Пул клеток что это простыми словами
Перейти к содержимому

Пул клеток что это простыми словами

  • автор:

ПУЛ ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ХРОНИЧЕСКИ ОБЛУЧЕННЫХ ЛИЦ В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Котикова А. И., Блинова Е. А., Аклеев А. В.

У жителей прибрежных сел реки Течи, подвергавшихся хроническому радиационному воздействию, отмечают изменения клеточного состава периферической крови в отдаленном периоде, что может быть следствием структурных и функциональных нарушений в пуле гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и клеток-предшественников. Целью работы было оценить количественные характеристики пула CD34+-клеток периферической крови у хронически облученных лиц в отдаленном периоде. Через 60 лет после начала облучения обследовано 153 человека, которых разделили на четыре группы: лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития (средняя поглощенная постнатальная доза составила 570 мГр); лиц, облученных только постнатально (средняя поглощенная постнатальная доза составила 790 мГр), а также две группы сравнения, в которых поглощенные постнатальные дозы облучения красного костного мозга (ККМ) не превышали 70 мГр. Оценку абсолютного и относительного количества CD34+-клеток в периферической крови у хронически облученных лиц проводили методом проточной цитометрии . В группе лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, не выявлено изменение количества CD34+-клеток относительно группы сравнения, возрастная зависимость также не зарегистрирована. При этом отмечено значимое снижение абсолютного количества ГСК и клеток-предшественников с увеличением дозы облучения ККМ. В группе лиц, облученных только постнатально, обнаружено значимое увеличение показателей CD34+-клеток периферической крови относительно группы сравнения (для абсолютного количества p = 0,004; для относительного — p = 0,009), отмечено дозозависимое увеличение ГСК и клеток-предшественников в периферической крови (для абсолютного количества p = 0,02; для относительного — p = 0,03), при этом зарегистрировано снижение данного типа клеток с возрастом (для абсолютного количества р = 0,02, для относительного — p = 0,04).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Котикова А. И., Блинова Е. А., Аклеев А. В.

Циркулирующие гемопоэтические и эндотелиальные предшественники в периферической крови пациентов с черепно мозговой травмой

PERIPHERAL BLOOD HEMATOPOIETIC STEM CELL POOL IN INDIVIDUALS CHRONICALLY EXPOSED TO RADIATION OVER A LONG-TERM PERIOD

Корреляция гемопоэтических стволовых клеток cd34+ и колониеобразующих единиц в продуктах афереза периферической крови у пациентов со злокачественными лимфопролиферативными заболеваниями до и после криоконсервирования перед аутоТГСК

АБСОЛЮТНОЕ КОЛИЧЕСТВО ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК CD34+ В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ПЕРЕД ПРОЦЕДУРОЙ ЛЕЙКАФЕРЕЗА КАК ПАРАМЕТР, ПРОГНОЗИРУЮЩИЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СБОРА СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК

Мобилизация гемопоэтических стволовых клеток препаратами циклофосфамид и цитарабин в сочетании с колониестимулирующим фактором у больных множественной миеломой, кандидатов для проведения трансплантации аутологичных гемопоэтических стволовых клеток

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PERIPHERAL BLOOD HEMATOPOIETIC STEM CELL POOL IN INDIVIDUALS CHRONICALLY EXPOSED TO RADIATION OVER A LONG-TERM PERIOD

Changes in the peripheral blood cellular composition were observed in the long term period in the residents of the Techa riverside villages chronically exposed to radiation, which may be the consequence of structural and functional disorders in the pool of hematopoietic stem cells (HSC) and progenitor cells. Therefore, the study was aimed to quantify peripheral blood CD34+ cell pool in individuals chronically exposed to radiation over a long-term period. Sixty years after the onset of exposure, a total of 153 individuals were examined, who were divided into four groups: individuals exposed in utero and postnatally (the average postnatal absorbed dose was 570 mGy); individuals exposed only postnatally (the average postnatal absorbed dose was 790 mGy), and two comparison groups, in which the average postnatal absorbed dose to red bone marrow did not exceed 70 mGy. Absolute and relative peripheral blood CD34+ cell counts in chronically exposed individuals were assessed by flow cytometry. No changes in CD34+ cell counts compared to comparison group were revealed in the group of individuals exposed in utero and postnatally; no age-related changes were registered as well. However, a significant decline in absolute HSC and progenitor cell counts with increased absorbed dose to red bone marrow was observed. In the group of individuals exposed only postnatally, there was a significant increase in peripheral blood CD34+ cell counts compared to comparison group (p = 0.004 for absolute cell count; p = 0.009 for relative cell count), dose-dependent increase in peripheral blood HSC and precursor cell counts (p = 0.02 for absolute cell count; p = 0.03 for relative cell count), along with age-related decline in these cells’ counts p = 0.02 for absolute cell count; p = 0.04 for relative cell count).

Текст научной работы на тему «ПУЛ ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ХРОНИЧЕСКИ ОБЛУЧЕННЫХ ЛИЦ В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ»

ПУЛ ГЕМОПОЭТИЧЕСКИХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ ХРОНИЧЕСКИ ОБЛУЧЕННЫХ ЛИЦ В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ

А. И. Котикова1,2 Е. А. Блинова1-2, А. В. Аклеев1,2

1 Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства, Челябинск, Россия

2 Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия

У жителей прибрежных сел реки Течи, подвергавшихся хроническому радиационному воздействию, отмечают изменения клеточного состава периферической крови в отдаленном периоде, что может быть следствием структурных и функциональных нарушений в пуле гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и клеток-предшественников. Целью работы было оценить количественные характеристики пула Сй34+-клеток периферической крови у хронически облученных лиц в отдаленном периоде. Через 60 лет после начала облучения обследовано 153 человека, которых разделили на четыре группы: лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития (средняя поглощенная постнатальная доза составила 570 мГр); лиц, облученных только постнатально (средняя поглощенная постнатальная доза составила 790 мГр), а также две группы сравнения, в которых поглощенные постнатальные дозы облучения красного костного мозга (ККМ) не превышали 70 мГр. Оценку абсолютного и относительного количества Сй34+-клеток в периферической крови у хронически облученных лиц проводили методом проточной цитометрии. В группе лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, не выявлено изменение количества Сй34+-клеток относительно группы сравнения, возрастная зависимость также не зарегистрирована. При этом отмечено значимое снижение абсолютного количества ГСК и клеток-предшественников с увеличением дозы облучения ККМ. В группе лиц, облученных только постнатально, обнаружено значимое увеличение показателей Сй34+-клеток периферической крови относительно группы сравнения (для абсолютного количества p = 0,004; для относительного — p = 0,009), отмечено дозозависимое увеличение ГСК и клеток-предшественников в периферической крови (для абсолютного количества p = 0,02; для относительного — p = 0,03), при этом зарегистрировано снижение данного типа клеток с возрастом (для абсолютного количества р = 0,02, для относительного — p = 0,04).

Ключевые слова: гемопоэтические стволовые клетки, хроническое облучение, отдаленные эффекты, периферическая кровь, проточная цитометрия

Финансирование: исследование выполнено в рамках государственного задания «Состояние клеточного иммунитета человека в период реализации отдаленных эффектов хронического радиационного воздействия» (код 27.002.20.800).

Вклад авторов: А. И. Котикова — постановка методики, лабораторные исследования, статистическая обработка, написание текста статьи; Е. А. Блинова — постановка методики, написание текста статьи; А. В. Аклеев — концепция исследования, научное руководство.

Соблюдение этических стандартов: исследование одобрено этическим комитетом ФГБУН УНПЦ РМ ФМБА России (протокол № 3 от 20 июля 2021 г.). Добровольное информированное согласие было получено от всех участников исследований, проводимых на базе лаборатории молекулярно-клеточной радиобиологии ФГБУН УНПЦ РМ ФМБА России.

СхЗ Для корреспонденции: Алиса Игоревна Котикова

ул. Воровского, д. 68, корп. А, г. Челябинск, Россия, 454141; kotikovaalisa@gmail.com

Статья получена: 21.07.2021 Статья принята к печати: 10.08.2021 Опубликована онлайн: 03.09.2021

PERIPHERAL BLOOD HEMATOPOIETIC STEM CELL POOL IN INDIVIDUALS CHRONICALLY EXPOSED TO RADIATION OVER A LONG-TERM PERIOD

Kotikova AI1,2 Blinova ЕА12 Akleyev AV1>2

1 Ural Research Center for Radiation Medicine, Chelyabinsk, Russia

2 Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia

Changes in the peripheral blood cellular composition were observed in the long term period in the residents of the Techa riverside villages chronically exposed to radiation, which may be the consequence of structural and functional disorders in the pool of hematopoietic stem cells (HSC) and progenitor cells. Therefore, the study was aimed to quantify peripheral blood CD34+ cell pool in individuals chronically exposed to radiation over a long-term period. Sixty years after the onset of exposure, a total of 153 individuals were examined, who were divided into four groups: individuals exposed in utero and postnatally (the average postnatal absorbed dose was 570 mGy); individuals exposed only postnatally (the average postnatal absorbed dose was 790 mGy), and two comparison groups, in which the average postnatal absorbed dose to red bone marrow did not exceed 70 mGy. Absolute and relative peripheral blood CD34+ cell counts in chronically exposed individuals were assessed by flow cytometry. No changes in CD34+ cell counts compared to comparison group were revealed in the group of individuals exposed in utero and postnatally; no age-related changes were registered as well. However, a significant decline in absolute HSC and progenitor cell counts with increased absorbed dose to red bone marrow was observed. In the group of individuals exposed only postnatally, there was a significant increase in peripheral blood CD34+ cell counts compared to comparison group (p = 0.004 for absolute cell count; p = 0.009 for relative cell count), dose-dependent increase in peripheral blood HSC and precursor cell counts (p = 0.02 for absolute cell count; p = 0.03 for relative cell count), along with age-related decline in these cells’ counts (р = 0.02 for absolute cell count; p = 0.04 for relative cell count).

Keywords: hematopoietic stem cells, chronic exposure, late effects, peripheral blood, flow cytometry

Funding: the study was carried out within the framework of the State assignment «Human Cell-Mediated Immunity During Realization of Chronic Radiation Exposure Late Effects» (code 27.002.20.800).

Author contribution: Kotikova AI — method design, laboratory tests, statistical analysis, manuscript writing; Blinova ЕА — method design, manuscript writing; Akleyev AV — study concept, scientific management.

Compliance with ethical standards: the study was approved by the Ethics Committee of Urals Research Center for Radiation Medicine (protocol № 3 dated July 20, 2021). All the subjects enrolled in the studies conducted by Laboratory of Molecular and Cellular Radiobiology of Urals Research Center for Radiation Medicine submitted the informed consent.

[x] Correspondence should be addressed: Alisa I. Kotikova

Vorovskogo, 68, korp. А, Chelyabinsk, Russia, 454141; kotikovaalisa@gmail.com

Received: 21.07.2021 Accepted: 10.08.2021 Published online: 03.09.2021 DOI: 10.47183/mes.2021.023

Более 60 лет назад жители сел, расположенных по берегам р. Течи, подвергались хроническому радиационному воздействию вследствие сброса жидких радиоактивных отходов ПО «Маяк». Особенностью указанного воздействия было неравномерное распределение дозы облучения по организму. Наибольшие дозы облучения пришлись на красный костный мозг (ККМ) за счет накопления остеотропного 90Бг в костной ткани [1]. В результате наблюдалось стабильное снижение показателей тромбоцитов и лейкоцитов в периферической крови облученных лиц в ранние сроки при мощности дозы более 0,3-0,5 Гр/год [2].

