Восстановление протяженных дефектов периферических нервов с использованием аутогенной бесклеточной матрицы и шванновских клеток Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

I I I I I I

Новости клеточных технологий

cm

Восстановление протяженных дефектов периферических нервов с использованием аутогенной бесклеточной матрицы и шванновских клеток

Восстановление протяженных дефектов периферических нервов [более 3-5 см) остается нерешенной проблемой современной реконструктивной хирургии. В настоящее время в медицинской практике нет технологий, с помощью которых можно было бы помочь пациентам, утратившим значительную часть нерва. Тогда как менее протяженные дефекты можно восстановить с помощью мобилизации концов поврежденного нерва. Использование же донорских трансплантатов нервов осложняется иммунологическими реакциями на чужеродные ткани.

Рост аксона при репарации нервного волокна - сложный и зависящий от ряда факторов процесс. Например, ростовой конус аксона, двигаясь согласно хемотаксису должен находиться в «сопровождении» шванновских клеток. Отсутствие их достаточного количества и слабый пролиферативный потенциал, а также встречающиеся на пути рубцовые ткани останавливают рост аксонов с образованием невромы. Для решения задачи беспрепятственного продвижения в пространстве ростовых аксональных конусов необходимо иметь в достаточном количестве шванновские клетки с активным пролиферативным потенциалом и «расчистить» путь продвижения аксона от окружающих тканей.

В последнее время для решения данной проблемы было предложено несколько подходов, использующих методы тканевой инженерии. Для этого использовали как синтетические материалы [2, 3], так и коллагеновые трубки [1]. Совсем недавно группа Hisasue S. показала возможность реконструкции утраченной части нервного ствола [дефект - 1 см) трубкой из PGA, внутри которой находился коллагеновый гель. Концы трубки фиксировались к резецированным участкам полового нерва крыс [4]. Исследователи предположили, что в реализации механизма действия метода основная роль принадлежит шванновским клеткам. Показано, что повреждение активирует пролиферацию этих клеток, по ним движется ростовой конус аксона, в результате чего происходит восстановление структуры и функции нерва, что выражаетя в появлении эрекции и способности к совокуплению [4]. Данную технологию, по мнению авторов, нельзя использовать для протяженных дефектов.

Возможным решением проблемы могло бы стать использование швановских клеток, нанесенных внутрь трубки из биосовместимого материала, что обеспечивало бы непрерывный рост аксона [вне зависимости от скорости пролиферации этих клеток) со стороны поврежденного нервного ствола. В журнале Tissue Engineering опубликовано исследование, показывающее возможность замещения протяженного участка нервного ствола бесклеточными матрицами с нанесенными на них аутогенными шванновскими клетками.

У крыс забирали аутогенный материал: шванновские клетки из паравертебральных ганглиев и участок прямой мышцы живота. Одновременно производили резекцию седалищного нерва на протяжении 2 см. Из ганглиев выделяли и переводили в культуру шванновские клетки, аутомышца была децеллюлирована криодеструкцией или химическим способом. На децеллюлированные матрицы наносили шванновские клетки, и конструкция культивировалась еще в течение 5 дней. Затем конструкции трансплантировались в зону сформированного дефекта седалищного нерва, накладывали анастомоз «конец в конец» с использовнием микрохирургии. В качестве контроля производилась аутотрансплантация фрагмента седалищного нерва, взятого с противоположной стороны у контрольной группы крыс.

В контрольной группе регенерацию нервного ствола наблюдали у 6 крыс из 7 [у одной крысы аксоны в нерве найдены не были, что говорит о гибели трансплантата). В группе с трансплантацией конструкции из шванновских клеток и внеклеточной матрицы, децеллюлированной криодеструкцией, регенерация нерва произошла у 4 крыс из 7. В группе с химической децеллюляцией регенерация не произошла даже спустя 12 недель, а конструкция в значительной мере деградировала. Оценка результата основывалась на гистологическом исследовании трансплантатов. В группе с комбинированным трансплантатом [аутоклетки + матрица) рост аксонов и их количество были снижены по сравнению с аутонервом [контроль). Прорастание сосудистой сети в регенерируемый нервный ствол происходило, в основном, со стороны неповрежденного участка нерва. Функция нерва определялась тепловой и болевой чувствительностью. В группе контроля она была нормальной, в группах с комбинированным трансплантатом - была снижена [криодецеллюлированная матрица + клетки) или отсутствовала [химиодецеллюлированная матрица + клетки).

Таким образом, данное исследование продемонстрировало возможность использования бесклеточной матрицы с нанесенными на нее шванновскими клетками для регенерации нервного ствола и восстановления его протяжённых дефектов. Неудача с бесклеточной матрицей, полученной химическим методом, возможно, связана с недостаточной отмывкой образцов от реагентов, поскольку протокол позволяет разрушить клетки, удалить фрагменты мембран и разрушить молекулы ДНК, не повреждая белки внеклеточного матрикса. Эффективность такого способа обработки ткани была показана в экспериментальных работах [5]. Тем не менее, данная технология после изучения всех недостатков и доработки может показать хорошие результаты в преклинических исследованиях, а в дальнейшем - в клинике для восстановления протяженных участков нервов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ahmed M.R., Vairamuthu S., Shafiuzama M. еt al. Microwave irradiated collagen tubes as a better matrix for peripheral nerve regeneration. Brain Res. 2005; 1046: 55-67.

2. Rutkowski G.E., Miller C.A., Jeftinija S., Mallapragada S.K. Synergistic effects of micropatterned biodegradable conduits and Schwann cells on sciatic nerve regeneration. J. Neural Eng. 2004; 1: 151-7.

3. Bryan D.J., Tang J.B., Doherty S.A. еt al. Enhanced peripheral nerve

regeneration through a poled bioresorbable poly[lactic-co-glycolic acid) guidance channel. J. Neural. Eng. 2004; 1: 91-8.

4. Hisasue S., Kato R., Sato Y. еt al. Cavernous nerve reconstruction with a biodegradable conduit graft and collagen sponge in the rat. J. Urol. 2005; 173: 286-91.

5. Schultheiss D., Gabouev A.I., Cebotari S. et al. Biological vascularized matrix for bladder tissue engineering: matrix preparation, reseeding technique and shortterm implantation in a porcine model. J. Urol. 2005; 173: 276-80.

Подготовил A.B. Волков По материалам Tissue Eng. 2005; 11; 7-8: 1004-14

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006