лет. Различные методы, направленные на стимуляцию регенерации хрящевой ткани в поврежденном суставе - множественные микроперфорации суставной поверхности, абразия и микропереломы - не всегда дают удовлетворительные результаты. Метод трансплантации аутологичных хондроцитов впервые был использован в клинике в 1987 году, в 1994 были опубликованы результаты первых клинических испытаний. В настоящее время этот метод уже хорошо разработан и вошел в клиническую практику; общепринятой стандартной процедурой считается предложенная в 1994 году (Brittberg et al. 1994); трансплантацию хондроцитов предлагает несколько биотехнологических компаний. Например, один из крупнейших производителей в Европе - немецкая компания Verigen AG производит Matrix-induced Autologous Chondrocyte Implantation (MACI), широко применяющийся в Европе и Австралии с 1998 года [6,10,11,14].
В последнее время появились работы, предлагающие использовать для замещения хрящевой ткани суставов МСК КМ. Введение в область повреждения МСК стимулирует регенерацию хряща и останавливает разрушение сустава [12].
Трансплантация фетальных хондроцитов зарекомендовала себя как возможный эффективный способ лечения больных с хроническими заболеаниями суставов, застарелыми переломами трубчатых костей, внутрисуставных переломах, остеомиелитом. Положительные экспериментальные и клинические результаты были различными по выраженности и свидетельствовали о высокой степени восстановления нарушенных функций конечностей, за счет регенерации суставного хряща и костной ткани. Использование фетальных хондроцитов—фетальной хрящевой ткани, содержащей биологически активные вещества векторной органоспецифической направленности. Основным аспектом использования фетальных хондроцитов для лечения является высокий пластический и функциональный потенциал комплекса биологически активных органоспецифических веществ и отсутствие зрелых иммунокомпетентных клеток, способствующих осложнениям в виде реакции трнсплантант против хозяина. Последних при трансплантации фетальных тканей и клеток практически не наблюдается [7,10,11, 14]. К настоящему времени диапазон применения фетально-клеточных трансплантаций стал значительно шире.
В результате многолетних морфологических исследований были установлены основные свойства фетальных тканей:
1. Фетальная ткань способна подвергаться изменениям и дифференцировке в ответ на стимулы окружающей среды, хотя и в соответствии с заложенной генетической информацией. Большая пластичность связанная с высоким содержанием бластных клеток, обусловливает высокую приспосабливаемость за счет роста, миграции, возможности образовывать межклеточные контакты. Хотя фетальные ткани пролиферируют различным способом в зависимости от вида ткани и стадии гестации, в целом они делятся быстрее и чаще чем зрелые ткани [15,16,17]. Фетальные ткани 17-32 недель развития практически полностью состоят из прогениторных клеток с высоким потенциалом миграции и репопуляции. Каждая фетальная клетка имплантируется в 10-100 раз активнее в тканях реципиента и дает в 100-10 000 раз больше клеток в ростках по сравнению с дифференцированными клетками человека из взрослых органов [18,19].
2. Фетальные ткани продуцируют и содержат большое количество различных биологически активных веществ, способных обеспечивать их выживание, стимулировать регенерацию поврежденных тканей реципиента и создавать благоприятное микроокружение для аксо-
нального роста. В эмбриональных и фетальных тканях выявлена группа нейротрофинов (нейротрофины -3 и -4, нервный ростовой фактор, мозговой нейротрофический фактор, ганглиозиды), контролирующих развитие, фенотипическую дифференцировку и сохранение нервных и глиальных клеток [20,21]. В фетальных трансплантанатах содержатся стадио-специфические белки и пептиды, антиоксиданты и перехватчики активных форм кислорода, адаптогены, противовоспалительные бактериостатические соединения, пептиды, стимулирующие иммунокомпетентные клетки, опиаты [17,22].