В настоящее время отмечают восстановление большинства пулов иммунокомпетентных клеток [3], но при этом регистрируют провоспалительный сдвиг в системе цитокинов и устойчивое снижение количества нейтрофилов на фоне нормальных значений КСФ-Г (гранулоцитарные колониестимулирующие факторы) и КСФ-ГМ (гранулоцитарно-макрофагальные колониестимулирующие факторы) [3, 4]. Причиной наблюдаемых спустя длительное время иммунологических эффектов могут быть структурные и функциональные нарушения пула гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и клеток-предшественников вследствие длительного радиационного воздействия как на ГСК, так и клетки микроокружения.

Целью работы было оценить количественные характеристики пула С034+-клеток периферической крови у хронически облученных лиц в отдаленном периоде.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

В исследовании приняли участие 153 пациента клинического отделения Уральского научно-практического центра радиационной медицины. Критерии включения в исследование: проживание в одном из сел, расположенных

Таблица 1. Характеристика исследуемых лиц

по берегам р. Течи, в 1950-1960 гг.; наличие рассчитанных индивидуальных накопленных доз облучения ККМ, тимуса и периферических лимфоидных органов [5]; отсутствие диагностического или терапевтического облучения в течение 6 месяцев до начала исследования; отсутствие в анамнезе онкологических, аутоиммунных, острых или хронических (период обострения) воспалительных заболеваний в течение 6 месяцев до начала исследования; отсутствие приема гормональных, антибиотических, цитостатических препаратов в течение 6 месяцев до начала исследования. Критерии исключения: несоответствие какому-либо из перечисленных выше критериев.

Все исследуемые лица были разделены на несколько групп: лица, рожденные в период с 1950 по 1960 г., лица, подвергшиеся облучению в период внутриутробного и постнатального развития, группа сравнения 1; лица, рожденные до 1949 г. включительно, подвергшиеся облучению только в период постнатального развития, группа сравнения 2. Группы сравнения составили пациенты, проживающие в схожих с облученными лицами экономических и социальных условиях, у которых поглощенная постнатальная доза облучения ККМ не превышала 70 мГр [6]. Характеристика обследованных лиц представлена в табл 1.

Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) и клетки-предшественники, несущие на своей поверхности рецептор СЭ34, преимущественно сосредоточены в костном мозге, однако небольшую часть таких клеток (около 10% от всех ГСК организма человека) также обнаруживают

Признак Лица, рожденные с 1950 по 1960 г. Лица, рожденные до 1949 г. включительно

Группа сравнения 1 п* = 60 Лица, облученные в период внутриутробного и постнатального развития п= 27 Группа сравнения 2 п= 19 Лица, облученные только в период постнатального развития п = 47

Этническая принадлежность, % (п) Славяне 62 (37) 52 (14) 32 (6) 45 (21)

Тюрки 38 (23) 48 (13) р*** = 0,5 68 (13) 55 (26) р*** = 0,5

Пол, % (п) Мужчины 40 (24) 30 (8) 37 (7) 21 (10)

Женщины 60 (36) 70 (19) р**** = 0,5 63 (12) 79 (37) р**** = 0,5

Поглощенная постнатальная доза облучения ККМ, мГр, М ± БЕ (тт-тах) 20 ± 2 (0-68) 570 ± 90 (80-1720) 10 ± 4 (0,4-50) 790 ± 90 (80-2930)

Поглощенная постнатальная доза облучения тимуса и периферических лимфоидных органов, мГр, М ± БЕ (тт-тах) 0,9 ± 0,2 (0-8) 80 ± 20 (2-430) 8 ± 2 (0,08-30) 110 ± 10 (8-370)

Поглощенная внутриутробная доза облучения ККМ, мГр, М ± БЕ (тт-тах) 8 ± 2 (0,2-3) 70 ± 20 (0-360)

Поглощенная внутриутробная доза облучения тимуса и периферических лимфоидных органов, мГр, М ± БЕ (тт-тах) 0,9 ± 0,2 (0-8) 10 ± 7 (0-170)

Примечание: *п — количество обследованных лиц; **М ± БЕ — среднее ± ошибка среднего; *** — уровень значимости межгрупповых различий по этнической принадлежности; **** — уровень значимости межгрупповых различий по половому признаку; ***** — уровень значимости межгрупповых различий по возрастному признаку.

Таблица 2. Содержание С034+-клеток в периферической крови исследуемых лиц

Показатель Абсолютное количество С034+-клеток, кл/мкл Относительное количество СЭ34+-клеток, %

Группа сравнения 1, п = 60 37,00 (24-64) 0,04 (0,03-0,07)

Me Лица, облученные в период внутриутробного и постнатального развития, п= 27 31,00 (22-61) p1 = 0,32 0,04 (0,03-0,06) Р2 = 0,67

(25%-75%) Группа сравнения 2, п= 19 20,00 (15-28) 0,03 (0,02-0,04)

Лица, облученные только в период постнатального развития, п = 47 36,00 (20-50) p3 = 0,004 0,04 (0,03-0,07) Р4 = 0,009

Примечание: Ме — медиана; р1 — уровень значимости различий абсолютных показателей С034+-клеток в группах лиц, рожденных с 1950 по 1960 г; р2 — уровень значимости различий относительных показателей С034+-клеток в группах лиц, рожденных с 1950 по 1960 г; р3 — уровень значимости различий абсолютных показателей С034+-клеток в группах лиц, рожденных до 1949 г включительно; р4 — уровень значимости различий относительных показателей С034+-клеток в группах лиц, рожденных до 1949 г. включительно.

в периферической крови здоровых взрослых людей [7, 8]. Для исследования количественных показателей СЭ34+-клеток и иммунокомпетентных клеток у пациентов проводили взятие венозной крови из локтевой вены в объеме 9 мл натощак в вакуумную пробирку с K3-EDTA (Greiner Bio-One; Австрия). Определение количественных показателей CD34+-клеток в периферической крови исследуемых лиц проводили методом проточной цитометрии с использованием коммерческого набора StemKit Reagents (Beckman Coulter; Франция) на проточном цитометре Epics (Beckman Coulter; США) в соответствии с инструкцией производителя.

У лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию в период внутриутробного и постнатального развития, не были выявлены значимые изменения абсолютного и относительного количества CD34+-клеток периферической крови относительно группы сравнения 1 (p = 0,32 и p = 0,67 соответственно). При этом в группе лиц, облученных только постнатально, было отмечено значимое увеличение количественных показателей CD34+-клеток в периферической крови относительно лиц из группы сравнения 2 (табл. 2) (уровень значимости для различий абсолютного количества CD34+-клеток p = 0,004, а для различий относительного количества CD34+-клеток — p = 0,009).

Для группы лиц, рожденных с 1950 по 1960 г., было показано слабое значимое снижение абсолютного количества CD34+-клеток в зависимости от поглощенной постнатальной дозы облучения ККМ (г = -0,24; p = 0,03).

Кроме того в этой группе было обнаружено слабое значимое снижение как абсолютного (г = -0,26; р = 0,02), так и относительного (г = -0,23; р = 0,03) количества СЭ34+-клеток в периферической крови в зависимости от поглощенной постнатальной дозы облучения тимуса и периферических лимфоидных органов. Не обнаружены значимые зависимости исследуемых показателей от доз облучения, полученных в период внутриутробного развития (уровень значимости для поглощенной внутриутробной дозы облучения ККМ и абсолютного количества СЭ34+-клеток уровень значимости р = 0,94, для относительного количества — р = 0,98; для поглощенной внутриутробной дозы облучения тимуса и периферических лимфоидных органов и абсолютного количества СЭ34+-клеток р = 0,48, для относительного количества — р = 0,74). При проведении регрессионного анализа не было выявлено статистически значимых дозовых зависимостей для показателей СЭ34+-клеток в периферической крови лиц, рожденных с 1950 по 1960 г.

В группе лиц, рожденных до 1949 г. включительно, корреляционный анализ дозовой зависимости показателей количества СЭ34+-клеток в периферической крови показал слабое статистически значимое увеличение как абсолютного (г = 0,29; р = 0,02), так и относительного (г = 0,26; р = 0,03) количества СЭ34+-клеток в зависимости от поглощенной постнатальной дозы облучения ККМ. Статистически значимых корреляций показателей СЭ34+-клеток и поглощенной постнатальной дозы облучения тимуса и периферических лимфоидных органов обнаружено не было (уровень значимости для абсолютного количества ГСК и клеток-предшественников р = 0,14, для относительного количества — р = 0,19). Регрессионный анализ не выявил статистически значимых зависимостей количества СЭ34+-клеток от поглощенных постнатальных доз облучения ККМ, а также тимуса и периферических лимфоидных органов.

Чтобы отследить зависимость содержания СЭ34+-клеток от возраста, было принято решение объединить группу сравнения 1 (рожденные с 1950 по 1960 г.) с группой сравнения 2 (рожденные до 1949 г. включительно) для проведения корреляционного анализа. Для объединенной группы сравнения было показано умеренное значимое снижение абсолютного (г = -0,58; р < 0,001) и относительного (г = -0,44; р < 0,001) количества СЭ34+-клеток в периферической крови с возрастом. Зависимость количества ГСК и клеток-предшественников

• V R = 0,41,R~ = 0,17 р = 0,0002

Абсолютное количество С034+-клеток (кл/мкл)

Рис. Зависимость показателей Сй34+-клеток в периферической крови лиц из

в крови лиц из объединенной группы сравнения от возраста исследовали с применением регрессионного анализа. Результаты регрессионного анализа зависимости абсолютного и относительного количества СЭ34+-клеток периферической крови от возраста лиц из объединенной группы сравнения представлены на рис.

В группе лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, на момент исследования не было отмечено статистически значимой корреляционной зависимости показателей абсолютного (р = 0,14) и относительного (р = 0,36) количества СЭ34+-клеток в периферической крови от возраста.

В группе лиц, облученных только в постнатальном периоде, было выявлено статистически значимое снижение количества СЭ34+-клеток в периферической крови с возрастом на момент исследования (уровень значимости для абсолютного количества р = 0,02 (г = -0,33), для относительного количества — р = 0,04 (г = -0,29)). Проведенный регрессионный анализ не выявил значимой зависимости количества ГСК и клеток-предшественников в периферической крови лиц, облученных только в постнатальном периоде, от возраста.

В настоящее время надежные данные о состоянии пула ГСК в отдаленные сроки после хронического радиационного воздействия отсутствуют. Однако имеются данные, полученные в результате экспериментов на мышах, которые показывают следующие отдаленные эффекты радиационного воздействия: стойкие фенотипические изменения в популяции ГСК красного костного мозга [10], повышение уровня апоптоза ГСК, а также накопление повреждений ДНК гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников [10-12]. Наблюдаемые эффекты предположительно являются результатом асимметричного деления ГСК в костном мозге, при котором одна из двух дочерних клеток остается стволовой и сохраняет в себе возникающие вследствие радиационного воздействия на материнскую клетку нарушения генома, и эффекта свидетеля, зарегистрированного в эксперименте по трансплантации облученных и необлученных ГСК мыши [12]. Результатом всех перечисленных выше долгосрочных проявлений радиационного воздействия может стать функциональная несостоятельность ГСК и клеток-предшественников в отдаленном периоде.

Относительное количество С034+-клеток (%)

объединенной группы сравнения от возраста

В работе представлены предварительные результаты исследования пула ГСК и клеток-предшественников периферической крови хронически облученных жителей прибрежных сел реки Течи в отдаленные сроки после начала облучения. Исследование количества СЭ34+-клеток в периферической крови хронически облученных лиц проводили на фоне инволюционных изменений спустя 60 лет после начала облучения. Ранее при исследовании в отдаленные сроки у жителей прибрежных сел реки Течи был отмечен высокий уровень нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови, который нельзя объяснить текущими дозами облучения [13].

Выявленное в ходе проведенного исследования дозозависимое снижение количества СЭ34+-клеток в периферической крови лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, может быть вызвано радиационно-индуцированным повреждением пула ГСК именно в период эмбрионального развития, наиболее чувствительный к воздействию ионизирующего облучения [14]. При этом отсутствие возрастных изменений содержания ГСК и клеток-предшественников в периферической крови указанной группы исследования можно объяснить тем, что возрастной диапазон группы лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, был недостаточным (всего пять лет) для обнаружения зависимости. Следует отметить, что в группе лиц, облученных только в постнатальном периоде, обнаружена отрицательная зависимость количества СЭ34+-клеток от возраста обследованных лиц. Обнаруженное в группе лиц, облученных только постнатально, снижение количества СЭ34+-клеток с возрастом не противоречит данным литературы, в которой описано уменьшение пула ГСК и клеток-предшественников в периферической крови японцев, выживших после атомной бомбардировки Хиросимы [7, 9, 15].

Пожилой возраст облученных лиц создает определенную нагрузку для организма. Так, например, показано изменение метаболизма ГСК и клеток-предшественников с возрастом [16], ведущее к ухудшению адаптационных способностей клеток. Подобные инволюционные процессы на фоне хронического облучения позволяют регистрировать эффекты дефицита пула ГСК и клеток-предшественников в отдаленные сроки после хронического радиационного воздействия.

Кроме того, в группе лиц, облученных только в постнатальном периоде, наблюдаются положительная

корреляция количества ГСК и клеток-предшественников с поглощенной постнатальной дозой облучения ККМ и увеличение этих показателей относительно группы сравнения 2. При этом у лиц, облученных только в постнатальном периоде онтогенеза, даже спустя 60 и более лет после начала хронического радиационного воздействия регистрируют изменения клеточного состава периферической крови, а именно пониженное содержание нейтрофилов и лимфоцитов [3]. Таким образом, полученные нами данные могут отражать активацию компенсаторных механизмов, обеспечивающих постоянную пролиферацию ГСК и клеток-предшественников в ответ на описанные выше изменения.

Полученные данные о дозовых зависимостях содержания Сй34+-клеток в периферической крови хронически облученных лиц отличаются от ранее опубликованных данных [16], не выявивших связанных с дозой облучения изменений количества ГСК и клеток-предшественников в периферической крови стареющей когорты выживших после атомной бомбардировки Хиросимы. Данный факт может быть обусловлен характером радиационного воздействия — жители сел, расположенных по берегам р. Течи, подвергались хроническому облучению в основном от остеотропного 90Sr, воздействовавшего именно на кроветворные участки ККМ.

1. Аклеев А. В. и др., редакторы. Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи. Федеральное медико-биологическое агентство, Уральский научно-практический центр радиационной медицины.Челябинск, 2016; 390 с.

2. ICRP Statement on tissue reactions. Early and late effects of radiation in normal tissues and organs — threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. ICRP Publication 118. Ann ICRP. 2012; 41 (1/2); 322 p.

3. Аклеев А. А. Иммунный статус человека в отдаленном периоде хронического радиационного воздействия. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020; 65 (4): 2935. DOI: 10.12737/1024-6177-2020-65-4-29-35.

4. Варфоломеева Т. А., Аклеев А. А., Мандрыкина А. С. Показатели гомеостаза в отдаленном периоде у лиц, подвергшихся хроническому облучению на Южном Урале. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2016; 61 (2): 39-45.

5. Дегтева М. О., Напье Б.А., Толстых Е.И., Шишкина Е. А., Бугров Н. Г., Крестинина Л. Ю., Аклеев А. В. Распределение индивидуальных доз в когорте людей, облученных в результате радиоактивного загрязнения реки Течи. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019; 64 (3): 4653. DOI: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475.

6. СанПин 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ — 99/2009)». М., 2009; 225 с.

7. Kato K, Omori A, Kashiwakura I. Radiosensitivity of human haematopoietic stem/progenitor cells. J Radiol Prot. 2013; 33 (1): 71-80. DOI:10.1088/0952-4746/33/1/71.

8. Mauch P, Constine L, Greenberger J, et al. Hematopoietic stem cell compartment: acute and late effects of radiation therapy and chemotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1995; 31 (5): 1319-39. DOI: 10.1016/0360-3016(94)00430-S.

1. Akleyev AV, et al., editors. Consequences of radioactive contamination of the Techa River. Federal Medical and Biological

Результаты исследования демонстрируют увеличение пула гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и клеток-предшественников в периферической крови лиц, облученных в постнатальном периоде. По количеству Сй34+-клеток в периферической крови группа лиц, облученных в периоде внутриутробного и постнатального развития, сопоставима с группой сравнения 1. Установлены слабые значимые дозовые зависимости показателей Сй34+-клеток для лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, и лиц, облученных только в период постнатального развития. При этом зависимости носят разнонаправленный характер: количество ГСК и клеток-предшественников в периферической крови лиц, облученных в период внутриутробного и постнатального развития, дозозависимо снижается, а в крови лиц, облученных только в период постнатального развития — увеличивается. Полученные результаты являются предварительными. Дальнейшие исследования позволят получить более надежные данные о влиянии низкоинтенсивного облучения ККМ на количественный состав ГСК и клеток-предшественников в отдаленные сроки после хронического радиационного воздействия.

9. Kato K, Kuwabara M, Kashiwakura I. The influence of gender- and age-related differences in the radiosensitivity of hematopoietic progenitor cells detected in steady-state human peripheral blood. J Radiat Res. 2011; 52 (3): 293-9. DOI: 10.1269/jrr.10142.

10. Simonnet AJ, Nehme J, Vaigot P, Barroca V, Leboulch P, Tronik-Le Roux D. Phenotypic and functional changes induced in hematopoietic stem/progenitor cells after gamma-ray radiation exposure. Stem Cells. 2009; 27 (6): 1400-9. DOI: 10.1002/stem.66.

11. Lorimore SA, Wright EG. Radiation-induced genomic instability and bystander effects: related inflammatory-type responses to radiation-induced stress and injury? A review. Int J Radiat Biol. 2003; 79 (1): 15-25.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Harfouche G, Martin MT. Response of normal stem cells to ionizing radiation: a balance between homeostasis and genomic stability. Mutat Res. 2010; 704 (1-3): 167-74. DOI: 10.1016/j. mrrev.2010.01.007.

13. Vozilova AV, Shagina NB, Degteva MO, Akleyev AV. Chronic radioisotope effects on residents of the Techa river (Russia) region: Cytogenetic analysis more than 50 years after onset of exposure. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2013; 756 (1-2): 115-18. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2013.05.016.

14. Barber RC, Hardwick RJ, Shanks ME, et al. The effects of in utero irradiation on mutation induction and transgenerational instability in mice. Mutat Res. 2009; 664: 6-12. DOI: 10.1016/j. mrfmmm.2009.01.011.

15. Воротеляк Е. А., Васильев А. В., Терских В. В. Проблема дефиниции стволовой клетки. Цитология. 2019; 61 (1): 3-15. DOI: 10.1134/S0041377119010073.

16. Kyoizumi S, Kubo Y, Misumi M, et al. Circulating hematopoietic stem and progenitor cells in aging atomic bomb survivors. Radiat Res. 2016; 185 (1): 69-76. DOI:10.1667/RR14209.1.

Agency, Ural Research Center for Radiation Medicine. Chelyabinsk, 2016; 390 p. Russian.

2. ICRP Statement on tissue reactions. Early and late effects of 10. radiation in normal tissues and organs — threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. ICRP Publication

118. Ann ICRP. 2012; 41 (1/2); 322 p.

3. Akleyev AA. Immune status of a man long after chronic radiation exposure. medical radiology and radiation safety. 2020; 65 (4): 11. 29-35. DOI: 10.12737/1024-6177-2020-65-4-29-35. Russian.

4. Varfolomeyeva TA, Akleyev AA, Mandrykina AS. The characteristics of homeostasis in individuals chronically exposed to radiation in

the South Urals at late time after exposure. Medical Radiology and 12. Radiation Safety. 2016; 61 (2): 39-45. Russian.

5. Degteva MO, Napier BA, Tolstykh EI, Shishkina EA, Bougrov NG, Krestinina LYu, Akleyev AV. Individual dose distribution in cohort

of people exposed as a result of radioactive contamination of the 13. Techa river. Medical Radiology and Radiation Safety. 2019; 64 (3): 46-53. DOI: 10.12737/article_5cf2364cb49523.98590475. Russian.

6. SanPin 2.6.1.2523-09 «Standards of radiation safety (NRB -99/2009)». M., 2009; 225p.

7. Kato K, Omori A, Kashiwakura I. Radiosensitivity of human haematopoietic stem/progenitor cells. J Radiol Prot. 2013; 33 (1): 14. 71-80. DOI:10.1088/0952-4746/33/1/71.

8. Mauch P, Constine L, Greenberger J, et al. Hematopoietic stem cell compartment: acute and late effects of radiation therapy and chemotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1995; 31 (5): 1319- 15. 39. DOI: 10.1016/0360-3016(94)00430-S.

9. Kato K, Kuwabara M, Kashiwakura I. The influence of gender- and age-related differences in the radiosensitivity of hematopoietic 16. progenitor cells detected in steady-state human peripheral blood.

J Radiat Res. 2011; 52 (3): 293-9. DOI: 10.1269/jrr.10142.

Simonnet AJ, Nehme J, Vaigot P, Barroca V, Leboulch P, Tronik-Le Roux D. Phenotypic and functional changes induced in hematopoietic stem/progenitor cells after gamma-ray radiation exposure. Stem Cells. 2009; 27 (6): 1400-9. DOI: 10.1002/ stem.66.

Lorimore SA, Wright EG. Radiation-induced genomic instability and bystander effects: related inflammatory-type responses to radiation-induced stress and injury? A review. Int J Radiat Biol. 2003; 79 (1): 15-25.

Harfouche G, Martin MT. Response of normal stem cells to ionizing radiation: a balance between homeostasis and genomic stability. Mutat Res. 2010; 704 (1-3): 167-74. DOI: 10.1016/j. mrrev.2010.01.007.

Vozilova AV, Shagina NB, Degteva MO, Akleyev AV. Chronic radioisotope effects on residents of the Techa river (Russia) region: Cytogenetic analysis more than 50 years after onset of exposure. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2013; 756 (1-2): 115-18. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2013.05.016.

Barber RC, Hardwick RJ, Shanks ME, et al. The effects of in utero irradiation on mutation induction and transgenerational instability in mice. Mutat Res. 2009; 664: 6-12. DOI: 10.1016/j. mrfmmm.2009.01.011.

Vorotelyak EA, Vasiliev AV, Terskikh VV. The problem of stem cell definition. Cytology. 2019; 61 (1): 3-15. DOI: 10.1134/ S0041377119010073.