В конце эмбрионального и начале фетального периода эмбриогенеза начинается органогенез большинства эндокринных желез. В это время отмечают синтез практически всех известных гормонов [20,22]. Из незрелого мозга млекопитающих выделен а-фетопротеин, которого в ранний эмбриональный период много в эпендиме желудочков, оболочках мозга, сосудистом сплетении, стенках сосудов и мало в незрелых герминативных клетках. Показано, что а-фетопротеин принимает непосредственное участие в регуляции внутриклеточных механизмов роста и гибели клеток, а так же снижает иммунологическую реактивность аллоген-ных лимфоцитов [22,25]. Относительная концентрация ряда аминокислот, большей частью незаменимых, и тормозного медиатора таурина в мозге плодов млекопитающих в 2-3 раза больше, чем у взрослых. Концентрация аденозин-три-фофсфорной кислоты, фосфокреатина и креатина высока в мозге эмбрионов и снижается после рождения. Активность окислительных ферментов резко нарастает во второй половине эмбриогенеза, к моменту рождения она значительно превышает таковую у взрослых особей [23,25]. Пики активности различных физиологически активных компонентов нервной ткани приходятся на разные этапы развития мозга. Некоторые из них, связанные с общими обменными процессами, ростом и диффе-ренцировкой клеток, в большем количестве обнаруживаются в раннем пренатальном периоде. Другие, влияющие на развитие более специальных функций, выявляются в позднем эмбриогенезе и в первые дни после рождения. Однако, при их анализе выявляется общая закономерность: наряду с веществами, способствующими развитию и дифференцировке клеток и тканей, преобладают факторы, тормозящие реактивные (клеточные и гуморальные) процессы в развивающемся организме. По-видимому, благодаря этому механизму эмбрион может расти и развиваться при минимальных энергетических затратах, не отторгаясь от иммунологически чужеродного организма матери.
3. Хотя классические механизмы отторжения уместны и для трансплантации фетальных тканей необходимо отметить существующие особые иммунологические соображения. Фетальные клетки в зависимости от их возраста обладают свойствами стволовой клетки, которая является фенотипически мультипотентной и некомплементированной. Фетальные и эмбриональные клетки и их ассоциаты в большинстве случаев иммунологически пассивны и практически не вызывают иммунной реакции отторжения, поскольку в I и II триместрах гетации ещё не экспрессированы белки главного комплекса гистосовместимости 1 и 2 класса. Проникновение макромолекул в незрелый мозг не должно вызывать аутоиммунных реакций, как это имеет место в зрелом мозге при нарушении целостности гематоэнцефа-лического барьера. Известно, что все этапы беременности протекают на фоне выраженной комплексной иммуносупрессии как со стороны матери, так и зародыша. Из эмбрионального мозга млекопитающих выделен а-фетопротеин и ростовой фактор TGF-ß 2, обладающие иммуносупрессивными свойствами. Считают, что иммунитет подавляют также дофамин и серотонин, концентрация которых в развивающемся мозге высока [22,23,26].
4. Фетальные ткани способны использовать эволюционно более древний энергетический путь-гликолиз, обладают большей устойчивостью к гипоксии. Это очень существенно во всех ситуациях, связанных с ишемией органов или тканей, а также важно для создания банков клеток и их ассоциатов при глубоком замораживании, которое влечет за собой снижение концентрации кислорода [2,15].
Развивающаяся в недрах клинической трансплантологии клеточная трансплантология позволяет успешно решать некоторые существующие проблемы. Отпадает необходимость в широкомасштабном хирургическом вмешательстве и существенно сокращается потребность в донорском материале, поскольку для замещения многих жизненно важных функций дефектного органа оказывается достаточно введения сравнительно небольшого количества донорских клеток. Наиболее подходящим для этих целей донорским материалом могут быть фетальные клетки. Современное состояние фетальной клеточной трансплантологии вселяет уверенность в ее перспективность.
Литература
1. БеляевН.Н. Стволовые кроветворные клетки: экспериментальные исследования и перспективы терапевтического применения //Журн.Consilium-2005,№1.-С.44-50.
2. Репин В.С., Сухих ГТ. Медицинская клеточная биология. М.Медицина.-1998.-210с.
3. Вермель А.Е. Столовые клетки: общая характеристика и перспективы применения в клинической практике.//Журн. Клиническая медицина, 2004, №1, С.5-10.
4. Jankovski A., F. Rossi., C.Sotel .//Eur. S. Neurosci-1996.-Vol.8.-P 2308-2319.
5. Asakura A. Komaki M ,Rudniki M.A. Muskle satellite cells are
6. multipotential stem cells that exhibit myogenik, osteogenik, and adipogenik differentiation , 2001, 68, С.245-253.
7. Сухих Г.Т., Ерина Л.Н, Трансплантация фетальных тканей и клеток человека.-М.,1996.