Kyoizumi S, Kubo Y, Misumi M, et al. Circulating hematopoietic stem and progenitor cells in aging atomic bomb survivors. Radiat Res. 2016; 185 (1): 69-76. DOI:10.1667/RR14209.1.

Что такое стволовые клетки?

стволовые_клетки

Стволовые клетки – это клетки-предшественники всех клеток и тканей нашего организма. Стволовые клетки способны поддерживать свою численность с помощью деления и обладают способностью дифференцироваться (превращаться) в различные типы клеток.
С возрастом количество стволовых клеток в организме человека снижается. Истощение запаса стволовых клеток вследствие старения, тяжелых заболеваний или вредных привычек (курение и употребление алкоголя) лишает организм возможности самовосстановления. Из-за этого может нарушаться функционирование тех или иных органов.

Источники стволовых клеток человека (после рождения):

Стволовые клетки человека условно разделяют на гемопоэтические и мезенхимальные Гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки (ГСК) образуют разнообразие клеток крови, определяющих иммунитет, борющихся с инфекциями, переносящих кислород и участвующих в процессах свертывания крови. История клинического применения гемопоэтических стволовых клеток началась более 60 лет назад, и сейчас трансплантация гемопоэтических стволовых клеток — метод первого выбора при лечении гематологических, некоторых онкологических и ряда иммунологических и наследственных заболеваний.

Гемопоэтические стволовые клетки можно получить из костного мозга, периферической крови (после введения специальных препаратов) и из пуповинной крови. Если в первые десятилетия практически единственным источником служил костный мозг, то с 1988 года — с момента первой (и сразу успешной) трансплантации пуповинной крови профессором E. Gluckman мальчику с анемией Фанкони – пуповинная кровь заняла достойное место в современной трансплантологии.

Часто у пациента просто нет времени ждать вызова донора костного мозга, повторных анализов и подготовки донора к забору костного мозга, кроме того, учитывая жесткие требования по совпадению HLA-генотипа донора и пациента, подобрать образец костного мозга получается не для всех. В таких случаях трансплантация пуповинной крови – не просто альтернатива трансплантации костного мозга, а единственный шанс для пациента.

Но даже в менее «экстремальных» ситуациях, при возможности подбора донора костного мозга, предпочтение может быть отдано именно трансплантации пуповинной крови — за счет сниженных рисков отторжения и возникновения реакции трансплантат против хозяина (РТПХ). Поэтому пуповинная кровь становится все более востребованным источником гемопоэтических стволовых клеток для трансплантации, и на сегодняшний день, по данным World Marrow Donor Association (WMDA), проведено более 30 000 трансплантаций пуповинной крови. Мезенхимные (стромальные) стволовые клетки (МСК) способны превращаться в клетки костной, хрящевой, соединительной ткани, формировать элементы кровеносных сосудов. Кроме восполнения утраченных элементов этих тканей, мезенхимальные стволовые клетки синтезируют большой набор биологически активных веществ, с помощью которых могут изменять поведение других типов клеток, например, клеток иммунной системы.

Такие биологические функции мезенхимальных стволовых клеток сделали их востребованным источником для регенеративной терапии: к концу 2017 года в международной базе клинических испытаний зарегистрировано более 780 исследований с использованием МСК (https://clinicaltrials.gov). Многообещающие результаты были получены при применении МСК для восстановления тканей при травмах опорно-двигательного аппарата, язвах и ожогах, для профилактики и/или лечения реакции трансплантат против хозяина при онкологических заболеваниях, при терапии иммунопатологических процессов, ишемии нижних конечностей, патологии сердечно-сосудистой системы, дегенеративных процессов в хрящевой ткани и даже в реконструктивной стоматологии. Важно, что по результатам всех клинических исследований применение МСК не приводит к возникновению серьезных побочных эффектов.

  • костный мозг;
  • жировая ткань;
  • периферическая кровь;
  • пуповинная кровь (забор стволовых клеток пуповинной крови производится только в момент рождения ребенка)
  • ткань пуповины

Перспективы применения стволовых клеток в лечении роговичной дистрофии глаза Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Биккузин Т.И.

Низкая эффективность терапевтического лечения, частые случаи отторжения трансплантата и недостаток донорского материала обусловливают необходимость поиска более совершенных методов лечения роговичных дистрофий глаза. В статье описаны возможности современных стволовых клеточных технологий в лечении дистрофических изменений роговицы, рассмотрены типы стволовых клеток, их особенности, обсуждаются успехи клинического применения стволовых клеток в комплексном лечении заболеваний роговицы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Биккузин Т.И.

Возможности клинического применения стволовых клеток в офтальмологии
Получение человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из кератоцитов роговицы

Аллолимбальная трансплантация в лечении пациентов с недостаточностью лимбальных стволовых клеток при врожденной аниридии

Мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки для терапии дисфункции лимбального эпителия

Исследование возможности применения культивированных аутологичных лимбальных эпителиальных стволовых клеток на коллагеновом скаффолде для устранения лимбальной недостаточности в эксперименте

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STEM CELLS USE PERSPECTIVES IN TREATMENT OF HUMAN CORNEAL DYSTROPHY

Low efficacy of therapy, frequent transplant rejections and lack of donor material determine the necessity to look for more advanced methods to treat corneal dystrophies. This paper describes potential of up-to-date stem cell technologies in treatment of corneal dystrophies. The article views the types of stem cells, their features. Success of clinical application of stem cells in a complex treatment of corneal diseases are also discusses here.

Текст научной работы на тему «Перспективы применения стволовых клеток в лечении роговичной дистрофии глаза»

УДК 606+617.713 © Т.И. Биккузин, 2017

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ЛЕЧЕНИИ РОГОВИЧНОЙ ДИСТРОФИИ ГЛАЗА

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа

Низкая эффективность терапевтического лечения, частые случаи отторжения трансплантата и недостаток донорского материала обусловливают необходимость поиска более совершенных методов лечения роговичных дистрофий глаза. В статье описаны возможности современных стволовых клеточных технологий в лечении дистрофических изменений роговицы, рассмотрены типы стволовых клеток, их особенности, обсуждаются успехи клинического применения стволовых клеток в комплексном лечении заболеваний роговицы.

Ключевые слова: стволовая клетка, офтальмология, дистрофия роговицы, клеточная терапия, трансплантология.

STEM CELLS USE PERSPECTIVES IN TREATMENT OF HUMAN CORNEAL DYSTROPHY

Low efficacy of therapy, frequent transplant rejections and lack of donor material determine the necessity to look for more advanced methods to treat corneal dystrophies. This paper describes potential of up-to-date stem cell technologies in treatment of corneal dystrophies. The article views the types of stem cells, their features. Success of clinical application of stem cells in a complex treatment of corneal diseases are also discusses here.

Key words: stem cell, ophthalmology, corneal dystrophy, cell therapy, transplantology.

Одной из ведущих причин слепоты и слабовидения в мире является дистрофия роговицы. Значительной части пациентов с тяжелой формой данной патологии проводят трансплантацию роговицы (сквозную или послойную). В 2000 году на территории США для трансплантации было использовано более 45000 единиц роговичного донорского материала. За последние 10 лет частота клинических случаев, требующих трансплантации, увеличилась вследствие динамического развития катарактальной хирургии и ламинарной кератопластики [18]. Однако современные методы кератопластики имеют ряд нерешенных проблем, таких как: дефицит донорского материала, отторжение трансплантата, внутриглазное кровотечение и нарушение внутриглазного давления в послеоперационный период. Многообещающим направлением медицины, лишенным данных недостатков, являются стволовые клеточные технологии.

Впервые термин «стволовая клетка» («Stammzelle») был дан российским ученым Александром Максимовым в 1908 году [33]. Till и MacCalloch в 1963 году доказали, что кроветворные клетки мыши содержат родона-чальные элементы, способные восстанавливать кроветворение всех линий дифференци-ровки [9]. В последующие годы многие ученные, среди которых были M. Kaufman, M. Evans, J. Tomson, S. Yamanaka, внесли весомый вклад в развитие учения о стволовых клетках [15,48,51]. В 1999 году по версии журнала «Science» открытие эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) было признано тре-

тьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека» [1].

Стволовые клетки (СК) представляют собой пул запасных недифференцированных клеток организма, способных к самовоспроизведению в течение всей жизни и дифферен-цировке в специализированные ткани [1,29]. Если СК культивируются не в условиях организма, то они не подчиняются правилу Хейфлика, согласно которому клетка должна пройти определённый период циклов размножения, после чего она прекращает размножаться [23]. СК по своему происхождению делят на эмбриональные, фетальные, СК пу-повинной крови, соматические стволовые клетки взрослого человека и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки [3, 29].

С 5-го по 75-й день эмбрионального развития из зародыша человека можно выделить эмбриональные стволовые клетки. Они плюрипотентны, т.е. способны дифференцироваться в практически любые клеточные линии человека. Мультипотентные СК можно получить из абортивного материала или из плацентарно-пуповиной крови, собранной после рождения ребенка. Потенциал мульти-потентных клеток, как правило, ограничен пределами одного зародышевого листка [3,4,29].

СК содержатся в организме взрослого человека. В настоящее время описаны гемопо-этические, эпидермальные, мезенхимальные, невральные, СК печени, пульпы зуба, слизистой полости рта, лимба роговицы и др. Пред-

полагается, что такие тканеспецифичные соматические стволовые клетки (ССК) способны дифференцироваться только в определенный тип ткани, т.е. они являются (уни-) бипотент-ными. Однако согласно данным исследований за последние десятилетия мезенхимальные стволовые клетки (МСК), обнаруженные практически во всех тканях и органах человека, могут считаться мультипотентными [3,30].

Новую волну интереса к стволовым клеткам в 2006 году породило открытие индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСк) нобелевским лауреатом S. Yamanaka [48]. Де-факто, это соматические клетки, перепрограммированные до состояния потентности стволовых клеток с помощью экспрессии генов всего четырех транскрипционных факторов: Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4. Полученные клетки приобретают способность к бесконечному самообновлению и имеют дифференционный потенциал, сравнимый с ЭСК. Возможность получения аутогенных ИПСк от пациента и дифференциация их в безлимитный источник органоспецифичных тканей, не подверженных иммунологическим реакциям со стороны реципиента, открывает множество разнообразных путей применения данной технологии в практической медицине ближайшего будущего [48,49]. В настоящие время можно выделить два основных клинических направления применения стволовых клеток:

1. Клеточная терапия — введение в организм суспензии стволовых и (или) соматических специализированных клеток для стимуляции роста, репарации или регенерации тканей.

2. Трансплантация биоинженерных кле-точно-тканевых конструкций — создание им-плантата на основе трехмерной биополимерной матрицы, засеянной СК, для полной или частичной компенсации поврежденных тканей и восстановления их специфических функций.

По мнению ряда исследователей с помощью биоинженерных конструкций искусственной роговицы представляется возможным добиться не только прозрачности, заданной рефракции и восстановления предметного зрения, но и исключить риск переноса опасных инфекций от донора реципиенту, нивелировать риск развития реакции отторжения, а также свести к минимуму иммуносупрессив-ную терапию [2].

Ведущие страны мира проводят исследования по возможному применению СК при лечении самых различных заболеваний. Основное внимание в ходе этих экспериментов и

исследований уделялось изучению особенностей поведения СК в лабораторных условиях, а также разработке методик дифференциров-ки СК. В последние десятилетия разработка методик велась на доклиническом уровне: доказана была безопасность применения СК, их иммуномодулирующая активность и способность к распределению в тканях организма. Сегодня в медицинской практике во всем мире уже используют протоколы с применением СК в неврологии, дерматологии, эндокринологии, ортопедии, при лечении сердечно-сосудистых, аутоиммунных и многих других заболеваний. Кроме того, вся разработанная технология печати органов на биопринтерах так или иначе базируется на использовании СК [4, 30]. Такой широкий спектр возможностей применения СК в регенеративной медицине обусловлен их шестью ключевыми особенностями [4,29,30,49]:

— состояние неспециализированности -клетки не выполняют никакой специальной работы в организме, ограничиваясь ролью «резервного пула»;

— асимметричное деление — при митозе СК образуются две дочерние клетки, одна из которых является полной копией материнской и способна самообновляться, а вторая изначально детерминирована и обладает определенной потенцией к дифференцировке [3];

— потентность — СК является прародительницей более 240 типов клеток нашего организма;

— «паракринный эффект» — СК выделяют в организм особую группу биологически активных веществ, которые оказывают противовоспалительное, трофическое или иммуно-модулирующее действия на восстанавливаемую ткань [27];

— эффект пластичности — более свойственен для высокопотентных СК. При введении обратно в организм после культивирования СК способны принимать фенотип той ткани, в которую они попали;

— эффект «Хоуминга»/хемотаксиса -способность тканеспецефичных СК находить зону повреждения и фиксироваться в ней, следуя биохимическим сигналам, поступающим из области, нуждающейся в этих клетках.

Во многом благодаря этим особенностям СК занимают сегодня позиции фактора, определяющего будущее медицины. В частности, офтальмология одной из первых медицинских наук успешно использовала СК для регенеративного лечения тканей глаза. С каждым годом увеличивается число работ, по-

свящённых применению СК при лечении целого ряда глазных патологий [18,24].

Роговицей называют прозрачную авас-кулярную ткань, которая в сочетании со склерой образует наружную часть глаза и выступает в качестве основного барьера против инфекции и механического повреждения внутренних структур глаза. Она состоит из трех клеточных слоев: эпителия, стромы и эндотелия и двух интерфейсов: боуменовой мембраны и десцементовой оболочки [14,55].

Некоторые дистрофические роговичные явления связаны со стволовыми клетками. В здоровом человеческом организме лимбаль-ные стволовые клетки (ЛСК) должны обеспечивать гомеостаз эпителия и стромы. Однако при некоторых патологических нарушениях (травматические повреждения вследствие термических и химических ожогов, поражение роговицы из-за применения контактных линз, синдром Стивенса-Джонсона, глазной пемфигоид и др.) возникают дефицит или полное отсутствие лимбальных стволовых клеток, что приводит к нарушению регенерации эпителия роговицы [39,44].

Лимбальные стволовые клетки

В начале 2000-х годов в офтальмологии были разработаны методики трансплантации роговицы с применением культивированных СК, терапевтическая роль которых заключалась в оказании противовоспалительного и иммуномодулирующего эффектов, что способствовало быстрой регенерации роговицы. Наиболее приоритетном направлением рого-вичной клеточной терапии является использование ЛСК, которые по сути являются унио-тентными ССК [16,24,38,42]. В 2008 году канадская группа ученых опубликовала свои данные по трансплантации ЛСК и наблюдению за 8 пациентами на протяжении 9-и лет после трансплантации. В результате лечения у всех пациентов наблюдались улучшение зрения и реэпитализация роговицы [16]. Культивирование ЛСК ex vivo на подложке (например на амниотической мембране или искусственной мембране) является наиболее перспективным методом биореплантации поврежденных тканей роговицы при заболеваниях, связанных с дефицитом СК. Благодаря минимально инвазивной биопсии здорового участка лимба (этого же глаза или неповрежденного) выполняют технику культивирования ЛСК на подложке in vitro и затем вживляют их в пострадавший глаз. Многие группы ученных успешно опробовали данную методику на животных моделях [4,8,38,40]. В 2010 году были опубликованы результаты ряда клинических

работ по применению данного метода на пациентах с дефицитом лимбальных стволовых клеток [41]. Группа испанских ученных во главе с G. Pellegrini пролечили 112 пациентов, у 86 из которых зрение вернулось [8]. Метод заключается в следующем: неповрежденный участок ткани глаза, содержащий ЛСК, культивируется на подложке из модифицированного фибриноподобного полимера, который деградируется через некоторое время после трансплантации. Специально подобранная микросреда позволяет размножать ЛСК in vitro гораздо быстрее, чем они размножались бы в естественных условиях при постоянном воспалительном процессе. Пригодным для трансплантации считается фрагмент, содержащий более 3000 СК. В 2014 году авторы работы получили разрешение Европейского медицинского агентства на применение данной методики под названием «Holoclar», основанной на использовании аутогенных стволовых клеток пациента для лечения заболеваний глаз. Официальное признание подтверждает безопасность и воспроизводимость их методики.

Последние 12 лет в Японии весьма эффективно действует правительственная программа поддержки научных исследований по применению СК в офтальмологии. Например, благодаря этой программе в 2007 году японским ученым из Токийского университета удалось из одной лишь ЛСК спустя 4 недели вырастить роговицу диаметром 2 см [8]. Источником ССК для роговичной клеточной терапии помимо лимба может быть слизистая оболочка рта [38]. В настоящее время большое количество пациентов в Японии были пролечены лимбальными клетками, выращенными из СК слизистой оболочки ротовой полости самого пациента, пересаженными в роговицу. В 75% случаев удалось достичь хороших оптических результатов [50].

В 2014 году Shortt A.J. et al. описали клинический случай применения ЛСК-терапии для лечения пациента с синдромом Стивенса — Джонсона [45]. В течение первых двух лет наблюдались улучшение зрения и уменьшение воспалительных процессов роговицы, однако из-за прогрессирования заболевания на третий год показатели остроты зрения стали снижаться.

В 2013 году Hatou et al. провели эксперимент по дифференциации человеческих ЛСК в эндотелиоподобные клетки роговицы (ЭпКР) [19]. Вслед за этим в 2017 году они успешно получают ЭпКР из соматических клеток — предшественниц кожи человека. По-

лученные клетки были позитивны к маркерам, специфичным эндотелию, среди которых были: AQP1, ZO-1, Ка+-К+-ЛТРа8е, К-саЛепп, VE-cadherin и Vementin. Кроме того, рогович-ные трансплантаты с ЭпКР демонстрировали улучшение прозрачности и прирост толщины роговицы на кроличьих моделях в период 8-дневного наблюдения [19, 25].

Мезинхимальные стволовые клетки

Согласно мнению большинства исследователей, несмотря на то, что роговица в процессе органогенеза берет свое начало из эктодермального листка, мигрирующие МСК также играют важную роль в её формировании [5,54]. Таким образом, с начала 2000-х годов множество исследовательских работ были посвящены изучению воздействия МСК при различных повреждениях роговицы [14,27]. МСК представляют собой примитивные клетки-предшественницы, дающие начало различным типам биологических тканей, развивающихся из мезенхимы: костной, жировой, хрящевой и ряду других, а также орга-носпецифическим клеткам (гепатоциты, кар-димиоциты) [7]. Наиболее доступными источниками получения МСК являются жировая ткань и костный мозг. Leow et я1. в своих исследованиях на кроликах использовали человеческие МСК, выделенные из костного мозга [32]. В данной работе был продемонстрирован свойственный некоторым СК эффект «Хо-уминга». МСК, вводимые системно, достигали поврежденных участков глаза и подвергались дифференцировке в роговичные стро-мальные клетки (кератоциты). На всем протяжении исследования (70 дней) у животных не отмечалось появлений новообразований. Другая группа ученых Ke et я1. наблюдали положительный терапевтический эффект при введении аутологичных костно-мозговых МСК крысам с химическим ожогом роговицы. В результате лечения отмечались восстановление роговичного эпителия, уменьшение воспаления и неоваскуляризации и увеличения экспрессии противовоспалительных ци-токинов [28].

В 2015 году было опубликовано несколько научных работ об успешном применение МСК при синдроме сухого глаза на животных [31, 52]. Villatoro et я1. провели эксперимент, в котором в ткани слезных желез подопытных собак были введены МСК, выделенные из жировой ткани человека [52]. По истечении 9 месяцев на основе некоторых показателей (изменений роговицы, характера отделяемого из глаз, наличия конъюктиваль-ной инъекции) наблюдались признаки улуч-

шения состояния тканей слезных желез. Omoto et al. продемонстрировали опыт с успешным применением аутологичных МСК костного мозга при кератопластике на примере мышиной модели [37]. При системном введении меченых МСК, спустя 3 часа после пересадки роговицы, СК мигрировали в воспаленный участок глаза и оказывали ингибиру-ющий эффект на локальные иммунологические реакции, что в итоге способствовало приживлению трансплантата.

Помимо стволовой клеточной терапии МСК неоднократно применялись в качестве трансплантатного материала. Alio del Barrioa et al. были проведены эксперименты на животных по трансплантации человеческих МСК из жировой ткани в аллографте. Результаты исследования продемонстрировали высокую биосовместимость трансплантата и способность дифференцировки МСК в функциональные кератоциты, что подтверждалось экспрессией спецефического маркера — кера-токана [6]. Учёные разработали новую модель послойной кератопластики с применением аллогенной роговичной матрицы и аутоло-гичных МСК, полученных при помощи простой процедуры липосакции.

Существует ряд научных публикаций по трансдифференцировке МСК в клетки роговицы [26,46,53]. В экспериментальной работе X. Wu et al. продемонстрировали улучшение прозрачности роговицы и увеличение ее толщины за счет трансплантации (присоединения) к задней поверхности роговицы желатиновой мембраны с культивируемыми на ней костно-мозговыми МСК. Однако верификация полученных клеток была проведена не в полной мере [53].

Эмбриональные и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

Несмотря на то, что сегодня практическое применение ССК уже оправдано с точки зрения понимания процессов морфогенеза и избежания онкологических осложнений, интерес ученых к ЭСК и ИПСк растет. Главным преимуществом плюрипотентных стволовых клеток является их универсальность, т.е. возможность комплексного лечения целого ряда заболеваний, что может значительно повысить эффективность и доступность клинического применения СК.

За последние 20 лет появились десятки научных публикаций по дифференциации ИПСк и ЭСК в различные клетки роговицы [12,13,34,35,43]. Имеющиеся опубликованные экспериментальные данные отражают стадии доклинических испытаний.

Группа ученых из Японии во главе с Hayashi R. с 2012 года продолжает публиковать результаты своих экспериментов по дифференциации ИПСк в разнотипные клетки глаза. Ими была создана двухмерная зонулярная биомодель, имитирующая органогенез глазных структур. Таким образом, исследователям удалось вывести культуры клеток сетчатки, хрусталика и эпителия роговицы. В ближайшем будущем ученые планируют получить клетки стромы и эндотелия роговицы [20,21,22].

На основе накопленных знаний о механизмах онтогенеза некоторые ученые попытались воссоздать трехмерные структуры человеческого глаза из плюрипотентных СК [17, 47]. В январе 2017 года James W. Foster et al. опубликовали работу о выращивании в течение 4-х месяцев трехмерной модели роговицы из ИПСк [17]. Результаты были верифицированы специфическими маркерами, характерными для эпителия, стромы и эндотелия роговицы.