8. Сухих Г.Т., Богданова И.М., Малайцев В.В.и др. Иммунологические аспекты трансплантации фетальных клеток.-М.,1998.
9. Jaw P.K ., Goodwin T.G., Fang Q. et al.// Cell Transplant.-1997-Vol.6.-R95-100.
10. Nessner R.P.//J. Rheumatol.-1997.-Vol.24.-R819-821.
11. Aftab A., Bruce J.//Transplantation of fetal tissues Emory University School of Medicine., Atlanta, Georgia,1997.
12. Зорин В.Л., Крашенинников М.Е, Фолов В.И.и др. Способ восстановления целостности дефектов длинных трубатых костей с использованием мезенхимальных стволовых клеток.//Журн. Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2004,№1,С.37-40.
13. Кругляков Н.В., Соколова И.Б., Некрасова Н.Н. и др.Репарация костной ткани с помощью мезенхимальных стволовых клеток.//Цитология, 2004,т.46,№10.Материалы Международного симпозиума по биологии клетки в культуре «Стволовые клетки, регенерация, клеточная терапия». -С.920-921.
14. Шевцов В.И., Чиркова А.М., Дьячков А.Н. Морфологическая характеристика ранних стадий репаративного процесса при замещении дефектов костей черепа методом дозированной дистракции.//Вестник травматологии и ортопедии им.Н.Н.Приорова,2000,№1.-С.61-66.
15. Brittberg M., Peterson L., Sjogren-Jansson E. Articular cartilage engineering with autologous chondrocyte transplantation. A review of recent developments. J Bone Joint Surg Am 2003; 85-A, Suppl 3: 109-115.
16. В.Т.Пальчун,М.И.Кадымова,Л.А.Лучихин. Лечение нейросенсорной тугоухости трансплантацией фетальных тканей человека.-Мтодические рекомендации.-М.-Медицина.-2000.-24с.
17. А.О.Брюховецкий, С.О.Ушаков. Трансплантация фетальных тканей и клеток человека.// М.Медицина.-1996.-254с.
18. ГТ.Сухих.Трансплантация фетальных клеток в медицине: настоящее и будущее.//Бюллетень экспериментальной биологии медицины.-1998.-Т.126.-приложение1.-С.6-10.
19. Д.О.Шкворченко, А.М.Щелоков, ГТ.Сухих и др. Современные аспекты трансплантации компонентов фетальной сетчатки при возрастной макулодистрофии. // Новое в офтолмалогии.-2000.-№2.-С.42-47.
20. В.Н.Миронов, В.С.Бугаев, В.А.Алехина и др. Метод ретробульбарного введения фетальных клеток человеа в лечении пациентов с частичной атрофией зрительного нерва.//Кремлевская медицина: Клинический вестник.-2001.-№2.-С.23-26.
21. Stein D.J., Glasier M.M. Some practiceal and theoretical issues concerning fetal brain tissue grafts as therapy for brain dysfunctions //Behavioral and brain sciences.-1995.-Vol.18.-R36.
22. М.А.Александрова, Е.В.Лосева, И.В.Ермакова. Поведение трансплантированных эмбриональных нервных клеток // Онтогенез. 1993.-Т.24.-№5.-С.43-50.
23. А.О.Гомазков. Нейропептиды и ростовые факторы мозга. //Информационно-справочное издание. М.Медицина.-2002.-104с.
24. Е.И.Дудич, Л.Н.Семенкова, И.В.Дудич и др. Роль -фетопротеина в индукции апоптоза и в регуляции апоптических сигналов, генерируемых другими факторами //Бюлл.эксперимент. биологии и медицины.-1998.-Т.126.-Приложение 1.-С.141-146.
25. Е.В.Лосева, В.И.Цымбалюк, Л.Д.Пичкур и др. Влияние трансплантации эмбриональной мозговой ткани на структурные изменения в мозгу крыс после черепно-мозговой травмы // Нейрофизиология.-1995.-Т.27.-№6.-С.350.
26. Thompson J. et al. Embrionic stem cells lines derived from human blastocyst //Science.-1998.-Vol. 282.-Р.1145-1147.
27. Полтавцева Р.А., Ржанинова А.А., Ревищин А.В.и др. Развитие in vitro нейральных про-генеторных клеток эмбрионов человека //Бюллетень Экспериментальной Биологии и Медицины.-2002.-№9.-С.27-31.