Несомненно, возможности клеточных технологий выглядят многообещающими и, возможно даже принципиально изменят подходы к лечению в современной медицине. Однако, несмотря на накопленный мировой опыт применения СК при различных глазных заболеваниях, остается рад острых проблем: слабое понимание механизмов стволовой клеточной терапии и трансплантологии, риск канцероген-ности и возможные локальные изменения ДНК в послеоперационный период, а также правовые и этические проблемы способов получения некоторых видов СК. Помимо всего этого предметом обсуждения в трансплантологии роговицы являются вопросы полноценности роговичных клеточных линий, полученных из СК, и выбора мембраны — матрицы для посева клеток, а также разработка методики СК кератопластики и др. Описанные вопросы диктуют необходимость дальнейших исследований в данном направлении.

Сведения об авторе статьи:

Биккузин Тимур Ильдусович — аспирант кафедры урологии с курсом ИДПО ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3. E-mail: nbvnext00@yandex.ru.

1. Абдрахманов, И.К. Стволовые клетки животных (история и перспективы)/ И.К. Абдрахманов // Ветеринарная патология. -2005. — №1. — С.55-58.

2. Борзенок, С.А Методологические и технические проблемы конструирования искусственной роговицы на базе 3D-клеточного культивирования / С.А. Борзенок [и др.] // Офтальмохирургия. — 2012. — № 4. — С. 9-12.

3. Меркулов, В.А. Проблемы и перспективы применения клеточной терапии в клинической практике / В.А. Меркулов, Н.Д. Бу-нятян, С.М. Радаев // Ведомости НЦЭСМП. — 2011. — №2. — С.35-38.

4. Adewumi O. Characterization of human embryonic stem cell lines by the International Stem Cell Initiative / O. Adewumi [et. al.] // J. Nat. Biotechnol. — 2007. — Vol. 25. — P.803-816.

5. Adler R. Molecular mechanisms of optic vesicle development: complexities, ambiguities and controversies / R. Adler, M.V. Canto-Soler // Dev. Biol. — 2007. — Vol. 305. — P. 1-13.

6. Alio del Barrioa J. Acellular human corneal matrix sheets seeded with human adipose-derived mesenchymal stem cells integrate functionally in an experimental animal model / J. Alio del Barrioa, M. Chiesa, N. Garagorri // Experimental Eye Research. — 2015. — Vol. 132. — P. 91-100.

7. Antonio U. Mesenchymal stem cells in health and disease / U. Antonio, M. Lorenzo, P. Vito // Macmillan Publishers Limited. — 2008. -Vol. 8. — P. 726-736.

8. Baylis O. 3 years of cultured limbal epithelial cell therapy: A review of the outcomes / O. Baylis, F. Figueiredo, C. Henein // J. Cell Biochem — 2011. — Vol. 112. — P. 993-1002.

9. Becker A.J. Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells / A.J. Becker, E.A. McCulloch, J.E. Till // J. Nature. — 1963. — Vol. 197. — P.452-454.

10. Boulton M. A comparative study of the therapeutic potential of mesenchymal stem cells and limbal epithelial stem cells for ocular surface reconstruction / M. Boulton, J. Albon // Biochemistry & Cell Biology. — 2004. — Vol. 36. — P.643-657.

11. Casaroli-Marano R. Potential Role of Induced Pluripotent Stem Cells (IPSCs) for Cell-Based Therapy of the Ocular Surface / R. Casaro-li-Marano, N. Nieto-Nicolau, E. Martinez- Conesa. // Clinical Medicine. — 2015. — Vol. 4. — P. 318-342.

12. Chen P. Treatment with retinoic acid and lens epithelial cell-conditioned medium in vitro directed the differentiation of pluripotent stem cells towards corneal endothelial cell-like cells / P. Chen [et. al.] // Exp.Ther. Med. — 2015. — Vol. 9. — 351-360.

13. Cieslar-Pobuda A. Human induced pluripotent stem cell differentiation and direct transdifferentiation into corneal epithelial-like cells / A. Cieslar-Pobuda [et. al.] // Oncotarget. — 2016. — Vol. 7.

14. DelMonte D.W. Anatomy and physiology of the cornea / D.W. DelMonte, T. Kim // J. Cataract Refract Surg. — 2011. — Vol. 37. — P.588-598.

15. Evans M.J. Establishment in culture of pluripotential stem cells from mouse embryos / M.J. Evans, M. Kaufman // J. Nature. — 1981. -Vol. 292. — P.151-156.

16. Foster С. S. Limbal Stem Cell Transplantation // Ontario Health Technology Assessment Series. — 2008. — Vol. 8. — P. 1-28.

17. Foster J.W. Cornea organoids from human induced pluripotent stem cells / J.W. Foster [et. al.] // Sci. Rep. — 2017. — Vol. 7.

18. Grottone G.T. Endothelial keratoplasty: evolution and horizons/ G.T. Grottone, N.C. Pereira, J.A.P. Gomez // J. Arq. Bras. Oftalmol. -2012. — Vol. 75. — P.439-446.

19. Hatou S. Functional corneal endothelium derived from corneal stroma stem cells of neural crest origin by retinoic acid and Wnt/beta-catenin signaling / S. Hatou [et. al.] // Stem Cells Dev. — 2013. — Vol. 22. — P. 828-839.

20. Hayashi R. Generation of corneal epithelial cells from induced pluripotent stem cells derived from human dermal fibroblast and corneal limbal epithelium / R. Hayashi [et. al.] // PLoS One. — 2012. — Vol. 7. — P. 136 -143.

21. Hayashi R. Co-ordinated ocular development from human iPS cells and recovery of corneal function / R. Hayashi [et. al.] // Nature -2016. — Vol. 531. — P. 376 -380.

22. Hayashi R. Coordinated generation of multiple ocular-like cell lineages and fabrication of functional corneal epithelial cell sheets from human iPS cells / R. Hayashi [et. al.] // Nat Protoc. — 2017. — Vol. 12. — P. 683-696.

23. Hayflick L. The serial cultivation of human diploid cell strains / L. Hayflick, P.S. Moorhead // J. Cell Res. — 1961. — Vol. 253. — P.585-621.

24. Holan V. A comparative study of the therapeutic potential of mesenchymal stem cells and limbal epithelial stem cells for ocular surface reconstruction / V. Holan [et. al.] // Stem Cells Transl Med. — 2015. — Vol. 3. — 1052-1063.

25. Inagaki E. Skin-Derived Precursors as a Source of Progenitors for Corneal Endothelial Regeneration / E. Inagaki [et. al.] // Stem Cells Transl. Med. — 2017. — Vol. 6. — P. 788-798.

26. Jiang T.S. Reconstruction of the corneal epithelium with induced marrow mesenchymal stem cells in rats / T.S. Jiang [et. al.] // Mol. Vis. -2010. — Vol. 16. — P. 1304 -1316.

27. Jiang Z. Paracrine effects of mesenchymal stem cells on the activation of keratocytes / Z. Jiang [et. al.] // Br. J. Ophthalmol. Med. — 2017.

28. Ke Y. Polysaccharide hydrogel combined with mesenchymal stem cells promotes the healing of corneal alkali burn in rats / Y. Ke, Y. Wu, X. Cui // PLoS ONE — 2015. — Vol. 19. — P. 1-18.

29. Kimbrel E.A. Pluripotent stem cells: The last 10 years / E.A. Kimbrel, R. Lanza // J. Reg. Medicine. — 2016. — Vol. 11. — P.831-847.

30. Kuroda Y. Unique multipotent cells in adult human mesenchymal cell populations / Y. Kuroda [et. al.] // Proc Natl Acad Sci U S A. -2010. — Vol. 107. — P.8639-8643.

31. Lee M. J. Mesenchymal stem/stromal cells protect the ocular surface by suppressing inflammation in an experimental dry eye / M. J. Lee [et. al.] // Mol. Ther. — 2015. — Vol. 23. — P. 139-146.

32. Leow S. Safety and efficacy of human wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells therapy for retinal degeneration / S. Leow, C. Luu, M. Hairul Nizam // PLoS ONE. — 2015. — Vol. 10. — P. 1-20.

33. Maximow A. Der Lymphozyt als gemeinsame Stammzelle der verschiedenen Blutelemente in der embryonalen Entwicklung und im postfetalen Leben der Säugetiere // J. Folia Haematologica. — 1909. — Vol. 8. — P.1-9.

34. McCabe K.L. Efficient generation of human embryonic stem cell-derived corneal endothelial cells by directed differentiation / K.L. McCabe [et. al.] // PLoS One — 2015. — Vol. 10.

35. Mikhailova A. Small-molecule induction promotes corneal epithelial cell differentiation from human induced pluripotent stem cells / A. Mikhailova [et. al.] // Stem Cell Reports. — 2014. — Vol. 2. — P. 219 -231.

36. Nakamura T. The successful culture and autologous transplantation of rabbit oral mucosal epithelial cells on amniotic membrane / T. Nakamura, K. Endo, L. Cooper // Investigative Ophthalmology & Visual Science. — 2003. — Vol. 44. — P. 106-116.

37. Omoto M. Mesenchymal stem cells home to inflamed ocular surface and suppress allosensitization in corneal transplantation / M. Omo-to, K. Katikireddy, A. Rezazadeh // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. — 2014. — Vol. 55. — P. 6631-6638.

38. Pathak M. Clinical transplantation of ex vivo expanded autologous limbal epithelial cells using a culture medium with human serum as single supplement: a retrospective case series / M. Pathak, S. Cholidis, K. Haug. // Acta Ophthalmol. — 2013. — Vol. 91. — P. 769-775.

39. Pellegrini G. Location and clonal analysis of stem cells and their differentiated progeny in the human ocular surface / G. Pellegrini [et. al.] // J Cell Biol. — 1999. — Vol. 145. — P.769-782.

40. Pellegrini G. Concise review: Hurdles in a successful example of limbal stem cell-based regenerative medicine / G. Pellegrini, P. Rama, A. di Rocco // Stem Cells. — 2014. — Vol. 32. — P. 26-34.

41. Rama P. Limbal Stem-Cell Therapy and Long-Term Corneal Regeneration / P. Rama [et. al.] // N Engl J Med. — 2010. — Vol. 363. — P. 147-155.

42. Sangwan V.S. Transforming ocular surface stem cell research into successful clinical practice / V.S. Sangwan [et. al.] // Indian J.Ophthalmol. — 2014. — Vol. 62. — P. 29-40.

43. Sareen D. Differentiation of human limbal-derived induced pluripotentstem cells into limbal-like epithelium / D.Sareen [et. al.] // Stem Cells Transl. Med. — 2014. — Vol. 3. — P. 1002 -1012.

44. Shortt A.J. Characterization of the limbal epithelial stemcell niche: Novel imaging techniques permit in vivo observation and targeted biopsy of limbal epithelial stem cells / A.J. Shortt [et. al.] // STEM CELLS. — 2007. — Vol. 25. — P.1402-1409.

45. Shortt A.J. Three-Year outcomes of cultured limbal epithelial allografts in aniridia and Stevens-Johnson syndrome evaluated using the clinical outcome assessment in surgical trials assessment tool/ A.J. Shortt [et. al.] // Stem Cells Transi. Med. — 2014. — Vol. 2. — P. 267-275.

46. Soh Y.Q. Translational issues for human corneal endothelial tissue engineering / Y.Q. Soh [et. al.] // J. Tissue Eng. Regen. Med. — 2016.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

47. Susaimanickam P.J. Generating minicorneal organoids from human induced pluripotent stem cells / P.J. Susaimanickam [et. al.] // Development. — 2017. — Vol. 114. — P. 2338-2351.

48. Takahashi K. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors / K. Takahashi, S. Yamanaka // J. Cell. — 2006. — Vol. 126. — P.663-676.

49. Takahashi K. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factor s/ K. Takahashi [et. al.] // Cell. — 2007. -Vol. 131. — P.861-872.

50. Takeda K. Ocular surface reconstruction using the combination of autologous cultivated oral mucosal epithelial transplantation and eyelid surgery for severe ocular surface disease / K. Takeda [et. al.] // Am. J. Ophthalmol. — 2011. — Vol. 152. — P. 195-201.

51. Thomson J.A. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts / J.A. Thomson [et. al.] // J. Science. — 1998. — Vol. 282. -P. 1145-1147.

52. Villatoro A. Use of adipose-derived mesenchymal stem cells in keratoconjunctivitis sicca in a canine model / A. Villatoro, V. Fernández, S. Claros // BioMed Research International. — 2015. — Vol. 22. — P. 51-62.

53. Wu X. Safety evaluation of intracameral and subconjunctival injection of a novel mucoadhesive polysaccharide isolated from Bletilla striata in rabbit eye / X. Wu, X. Yang, H. Jiang // J. Ocul. Pharmacol. Ther. — 2012. — Vol. 28. — P. 369-380.

54. Yu W.Y. Progenitors for the corneal endothelium and trabecular meshwork: A potential source for personalized stem cell therapy in corneal endothelial diseases and glaucoma / W.Y. Yu [et. al.] // J. Biomed. — 2011. — Vol. 305.

55. Zavala J. Corneal endothelium: developmental strategies for regeneration // J. Eye — 2013. — Vol. 27. — P.579-588.

© О.Н. Зайнуллина, Д.В. Печкуров, З.Р. Хисматуллина, 2017

О.Н. Зайнуллина1, Д.В. Печкуров2, З.Р. Хисматуллина1 ОСОБЕННОСТИ МИКРОБИОЦЕНОЗА КИШЕЧНИКА И ЕГО РОЛЬ ПРИ АТОПИЧЕСКОМ ДЕРМАТИТЕ У ДЕТЕЙ

‘ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет»

Минздрава России, г. Уфа 2ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Самара

В статье приведен обзор современной научно-медицинской литературы, обобщающей результаты научных исследований микробиоценоза кишечника и его влияния на развитие и формирование атопического дерматита у детей. Микрофлора кишечника — сложное сообщество микроорганизмов с определенными качественными и количественными характеристи-

Пул клеток что это простыми словами

Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

  • (бесплатный номер по вопросам подписки)
    пн-пт с 10 до 18
  • Издательство «Медиа Сфера»
    а/я 54, Москва, Россия, 127238
  • info@mediasphera.ru
  • вКонтакте
  • Telegram
  • Издательство
  • «Медиа Сфера»

Результаты поиска: 0

ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Национальный научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

ФГБУН «Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова» РАН, Москва, Россия

ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Национальный научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова», Москва, Россия

Научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта Российского государственного медицинского университета, Москва

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича», Москва, Россия

Клеточная терапия ишемического инсульта. Типы стволовых клеток и результаты доклинических исследований

Подробнее об авторах
Скачать PDF
Связаться с автором
Оглавление

Наместникова Д.Д., Таирова Р.Т., Сухинич К.К., Черкашова Э.А., Губский И.Л., Губский Л.В., Ярыгин К.Н. Клеточная терапия ишемического инсульта. Типы стволовых клеток и результаты доклинических исследований. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2018;118(9‑2):69‑75.
Namestnikova DD, Tairova RT, Sukhinich KK, Cherkashova EA, Gubskiy IL, Gubskiĭ LV, Yarygin KN. Cell therapy for ischemic stroke. Stem cell types and results of pre-clinical trials. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni S.S. Korsakova. 2018;118(9‑2):69‑75. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/jnevro201811809269

Трудные пациенты в клинической практике: алгоритмы диагностики и терапии

Рациональная фармакотерапия в реальной клинической практике

 1med.tv

Читать метаданные

Представлен обзор литературы, касающейся применения стволовых клеток (СК) при ишемическом инсульте (ИИ). Статья является первой частью обзора, в которой обобщены результаты экспериментальных исследований на животных. В первом разделе дана характеристика разных типов СК и результаты их изучения в условиях моделирования ИИ, во втором — рассмотрены положительные и отрицательные стороны разных способов введения СК.

ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Национальный научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

ФГБУН «Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова» РАН, Москва, Россия

ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Национальный научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова», Москва, Россия

Научно-исследовательский институт цереброваскулярной патологии и инсульта Российского государственного медицинского университета, Москва

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича», Москва, Россия

Ишемический инсульт (ИИ) — одна из ведущих причин смертности и инвалидизации во всем мире. На сегодняшний день основным методом лечения этого заболевания является ранняя реперфузионная терапия, которая ограничена узким терапевтическим окном, составляющим 4,5 ч для внутривенного тромболизиса [1] и 6 ч для эндоваскулярных методик [2]. Однако даже при своевременном применении этих технологий с последующим использованием антиагрегантов, антикоагулянтов и ранней нейрореабилитации у большинства пациентов сохраняется пожизненный неврологический дефицит в связи с формированием зоны инфаркта мозга. Эффективных методов лечения ИИ в позднем восстановительном периоде не существует. Также не существует ни одного нейропротективного препарата, эффективность которого была бы достоверно подтверждена в многоцентровых рандомизированных клинических исследованиях [3, 4]. В связи с этим остается актуальной разработка новых подходов к терапии И.И. Одним из таких подходов могут стать регенеративные клеточные технологии. В последние годы были получены данные о положительном терапевтическом эффекте трансплантации различных типов стволовых клеток (СК) как на экспериментальных моделях у животных, так и при клинических испытаниях.

Настоящая статья является первой частью обзора литературы, в котором обобщены имеющиеся на сегодняшний день данные об использовании различных типов СК при лечении экспериментального инфаркта мозга, их преимуществах, недостатках, возможных побочных эффектах и способах трансплантации. Вторая часть обзора будет посвящена результатам международных клинических исследований, а также правовым аспектам использования клеточных технологий на территории Российской Федерации.

Типы СК, применяемых для лечения ИИ

На данный момент в экспериментальных исследованиях опробован широкий спектр СК, показавших эффективность при клеточной терапии экспериментального инфаркта мозга. Такими клетками являются эмбриональные СК (ЭСК) и полученные из них прогениторные клетки, коммитированные к дифференцировке в нейроны, глию или иные клетки, индуцированные плюрипотентные СК (ИПСК) и их производные, нейральные СК (НСК), мезенхимальные СК (МСК), а также гемопоэтические СК (ГПСК), эндотелиальные прогениторные клетки, прогениторные клетки сосудов и другие типы С.К. Каждый из типов СК имеет специфические особенности, преимущества и недостатки, касающиеся механизма действия, эффективности и побочных эффектов.

ЭСК являются плюрипотентными СК, обладающими неограниченной способностью к самовоспроизведению и дифференцировке in vitro и in vivo в клетки-производные всех трех зародышевых листков (эктодерма, эндодерма и мезодерма), т. е. практически в любые клетки организма. ЭСК получают путем выделения первичной культуры из внутренней клеточной массы бластоцисты на стадии развития эмбриона млекопитающих 5—7 сут до момента его имплантации [5].

Получение и использование ЭСК человека в клинической медицине связано с рядом биоэтических и правовых проблем. Кроме того, в экспериментальных исследованиях были неоднократно показаны образование массивных тератокарцином [6], иммунологическое отторжение, генетические и эпигенетические изменения [7] после трансплантации ЭСК. Однако ЭСК можно дифференцировать методами современной клеточной биологии в тканеспецифичные СК, трансплантация которых в отличие от недифференцированных ЭСК может быть безопасной и эффективной. Было показано [8], что нейральные прогениторные СК (НПСК), полученные из ЭСК, способны вызывать уменьшение неврологического дефицита у крыс с моделью инфаркта мозга без образования тератом и индуцирования канцерогенеза. Также есть данные [9], что около 30% НПСК после их внутримозговой трансплантации способны дифференцироваться в нейроны с подтвержденной биоэлектрической активностью.

Плюрипотентные клетки можно получить не только из эмбрионов, но и путем репрограммирования соматических клеток взрослого организма, минуя тем самым биоэтические и иммунологические препятствия. Такие С.К. получили название ИПСК. Впервые они были получены сравнительно недавно, в 2006 г., японским исследователем S. Yamanaka [10], за что ученый был удостоен в 2012 г. Нобелевской премии по физиологии или медицине. ИПСК первоначально были получены из фибробластов, однако на текущий момент можно также использовать эпителиоциты, кератиноциты, клетки пуповинной крови, мононуклеары периферической крови и МСК [11]. Репрограммирование клеток осуществляется путем трансдукции генами, кодирующими транскрипционные факторы (в первом исследовании S. Yamanaka было 4 фактора: Oct4, Sox2, cMyc и Klf4), при экспрессии которых соматическая клетка приобретает свойства плюрипотентности. Перенос в соматическую клетку генетического материала чаще всего осуществляется при помощи ретровирусного или лентивирусного вектора, который способен встраиваться в геном соматической клетки и доставлять таким образом нужные исследователям гены. Хотя данный метод является простым в применении и достаточно эффективным, он может быть непригоден для клинического применения ИПСК в связи с риском мутагенеза из-за вмешательства в геном и потенциальной онкогенности cMyc и Klf4. В последние годы были предложены альтернативные векторы [12, 13], которые могут доставлять генный материал в соматическую клетку без интеграции в ее ДНК. ИПСК, полученные с помощью таких протоколов, могут быть потенциально использованы в клинических исследованиях на человеке.

К сожалению, трансплантация ИПСК в недифференцированном виде в головной мозг животных с моделью инфаркта мозга вызывает образование тератокарцином, как и в случае введения ЭСК [14]. Стоит отметить, что при этом некоторая часть трансплантированных ИПСК все же может дифференцироваться в нейробласты и даже в зрелые нейроны. Способность ИПСК дифференцироваться в любую соматическую клетку донора in vitro и in vivo является их неоспоримым преимуществом. В ряде экспериментальных работ [15—17] было показано, что внутримозговая трансплантация ИПСК, предифференцированных in vitro в нейрональные прогениторные клетки, вызывала восстановление неврологического дефицита, уменьшение размеров инфаркта мозга, при этом НСК мигрировали в перифокальную зону некроза и часть из них подвергалась дальнейшей дифференцировке в зрелые нейроны и глиальные клетки. Помимо замещения погибших нейронов реципиента, трансплантированные клетки были способны активировать эндогенные регенеративные механизмы: в зоне ишемии увеличивалось присутствие нейрональных и сосудистых прогениторных клеток реципиента, т. е. стимулировался нейро- и неоангиогенез [18]. К недостаткам ИПСК стоит отнести высокую стоимость технологии и длительный (до 1,5 мес) протокол их получения, что создает препятствия для использования данных типов СК в остром периоде ИИ и требует заблаговременного создания банка персонифицированных линий ИПСК.

Во взрослом мозге млекопитающих, в том числе человека, в субвентрикулярной зоне (СВЗ) боковых желудочков и в зубчатой извилине гиппокампа находится пул НСК, которые могут дифференцироваться в прогениторные нейральные и глиальные клетки. Благодаря этому в головном мозге на протяжении всей жизни продолжаются процессы нейро- и глиогенеза [19]. Уровень нейрогенеза может повышаться или снижаться в зависимости от условий окружающей среды, возраста, соматических заболеваний и приема лекарственных препаратов [20]. Известно [21], что при ИИ эндогенные НСК начинают активнее пролиферировать и мигрируют в зону ишемического повреждения. Однако активность этого процесса сильно снижается с возрастом [22], к тому же только малая часть эндогенных НСК дифференцируется в зрелые нейроны. Очевидно, что эндогенных механизмов нейрорегенерации недостаточно, чтобы полностью восстановить утраченную нервную ткань на месте инфаркта мозга. Было показано [23], что трансплантация экзогенных НСК, полученных из фетального мозга, улучшает функциональное восстановление у грызунов с моделью И.И. Часть трансплантированных НСК сохраняет жизнеспособность в головном мозге в течение длительного срока и дифференцируется в направлении нейронов. В ответ на трансплантацию НСК происходит активация эндогенных процессов нейрогенеза, подавляется воспалительная реакция и уменьшаются размеры инфаркта мозга [24, 25]. НСК стимулируют также аксональный транспорт, спрутинг аксонов и образование новых аксональных и дендритных синаптических связей, что может быть одним из объяснений восстановления ряда функций у экспериментальных животных [26]. В исследованиях [27] не было получено данных об онкогенной трансформации НСК или стимуляции канцерогенеза. Таким образом, НСК могут быть кандидатом для клеточной терапии ИИ у человека. Их недостатки связаны со способом получения НСК (из эмбрионального или фетального мозга), что поднимает серьезные этические вопросы.

МСК, имеющие и другие названия (мезенхиальные стромальные клетки, мультипотентные прогениторные клетки), являются мультипотентными СК, которые можно выделить из множества разных органов и тканей: костного мозга, плаценты и пуповины, жировой ткани, пульпы зуба, крови, стромальной ткани паренхиматозных органов и других источников [28, 29]. Одной из самых важных особенностей МСК является их низкая иммуногенность, способность модулировать иммунный ответ и воспаление [30]. Это свойство МСК не только может быть использовано для терапии аутоиммунных заболеваний [31], но и делает возможным как аутогенную, так и аллогенную и даже ксеногенную трансплантацию [32, 33]. Последнее: высокая доступность, сравнительная низкая стоимость получения первичной культуры без биоэтических проблем, легкость и скорость культивирования in vitro являются важными преимуществами МСК перед другими типами СК, особенно в случае терапии ИИ в остром периоде [34]. В экспериментальных и клинических исследованиях [35] не было также выявлено формирования опухолей или онкогенной трансформации трансплантированных клеток.

Терапевтические эффекты МСК были широко исследованы в экспериментальных работах [33, 34, 36—38] на животных моделях ишемии головного мозга. Было показано, что трансплантация МСК уменьшает моторный дефицит и улучшает выполнение поведенческих тестов. Некоторые авторы также выявляли уменьшение размеров зоны инфаркта мозга.

Однако, несмотря на большое количество исследований, на сегодняшний день нет единого мнения относительно механизмов терапевтического действия МСК. Этот тип СК имеет низкий потенциал к трансдифференцировке в нейральном направлении [39], поэтому прямой замещающий эффект маловероятен. В то же время существует множество данных [40—43], свидетельствующих, что МСК при внутримозговом введении и системной трансплантации выделяют различные биоактивные вещества, которые стимулируют ангиогенез, синаптогенез, подавляют воспаление и процесс апоптоза, обладают нейропротективным действием. В некоторых работах [37, 44—47] получены результаты, свидетельствующие о стимуляции пролиферации эндогенных СК в СВЗ после трансплантации МСК. Этот эффект может быть обусловлен преимущественной миграцией МСК в нейрогенные зоны мозга и непосредственным взаимодействием с нейральными прогениторами реципиента, но может быть опосредован и воздействием секретируемых пересаженными МСК факторами [37]. Для понимания механизма действия трансплантированных клеток необходима разработка максимально надежных и чувствительных методов изучения их миграции и хоуминга как при жизни, так и на гистологических срезах, что в настоящее время достижимо с помощью магнитно-резонансной томографии и конфокальной микроскопии [48].

Терапевтическая активность МСК в экспериментах с использованием животных моделей ишемии мозга может быть различными способами усилена. Например, эффекты МСК могут быть усилены их сокультивированием с корковыми нейронами перед трансплантацией [49]. Недавно было проведено исследование [50], изучающее возможность совместного применения МСК и тканевого ингибитора активатора плазминогена на экспериментальной модели инфаркта мозга, которое не только показало безопасность, но выявило уменьшение вероятности внутримозговых кровоизлияний вследствие предотвращения дисфункции эндотелия сосудов. В связи с имеющимися данными, подтверждающими безопасность и эффективность МСК в лечении экспериментального инфаркта мозга, во многих странах начаты их клинические испытания. Хотя практически во всех экспериментах была доказана безопасность МСК, эффективность данной клеточной терапии при лечении больных еще предстоит доказать [28].

Еще одним типом СК, показавшим свою эффективность в терапии инфаркта мозга в эксперименте, являются ГПСК. Они являются плюрипотентными СК, дающими начало всем лимфоидным и миелоидным клеткам крови. У взрослых индивидов пул ГПСК располагается в костном мозге, и небольшое их количество циркулирует в периферической крови; ГПСК в высоких концентрациях присутствуют в пуповинной крови [51]. При остром ИИ у человека происходит активация пролиферации ГПСК в костном мозге [52], а их концентрация в крови коррелирует со степенью функционального восстановления [53]. В экспериментальных исследованиях [54] были продемонстрированы нейропротективные свойства ГПСК и их способность подавлять воспалительные реакции. ГПСК чаще вводятся внутривенно или внутриартериально.

Данные о возможности нейрональной дифференцировки ГПСК пока противоречивы [28].

Другие типы СК

Проводились исследования [55, 56], посвященные влиянию трансплантации эндотелиальных прогениторных клеток и прогениторных клеток сосудов при экспериментальной ишемии головного мозга. Эндотелиальные прогениторные клетки после трансплантации мигрировали к очагу инфаркта мозга, усиливали процессы ангио- и нейрогенеза, увеличивали объемный мозговой кровоток, улучшали функциональное восстановление животных [55]. Прогениторные клетки сосудов при трансплантации могут способствовать регенерации и ремоделированию сосудистых сетей в зоне ишемии. Часть вводимых внутривенно или внутримышечно клеток удавалось обнаружить интегрированными в сосуды реципиента [56].

Комбинированное введение разных типов СК

В последние несколько лет появились исследования, свидетельствующие об усилении терапевтической эффективности клеточной терапии при сочетанном введении СК разного типа. Было показано [57], что внутримозговое введение НПСК, полученных из ЭСК, в сочетании с введением прогениторных клеток сосудов крысам с моделью инфаркта мозга эффективнее улучшает функциональное восстановление животных, уменьшает размеры инфаркта мозга и стимулирует неоангиогенез, чем трансплантация только НПСК. Интересные данные были также получены при последовательной внутримозговой трансплантации МСК и НСК: МСК вводились через 1 сут, а НСК через 7 сут после моделирования острой ишемии. Такая трансплантация оказалась более эффективной, чем введение каждого типа СК по отдельности [58]. Предположительно этот феномен связан с различными механизмами действия этих типов СК и с синергией их терапевтических эффектов. Также в экспериментальных и клинических исследованиях часто сообщают о положительном клиническом эффекте после трансплантации мононуклеарных СК из костного мозга, которые представляют собой гетерогенную смесь ГПСК, МСК, прогениторных и дифференцированных клеток крови [59].

Способы трансплантации

Помимо свойств самих СК, на эффективность терапии влияет и способ их трансплантации при И.И. Разработаны несколько путей введения, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и осложнения. Следует отметить, что наиболее оптимальный способ трансплантации до сих пор не установлен [60]. Внутримозговое стереотаксическое введение позволяет доставить клетки непосредственно в область повреждения. При таком типе введения можно доставить СК максимально адресно. Однако стоит учитывать, что в области повреждения создается неблагоприятное микроокружение, в том числе и для трансплантированных клеток. Чем ближе к поврежденной области находятся трансплантированные клетки, тем меньшее их количество выживает при введении [61].

Одной из особенностей СК является их способность мигрировать в область травмы (патотропизм). В основе этого явления лежит способность клеток двигаться по градиенту хемоаттрактантов, таких как фактор стромальных клеток-1α и другие хемокины, которые накапливаются в области повреждения [62]. Это делает возможным трансплантацию клеток по периферии очага некроза или даже в противоположное полушарие. К недостаткам внутримозговой трансплантации стоит отнести ее высокую инвазивность, дополнительную травматизацию мозга и связанные с этим побочные эффекты после нейрохирургической манипуляции и глубокого общего наркоза [63, 64]. Последнее может сильно ограничить возможность применения этого метода в остром периоде инсульта. Внутрижелудочковое и эндолюмбальное введение являются менее инвазивными, однако при инфузии в ликворные пространства возможна адгезия клеток к эпендимной выстилке желудочков мозга или центрального канала спинного мозга с развитием окклюзионной гидроцефалии [35]. Неинвазивным способом введения является интраназальная трансплантация. Показано [65], что доставленные таким путем клетки могут проникать в небольшом количестве через гематоэнцефалический барьер и мигрировать в зону повреждения, хотя механизмы такой миграции изучены недостаточно. При введении МСК интраназально не сообщалось о побочных эффектах. Наиболее перспективным для клинического применения является системное внутриартериальное и внутривенное введение. При таком типе введения СК потенциально могут оказывать также системное действие на периферии, а не только в пределах ЦНС [66]. Периферическое действие может вносить свой вклад в эффективность противоинсультной клеточной терапии. Внутривенное введение является более безопасным и общедоступным, однако большая часть клеток задерживается в паренхиматозных органах (легкие, печень, селезенка и даже почки), что уменьшает доставку трансплантата в мозг и функциональное восстановление по сравнению с внутриартериальным введением. Внутриартериальная трансплантация СК продемонстрировала наилучшую терапевтическую эффективность, обеспечивая адресную доставку СК в мозговые сосуды, минуя периферические органы [67]. Однако ряд авторов [68, 69] сообщили о риске развития эмболических инсультов при таком способе введения С.К. Тем не менее другие исследователи [48, 70—72] считают, что эмболических осложнений можно избежать при подборе оптимальной дозы, скорости и условий введения С.К. Доза и скорость введения являются важными параметрами для всех способов введения С.К. Эти параметры подбираются экспериментально, индивидуально для каждого типа клеток и массы тела реципиента.

Заключение

Таким образом, на экспериментальных моделях инфаркта мозга было неоднократно показано, что трансплантация МСК, ГПСК, НСК (полученных из фетального мозга, ЭСК или ИПСК) оказывает положительный терапевтический эффект: улучшаются выживаемость животных и их функциональное восстановление, уменьшается размер инфаркта мозга. При этом серьезных побочных эффектов после трансплантации данных типов СК зафиксировано не было. Результаты экспериментальных исследований позволили неврологам и клеточным биологам во всем мире активно начать клинические исследования терапии СК при ИИ у больных.

Во второй части обзора будут представлены результаты соответствующих международных исследований и рассмотрены правовые основы и перспективы развития клеточных технологий в Российской Федерации.

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013—2020 гг., тема 0518−2018−0005 Государственного задания, тема НИР АААА-А17−1170- 1271−00330−0.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *