Поиск Кабинет

Синусоидальные клетки печени и клетки костного мозга как компоненты единой функциональной системы регуляции восстановительного морфогенеза в здоровой и поврежденной печени

Гены & Клетки: Том VI, №2, 2011 год, стр.: 78-92

 

Авторы

Онищенко Н.А., Люндуп А.В., Деев Р.В., Шагидулин М.Ю., Крашенинников М.Е.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

В обзоре представлены современные сведения о кооперативном взаимодействии синусоидальных клеток печени и клеток костного мозга при осуществлении процессов физиологической, репаративной и патологической (фиброзирующей) регенерации печени. Показано, что стволовые/ прогениторные клетки костного мозга (гемопоэтические и мультипатентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК)) восполняют регуляционную роль стволовых клеток печени (прежде всего звездчатых клеток – клеток Ито), снижают выраженность процессов воспаления и фиброзирования и тем самым модулируют процессы восстановительной регенерации поврежденной печени.

Полагают, что применение ММСК костного мозга является наиболее перспективной стратегией. Однако для окончательного суждения о регенераторных возможностях аутологичных и аллогенных клеток костного мозга при печеночной недостаточности необходимо проводить широкомасштабные двойные слепые клинические исследования.

По современным представлениям репаративная регенерация поврежденных органов взрослого организма осуществляется при участии региональных малодифференцированных или стволовых/прогениторных клеток. Однако из-за трудностей получения, идентификации и использования таких клеток в регенерационной медицине для индукции восстановительных процессов в разных органах стали использовать общий источник стволовых/прогениторных клеток – аутогенный костный мозг или аллогенную пуповинную кровь. Полагают, что положительный эффект от применения этих клеток связан с тем, что некоторые стволовые клетки из этих источников способны при доставке в орган приобретать фенотип паренхиматозных клеток-предшественниц. Однако регенерационная способность клеток костного мозга и пуповинной крови не ограничивается их мультипотентной пластичностью [1]. Эти клетки, будучи активными структурными элементами иммунной системы, способны активировать ее морфогенетическую функцию, обеспечивая через конкретные паракринные механизмы регенерацию не только и не столько паренхиматозных, сколько непаренхиматозных клеток органа, имеющих как и стволовые/прогениторные клетки костного мозга мезенхимальное происхождение [2].

Настоящий обзор рассматривает эффективность процесса регенерации поврежденной печени взрослого организма с позиций полноты восстановления в этом процессе взаимодействия синусоидальных клеток печени и клеток костного мозга, имеющих общность филогенетического происхождения и кооперативно действующих при реализации физиологической и репаративной регенерации.

Роль синусоидальных клеток печени и клеток костного мозга в осуществлении физиологической, репаративной и патологической (фиброзирующей) регенерации печени

Известно, что в регенерации нормальной и патологически измененной печени принимают участие все ее клеточные элементы: гепатоциты (более 60% клеточной популяции), синусоидальные клетки (СК) (около 35% всех клеток), а также клетки соединительной ткани (фибробласты, тучные клетки) и внеклеточный матрикс (ВКМ), на долю которых приходится остальная часть массы этого органа 1–5% [3].

СК представлены четырьмя основными разновидностями клеток, имеющими мезенхимальное происхождение: купферовскими клетками, или фиксированными макрофагами, которые составляют 20–25% от всей популяции СК; эндотелиоцитами, составляющими 50–60% и выстилающими печеночные синусоиды; перисинусоидальными клетками – клетками Ито (звездчатые клетки), которые являются предшественниками миофибробластов, располагаются в пространстве Диссе (на их долю приходится 5–15% [4] всех СК). К эндотелию фиксированы ямочные клетки (Pit-cells) или трансформированные лимфоциты-киллеры (5%), непосредственно контактирующие с гепатоцитами. В составе пула СК обнаруживается также до 20–25% лейкоцитов [5]. Все указанные типы клеток постоянно взаимодействуют между собой и с гепатоцитами при посредничестве ВКМ, составляя единую структурнофункциональную систему (рис. 1), которая обеспечивает гомеостаз печеночной дольки и подчинена выполнению сложных специализированных функций гепатоцитов [6].

В свою очередь адекватность функции печени и ее клеток в организме регулируется с помощью клеток других функциональных систем и, прежде всего, с участием мигрирующих клеток системы крови и иммунной системы [7]. Мигрирующие клетки иммунной системы, будучи производными мезенхимы, как и СК путем продукции регуляторных пептидов – цитокинов (интерлейкины, хемокины, ростовые факторы и др.), а также путем контактного взаимодействия способны регулировать экспрессию рецепторов различных клеток печени, в том числе СК, и предопределять в ней процессы регенерации.

Однако в условиях физиологической, репаративной и патологической (фиброзирующей) регенерации, в частности, при изменении восприятия гепатоцитами, СК и ВКМ регуляторных сигналов из-за нарушения функциональных возможностей СК и ВКМ или в случаях торможения миграции стволовых/прогениторных клеток костного мозга (ККМ) в очаги повреждения печени, наблюдаются различия в кооперативном взаимодействии отдельных структурных компонентов печени. В этой связи, требуют отдельного рассмотрения механизмы регуляции восстановительных процессов в этом органе в норме и при патологии.

Синусоидальные клетки как регуляторы пролиферативной активности гепатоцитов при физиологической регенерации печени

Все четыре типа СК, будучи компонентами стенки печеночного синусоида (микрососуда), с помощью длинных цитоплазматических выростов обеспечивают непосредственный контакт примыкающих печеночных балок с гепатоцитами и с другими синусоидами. В отличие от капилляров других органов, эндотелиальная выстилка синусоида, образующая вместе с гепатоцитами пространство Диссе, не имеет типичной плотной базальной мембраны. Это пространство заполнено мукополисахаридным веществом, которое продуцируют и в которое погружены СК.

Мукополисахаридный субэндотелиальный ВКМ представляет собой тот особый вид базальной мембраны, с которой контактируют СК и гепатоциты. Субэндотелиальный ВКМ состоит из различных комбинаций макромолекул 3-х групп веществ [8]: коллагенов, не образующих фибриллы, главным образом, коллагенов IV, VI, XIV типов; гликопротеинов (фибронектина, ламинина, гиалуроновой кислоты, теснасцина, нидогена, мирозина, энтактина и др.) и протеогликанов (гепарана, дерматан сульфата, хондроитин сульфата, пергликана, дистрогликана, синдикана, бигликана, декорина и др.).

Субэндотелиальный ВКМ, находящийся в пространстве Диссе, регулирует функцию гепатоцитов и СК, изменяя экспрессию специфических генов в этих клетках (например, гена альбумина в гепатоцитах), а также количество и порозность синусоидальных фенестр [10] путем ремоделирования структуры матрикса энергией слабых связей белковых молекул. Ремоделирование ВКМ регулируется рецептор-опосредованными механизмами передачи информации с участием молекул адгезии, интегринов, морфогенных цитокинов, дистрогликанов, тирозинкиназных рецепторов, синдеканов и др., [11] которые образуются при выполнении специфических и гомеостаз-регулирующих функций СК и самих гепатоцитов [12, 13].

В ремоделировании ВКМ особое значение придается гетерогенности свойств мезенхимальной популяции клеток печени, среди которых, в частности, существуют клетки Ито с экспрессией нейральных [14], ангиогенных [15], контрактильных маркеров [16], а также, по крайней мере, 5 маркеров костномозгового происхождения [17]. Важнейшей гомеостаз-регулирующей функцией СК при физиологической регенерации печени (после частичной гепатэктомии) следует, очевидно, считать поддержание в базальной мембране синусоидов вязкодисперсного состояния коллагенов (повышение коллагенолитической активности ткани печени и снижение суммарного содержания в ней коллагеновых белков) для обеспечения ускоренного взаимодействия всех клеток синусоида и растормаживания митотических потенций гепатоцитов. Так, в опытах с 30% гепатэктомией у крыс было показано, что уже в течение первых суток активизация процессов пролиферации гепатоцитов в здоровой ткани печени сопровождается не только увеличением количества купферовских клеток и миграцией их предшественников из костного мозга [18], но и увеличением более чем в 2 раза коллагенолитической активности ткани печени (р < 0,01), а также уменьшением на 42% содержания в ней коллагеновых белков (р < 0,05) [3, 19].

Полагают, однако, что влияние СК на пролиферацию гепатоцитов не столько прямое, сколько опосредованное, так как, участвуя в образовании и рассасывании (ремоделировании) основного вещества и волокнистых структур ВКМ [20], а также выполняя специфические регуляторные функции (синтез прои противовоспалительных цитокинов [21], факторов роста, в т.ч. фактора роста гепатоцитов (HGF) [22], фактора стволовых клеток (SCF), мезенхимального морфогенного протеина [23]; индукция рецепторопосредованных взаимодействий в ВКМ [24] и др.), эти клетки формируют микроокружение гепатоцитов, необходимое для их пролиферации и выполнения специфических функций [5].

Было показано, что клетки Купфера поддерживают адекватное микроокружение для гепатоцитов за счет ранней активации в них лизосомальных гидролаз, а также активации рецептора N-ацетилгликозамина, который, как полагают, может выполнять роль посредника в пиноцитозе некоторых гликопротеинов ВКМ. Показано также, что клетки Купфера локально секретируют коллагеназу 4-го типа, а также другие матриксные металлопротеиназы (ММП): ММП-1, ММП-13, желатиназы и стромолизин, участвуя таким образом в ремоделировании ВКМ и микроокружения гепатоцитов при восстановительной регенерации печени [25].

Синусоидальные эндотелиальные клетки также активно участвуют в ремоделировании ВКМ, так как очищают кровь от различных патогенных факторов, в т.ч. от разрушенного коллагена, а также участвуют в деградации мукополисахаридов, так как эндотелиоциты содержат высокую активность арилсульфатазы [5]. Кроме того, эндотелиальные клетки сами продуцируют нефибриллярный коллаген IV типа и протеогликаны – структурные компоненты нормального ВКМ [24].

Клетки Ито за счет своего расположения в субэндотелиальном пространстве, а также за счет своей пластичности и способности к трансдифференцировке (см. следующий раздел) способны к выполнению различных, порой взаимоисключающих функций, реализация которых, по-видимому, регулируется степенью их активации при воздействии стрессорных факторов. Функция клеток Ито к настоящему времени оказалась достаточно изученной при стрессорном повреждении печени, при котором наступает их гиперактивация и стимулируется фиброгенез с отложением в пространстве Диссе фибриллярных коллагенов I, III, V типов и фибронектина, что способствует необратимости повреждения печени [10, 26]. Роль клеток Ито в регуляции гомеостаза печеночной дольки и митотической активности гепатоцитов до сих пор остается мало изученной, хотя в последние годы стали появляться работы, показывающие, что этот тип клеток является важнейшим компонентом микроокружения гепатоцитов, который необходим для их нормального развития, дифференцировки и регенерации [17].

Так, например, при частичной гепатэктомии клетки Ито продуцируют цитокины, являющиеся потенциальными митогенами для гепатоцитов: HGF [27, 28], SCF [29], эпиморфин [30], плейотрофин [31]. Экспрессируя VCAM-1 и SDF-1α клетки Ито выполняют роль триггера для привлечения в печеночную ткань гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток – активных участников ранней регенерации [32]; ремоделируя ВКМ, клетки Ито участвуют в образовании соединительнотканного каркаса для регенерации паренхиматозных клеток печени [12].

Констатируется, что в культуре клеток печени коллаген, синтезируемый клетками Ито, составляет 5% от общего количества всех синтезируемых ими белков; всего же клетки Ито продуцируют коллагена в 10 раз больше, чем гепатоциты [7]. Показано, что клетки Ито синтезируют протеогликаны, являющиеся главными компонентами нормального внеклеточного матрикса печени, причем они вырабатывают его в 6 раз больше, чем гепатоциты [33].

Однако клетки Ито участвуют в процессах обновления и ремоделирования ВКМ не только путем синтеза структурных матриксных белков, но и путем синтеза и секреции ММП (коллагеназ), желатиназ, стромолизинов и их ингибиторов [34], которые регулируют во ВКМ баланс структурных белков за счет регуляции выраженности гидролиза (деградации) основных белков матрикса. ММП и тканевые ингибиторы металлопротеиназ (ТИМП) входят в семейство цинк-зависимых ферментов [35]. ММП синтезируются клетками Ито в виде неактивных проферментов, которые активируются при отщеплении пропептида, но ингибируются при взаимодействии с эндогенными ТИМП-1 и ТИМП-2. Клетки Ито продуцируют 4 разновидности ММП-мембранного типа, которые активируются под воздействием IL-1β. Среди ММП особое значение придается ММП-9 – нейтральной матриксной металлопротеиназе, которая обладает активностью против коллагена IV типа, входящего в состав базальной мембраны, а также активностью против частично денатурированных коллагенов I и V типов [26].

Повышение коллагеназной активности ткани регенерирующей здоровой печени после 30% частичной гепатэктомии, очевидно, объясняется избирательной субстратной чувствительностью различных отделов ВКМ к разным ММП (ММП-1 чувствительна к интерстициальному коллагену I типа, а ММП-9 к коллагену IV типа) и ТИМП (ТИМП-1 и ТИМП-2) [26]. В результате повышения коллагеназной активности происходит преимущественное усиление деградации коллагена базальных мембран, которое создает благоприятные условия для ускоренного выполнения регуляторных процессов в микроокружении гепатоцитов. Определяющая роль ММП в процессах предотвращения конверсии субэндотелиального матрикса низкой плотности в матрикс, богатый интерстициальным (фибриллярным) коллагеном, для сохранения адекватной динамики регуляторных процессов при восстановительной регенерации печени доказывается фактом возможности кооперативной и последовательной секреции ММП (коллагеназы, желатиназы, эластазы и других протеиназ), в особенности ММП-9 (коллагеназа 4 типа), другими СК печени: клетками Купфера, эндотелиоцитами, а также несколькими типами мезенхимальных клеток крови и костного мозга – полиморфноядерными лейкоцитами [26, 36], которые, как известно, являются активными участниками любых регенераторных процессов в организме.

Субэндотелиальный ВКМ низкой плотности, образуемый сбалансированно секретируемыми ММП и ТИМП в период физиологической регенерации, представляет собой адекватную среду для доставки регуляторных (информационных и индуктивных) сигналов всем клеткам печени, которые в виде спектра цитокинов (преимущественно ростовых факторов), поступающих из активированных клеток иммунной системы, сорбированы на ВКМ.

Восприятие цитокиновой сигнализации осуществляется клетками с помощью мембранных рецепторов, которые, как полагают, передают клеткам (от клетки клетке и внутрь клетки) информацию, закодированную в цитокинах в виде соответствующей последовательности аминокислот [37].

Таким образом, анализ функций СК по поддержанию адекватного микроокружения гепатоцитов и их пролиферативной активности убеждает в том, что важнейшим фактором их обеспечения является пролонгированное сохранение низкой плотности субэндотелиального ВКМ, которое создает благоприятные условия для скоростного выполнения регуляторных процессов и сохранения собственного адекватного биоритма митотической активности гепатоцитов [26].

Пролонгированное сохранение в печени оптимальной плотности белков базальной мембраны обеспечивается кооперативным взаимодействием нормально функционирующих СК (синтез и секреция ММП, особенно ММП-9, а также ТИМП) с клетками костного мозга и поддерживается широким спектром клеточных, надклеточных, органных и системных факторов (гепатотропные, миелотропные, нейрогуморальные, иммунные) через рецепторопосредованные взаимодействия этих факторов с ВКМ и гепатоцитами [7].

Синусоидальные клетки и клетки костного мозга как источник восполнения популяции гепатоцитов при репаративной регенерации печени

Установлено, что при некоторых видах токсического повреждения печени восполнение популяции гепатоцитов происходит не путем пролиферации дифференцированных клеток, а за счет митозов и дифференцировки т.н. овальных клеток [38]. Эти клетки происходят из недифференцированных клеток каналов Геринга, и ряд авторов считают их печеночными стволовыми/прогениторными клетками [39–41].

Овальные клетки у человека можно идентифицировать по поверхностному маркеру OV-6. Они также экспрессируют маркеры гепатоцитов (альбумин, α-фетопротеин), эпителия желчных протоков (цитокератин-19), маркеры гемопоэтических стволовых клеток (CD34, SCF, SCFR, c-kit, тирозинкиназа и Thy-1), что позволило предположить их костномозговое происхождение [42].

В последние годы была показана возможность развития гепатоцитов непосредственно из стволовой кроветворной клетки [43], т.е. из клеток мезенхимальной, а не энтодермальной природы. В частности, было показано, что способностью дифференцироваться в полноценные гепатоциты обладают гемопоэтические стволовые клетки, имеющие фенотип c-kithigh Thylow Linneg Sсa-1+, а также мультипотентные взрослые прогениторные клетки (MAPC) костного мозга [44].

В литературе обсуждается два альтернативных пути репопуляции гепатоцитов клетками костномозгового происхождения. Во-первых, некая субпопуляция клеток костного мозга может выходить в кровоток, подвергаться хоумингу в печень и дифференцироваться в гепатоциты [45]. Эти клетки могут быть либо общими мультипотентными предшественниками гепатоцитов и клеток крови, либо специализированными энтодермальными прогениторными клетками. Во-вторых, костномозговые клетки могут сливаться с гепатоцитами, что создает иллюзию реснейшей находкой стало выявление в печени в процессе раннего гистогенеза и при регенерации клеток, одновременно экспрессирующих маркеры мезенхимальных клеток (десмин) и маркеры цитоскелета эпителиальных (печеночных) клеток (цитокератины), а также обнаружение СК, экспресирующих только цитокератины, и гепатобластов, продуцирующих десмин [47].

Наличие в гепатобластах и СК развивающейся печени маркера мезенхимальных клеток позволило выдвинуть гипотезу о том, что СК могут служить источником появления гепатоцитов в печени в процессе ее гистогенеза [48].

В литературе уже имеются данные, подтверждающие не только тесную связь пролиферации овальных клеток с пролиферацией синусоидальных клеток [49], но и данные о возможной дифференцировке клеток Ито в печеночный эпителий [22], которая была названа мезенхимально-эпителиальной трансформацией перисинусоидальных клеток [50].

Применяя маркер кроветворных стволовых клеток c-kit (CD-117) для выявления связи процессов регенерации печени со стволовыми потенциями СК А.А. Гумерова с соавт. (2007) показали, что c-kit позитивные клетки появляются на 2-е сут. токсического повреждения печени крысы (введение нитрата свинца) не только среди СК, но и среди гепатоцитов. Было выдвинуто предположение, что при регенерации печени часть гепатоцитов может образовываться из кроветворных стволовых клеток [47]. Однако филогенетически более оправданным явилось предположение об участии кроветворных стволовых клеток прежде всего в восстановлении пула регионарных стволовых клеток печени, которыми, по мнению D.L. Suskind с соавт. (2004), являются синусоидальные клетки Ито [51]. В работе С. Kordes с соавт. (2007) клетки Ито были впервые названы стволовыми клетками печени [52], а в работе I. Sawitza с соавт. (2009) [32] приводятся доказательства того, что пространство Диссе, образованное протеинами базальной мембраны, эндотелиальными клетками, гепатоцитами и клетками Ито, выполняет роль «стволовой ниши» для последних.

Совсем недавно были опубликованы работы, в которых клетки Ито рассматриваются даже как подтип [53], или производные овальных клеток [54], так как оказалось, что активированные овальные клетки печени крыс экспрессируют не только традиционные маркеры (OV-6, BD-1/BD-2 и M2PK) и маркеры гепатоцитов (альбумин, α-фетопротеин), но и гены, кодирующие белки ВКМ (коллагены, ММП и ТИМП), которые являются маркерами клеток Ито [55–57].

А.А. Гумерова и А.П. Киясов (2010), изучив закономерности экспрессии мезенхимальных и эпителиальных маркеров печени в ходе гисто- и органогенеза, а также при различных экспериментальных условиях, считают, что между клетками Ито, овальными клетками и гепатоцитами существуют не только мезенхимальноэпителиальные, но и эпителиально-мезенхимальные переходы, которые свидетельствуют о фенотипической пластичности клеток Ито и их возможности служить источником развития гепатоцитов [17].

В последние годы появляется все больше сторонников той точки зрения, что гемопоэтические и ММСК костного мозга могут служить источником развития не только гепатоцитов [58–62], но и клеток Ито [63], так как они единственные из СК способны экспрессировать маркеры стволовых гемопоэтических клеток (Thy-1) и мезенхимальных (CD133) клеток костного мозга [52, 64–66].

В свою очередь, существуют данные, свидетельствующие о значительном влиянии клеток Ито, их свойств и продуцируемых ими факторов (экспрессия VCAM-1, SDF-1α, ретиноиды) на дифференцировку и миграционную активность кроветворных стволовых клеток [13, 67].

Вышеприведенные факты позволяют предполагать возможность использования стволовых функций клеток Ито для привлечения активированных компартментов стволовых клеток костного мозга к осуществлению ранних этапов восстановительной регенерации печени [17, 32]. При утрате стволовых функций клеток Ито и возникающем ингибировании миграционной и индуктивной активности стволовых клеток костного мозга возможность развития патологической (фиброзирующей) регенерации печени становится весьма вероятной.

Из работ, анализирующих условия поддержания стволовых свойств клеток Ито, можно заключить, что нахождению этих клеток в недифференцированном состоянии способствует их микроокружение (ниша), причем главную роль играет поддерживаемое взаимодействие клеток Ито с гепатоцитами и нефибриллярными белками нативной базальной мембраны (ламинин, коллаген 4 типа), которые ингибируют запуск их дифференцировки [17, 32, 68]. При отсутствии условий для взаимодействия гепатоцитов и клеток Ито последние приобретают фенотип миофибробластов и утрачивают маркеры стволовых клеток [32], вследствие чего нарушаются регуляторные связи печени с костным мозгом и другими органами иммуногенеза [69], а также нарушаются процессы ее восстановительной регенерации.

На основании приведенных экспериментальных данных можно заключить, что в обеспечении восстановительной регенерации поврежденной печени из всех СК – клеткам Ито принадлежит ведущая роль, при этом они должны сохранять свои стволовые функции. Клетки Ито способствуют адекватной восстановительной регенерации печени тогда, когда при воздействии повреждающих факторов эти клетки, как и другие СК, не только сохранили свою жизнеспособность, но и сохранили свои стволовые регуляторные функции: способность воспринимать регуляторные сигналы, в т. ч. гепатоцитов и других клеток микроокружения, а также стволовых клеток костного мозга; способность поддерживать регуляторное взаимодействие со всеми клетками печени и клетками иммунной системы, обеспечивая баланс цитокинов, ростовых факторов в организме, а также способность предотвращать конверсию ВКМ в матрикс, богатый фибриллярным коллагеном, что необходимо для растормаживания пролиферации гепатоцитов.

Ингибирование стволовых функций клеток Ито и клеток костного мозга как ведущие механизмы патологической (фиброзирующей) регенерации печени

Среди факторов необратимого повреждения печени выделяют местные и системные механизмы, из которых определяющими являются перечисленные ниже [26].

Массовая гибель (некроз) гепатоцитов, которая нарушает химизм их микроокружения и вызывает стрессорную (повреждающую) активацию СК и, прежде всего, клеток Ито [70]. В результате клетки Ито утрачивают пластические и регуляторные функции стволовых клеток и трансдифференцируются в клетки, подобные миофибробластам, которые экспрессируют α-гладкомышечный актин (αSMA), но не способны регулировать в печени межклеточные взаимодействия и структурную адаптацию ВКМ, вызывая дисбаланс функций клеток печени (потеря микроворсинок на гепатоцитах, капилляризация синусоидов, нарушение активации митотических потенций гепатоцитов) (см. рис. 1).

Преобладание процессов синтеза фибриллярных матриксных коллагенов и относительная недостаточность синтеза (активности) матриксных протеиназ (коллагеназ). Результатом этого становится формирование фиброзной ткани, которое начинается в пространстве Диссе и характеризуется отложением коллагена I, III, V типов и фибронектина, создающих препятствия для нормального обмена веществ между кровью синусоидов, гепатоцитами и СК [10] (см. рис. 1).

Развитие дискоординации биорегуляторных ритмов активности гепатоцитов и СК вследствие снижения массы функционирующих гепатоцитов до критического уровня. В результате резко возрастает функциональная нагрузка на оставшиеся клетки, снижается и десинхронизируется их митотическая активность, а также возрастает апоптоз сохранившихся гепатоцитов [7, 71].

Из системных механизмов в развитии необратимости повреждения печени важную роль играет ингибирование функции клеток в органах других систем, участвующих в регуляции процессов регенерации в организме, в частности, в органах иммунной системы. Установлено, что при развитии токсического гепатита у крыс, так же, как и у больных циррозом печени, имеет место торможение миграции стволовых клеток костного мозга, угнетение всей системы мононуклеарных фагоцитов, а также атрофия центральных (тимус) и периферических (селезенка) органов иммуной системы [69]. На этом фоне, очевидно, ингибируется восстановление регуляторных функций клеток печени, и прежде всего клеток Ито, что делает процесс фиброгенеза в печени необратимым.

Следует, однако, иметь в виду, что степень ингибирования регуляторных функций СК, в том числе клеток Ито, зависит также от стадии (фазы) и степени выраженности их стрессорной активации патогеном, характер которых и предопределяет дальнейшее течение патологического процесса в печени.

В активации клеток Ито выделяют 2 фазы: фазу инициации и фазу самоподдерживаемой активации (рис. 2).

В первой фазе при паракринном воздействии факторов повреждения печени происходит экспрессия генов и начинается подготовка клеток Ито к изменению фенотипа (превращение из клеток-депо витамина А в фиброзирующие миофибробласты), в результате которого они становятся восприимчивыми к индукторам воспаления [26].

Во второй фазе при паракринном и аутокринном воздействии провоспалительных стимулов в клетках Ито «поддерживается» активированный фенотип, который характеризуется «превращением» этих клеток в миофибробласты, осуществляющие синтез фибриллярного коллагена.

Инициация провоспалительной активации клеток Ито начинается с усиления процессов свободнорадикального окисления в поврежденных клетках печени и поступления во внеклеточное пространство продуктов перекисного окисления липидов, недоокисленных продуктов метаболизма, а также цитокинов и сигнальных молекул (окислительный стресс) [26]. В начальную фазу активации клеток Ито усиленный синтез первичных медиаторов воспаления (IL-1, IL-6, TNF-α, интерфероны, молекулы адгезии ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1, селектины и др.) поддерживается активированными купферовскими клетками, которые инициируют процесс локального воспаления и паракринно стимулируют клеток Ито [24]. Одновременно окислительный стресс стимулирует синусоидальные эндотелиальные клетки, которые, продуцируя фибронектин, также способствуют активации клеток Ито. Кроме того, в этих условиях эндотелиальные клетки начинают участвовать в превращении латентных цитокинов в активные, в частности, в превращении латентного TGF-β1 в активную профиброгенную форму путем активации плазмина. Недавние исследования показали, что не только некроз гепатоцитов, но и их апоптоз может способствовать фиброгенному ответу клеток Ито, причем образующиеся апоптотические фрагменты гепатоцитов индуцируют фиброгенный ответ клеток Ито как в культуре in vitro, так и в опытах на животных in vivo [71].

В фазу инициации процесс активации клеток Ито может завершиться, но это происходит на фоне стимуляции образования ими противовоспалительных цитокинов (IL-10, IL-12), которые ингибируют воспалительную реакцию в зоне повреждения, в частности, продукцию TNF-α печеночными макрофагами. [72]. В результате в клетках Ито ингибируются процессы воспаления (либо эти клетки подвергаются апоптозу) и процессы фиброза в печени не развиваются (см. рис. 2).

Если исходить из экспериментальных данных, приведенных в разделе 1.2, то имеются все основания полагать, что прекращение воспаления в фазу инициации активности клеток Ито обусловлено продолжающимся сохранением на этом этапе их стволовых функций и осуществлением регуляторного взаимодействия не только с клетками печени, но, прежде всего, со стволовыми/прогениторными клетками костного мозга. В результате становится возможным поступление последних в печень для восполнения (дублирования) пула региональных стволовых клеток и регуляторного восстановления баланса цитокинов и ростовых факторов в клетках печени, в том числе в клетках Ито, а также ремоделирования ВКМ, создающего каркас для паренхиматозных клеток [12].

Фаза самоподдерживаемой активации клеток Ито характеризуется развитием в них фенотипических изменений, которые ведут к потере ретиноидов и превращению их в контрактильные клетки – миофибробласты. Эти клетки осуществляют усиленный синтез фибриллярного коллагена, в результате чего в пространствах Диссе между гепатоцитами образуются мощные пучки новообразованных коллагеновых волокон, окруженных скоплениями фибробластов, макрофагов, клеток Ито, лимфоцитов, полиморфноядерных лейкоцитов, эозинофилов и плазматических клеток, которые поддерживают воспалительный процесс в печени, снижают репаративные и митотические потенции гепатоцитов и способствуют формированию глубоких структурных нарушений ВКМ с развитием цирроза [7, 73–75]. Миофибробласты проявляют также способность к хемотаксису, деградации ВКМ и пролиферации, что усугубляет цитокиновый дисбаланс в печени и становится фактором непрерывно поддерживаемой активации клеток Ито (см. рис. 2) и развития системной воспалительной реакции в организме.

Пролиферация клеток Ито во второй фазе их активации была подтверждена в экспериментальных работах с повреждением печени, когда была установлена активация множества митогенных факторов клеток Ито, а также экспрессия их тирозинкиназных рецепторов [76]. Наиболее выраженная пролиферация клеток Ито достигалась с участием таких митогенов, как тромбоцитарный фактор роста (PDGF), эндотелин-1 (ET-1), тромбин, фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобный фактор роста (IGF) и др. Однако накопление клеток Ито в зонах повреждения печени происходит не только за счет их пролиферации, но и за счет их направленной миграции в эти зоны путем хемотаксиса при участии таких хемоаттрактантов, как PDGF и лейкоцитарный хемоаттрактант – моноцитарный хемотаксический протеин-1 (MCP) [70].

Контрактильность клеток Ито также является маркером их непрерывной аутоактивации в результате перехода в миофибробласты. Главными стимулами для сокращения количества клеток Ито являются такие цитокины как: эндотелин-1, аргинин-вазопрессин, адреномедуллин и эйкозаноиды, экспрессия которых клетками Ито становится повышенной.

Важнейшим фиброгенным фактором при непрекращающейся аутоактивации клеток Ито выступает TGF-β1, уровень которого в крови повышается как при экспериментальном фиброзе, так и при развитии фиброза печени у человека. Имеется множество источников избыточного образования TGF-β1, среди которых наиболее важным считают аутокринную экспрессию клетками Ито [77], которая наступает за счет транскрипционной стимуляции TGF-β1, активации латентного TGF-β1, возросшей экспрессии рецепторов к TGF-β1 и стимуляции сигнальных компонентов TGF-β1 [78].

Показано, что фиброгенной активностью обладают и другие цитокины, такие как IL-1β, TNF, а также липидные перекиси. Не менее важная роль в процессах фиброгенеза печени принадлежит количественным и качественным нарушениям продукции клетками Ито MMП и ТИМП, в результате чего ВКМ превращается в матрикс, богатый интерстициальным (фибриллярным) коллагеном, нарущающим процессы восстановительной регенерации всех клеток ткани печени.

В фазу непрерывно поддерживаемой самоактивации клеток Ито, прогрессирующего образования фиброгенных факторов и развития фиброза – нарастающая тканевая гипоксия становится фактором дополнительной избыточной экспрессии в СК провоспалительных молекул адгезии – ICAM-1, ICAM-2, VEGF, провоспалительных хемоаттрактантов – M-CSF, MCP-1 (моноцитарный хемотаксический протеин-1) и CJNC (цитокин-связанный нейтрофильный хемоаттрактант) [70] и тд., которые в свою очередь стимулируют образование цитокинов (TGF-b, PDGF, FGF, PAF, SCF, ET-1) и усиливают процессы фиброгенеза в печени, создавая условия для самоподдерживаемой активации клеток Ито [70].

Анализ результатов современных исследований позволяет признать, что патологическая (фиброзирующая) регенерация печени возникает в результате стрессорного повреждения СК, в особенности клеток Ито, которые утрачивают свойства региональных стволовых клеток и превращаются в миофибробласты, поддерживающие местную и системную провоспалительную реакцию и процессы фиброгенеза в печени на фоне угнетения миграционных и регуляторных функций клеток костного мозга и иммунной системы в целом [7, 69].

Поскольку СК, как и клетки костного мозга, имеют мезенхимальное происхождение, а физиологическая и репаративная регенерация печени происходят при активном участии мигрирующих клеток костного мозга, имеются основания полагать, что для предотвращения патологической (фиброзирующей) регенерации печени и восполнения в ней дефицита гепатоцитов патогенетически оправданным может стать применение аутогенных, обязательно культивированных стволовых/прогениторных клеток костного мозга (гемопоэтических и стромальных) для индукции, усиления или возмещения регуляторных функций региональных стволовых клеток печени [12].

Стволовые/прогениторные клетки костного мозга как участники восстановительной регенерации поврежденной печени

Традиционно считалось, что цирроз печени является необратимым патологическим состоянием. Однако экспериментальные и клинические наблюдения последних лет стали убеждать в возможности морфологического регресса патологических изменений в печени [79–81] путем принудительного перепрограммирования процессов регенерации и активного включения в него системных механизмов регуляции с помощью тканевых, клеточных и пептидных методов терапии [82–84], в т.ч. клеток костного мозга, применение которых является патогенетически оправданным, так как при тяжелом повреждении печени должна быть интенсифицирована миграционная и регуляторная активность клеток костного мозга.

Факторы, предопределяющие участие и эффективность воздействия клеток костного мозга на процессы восстановительной регенерации печени

В настоящее время уже накоплено достаточно экспериментальных и клинических наблюдений, свидетельствующих о том, что при хроническом фиброзирующем повреждении печени аутогенные, аллогенные и ксеногенные гемопоэтические стволовые клетки и ММСК костного мозга при введении в организм способны оказывать восстановительное воздействие на структуру и показатели функции поврежденной печени [85–92].

Было установлено, что введение стволовых/прогениторных клеток костного мозга мышам с CCL4поврежденной печенью и сформировавшимся в ней фиброзом, снижает летальность, повышает уровень альбумина в крови, снижает трансаминазы [90], повышает уровень антиоксидантной защиты [93] и оказывает фибролитический эффект [86, 91], возникновение которого связывают с выраженной экспрессией ММП-9 [85]. Полагают, что активация восстановительных процессов в цирротически измененной печени может быть обусловлена наступающим увеличением количества овальных клеток в перипортальной зоне уже через одну неделю после трансплантации стволовых/прогениторных клеток костного мозга [85], снижением экспрессии мРНК проколлагена 1 типа, α-SMA и TGF-β1 в эти же сроки за счет индукции апоптоза активированных клеток Ито, а также может быть обусловлена повышением количества высокоплоидных гепатоцитов (8n и 16n) в сохранившейся паренхиме печени, которые образовались за счет активизации механизмов клеточного слияния [87, 93].

Показано, что характер и интенсивность восстановительных процессов в печени зависят, с одной стороны, от тяжести повреждения печени, а с другой – от степени сохранности биорегуляторной активности клеток костного мозга. Так, при умеренной степени поражения печени появление донор-зависимых гепатоцитов в печени после трансплантации аллогенных клеток костного мозга варьировало от 1 до 5% [94]. В то же время, при более выраженном поражении печени количество донор-зависимых гепатоцитов становилось достоверно выше и достигало в отдельных наблюдениях (при выраженном фиброзе печени на фоне хронического гепатита С) – 43% [95].

Имеющиеся наблюдения позволяют заключить что вовлечение стволовых/прогениторных клеток костного мозга в процессы репаративной регенерации происходит наиболее активно в условиях, когда повреждена значительная часть ткани печени и когда необходима эффективная компенсация проявлений печеночной недостаточности. В условиях физиологической регенерации процесс репопуляции печени клетками костного мозга, по-видимому, также имеет место [18], но происходит с минимальной интенсивностью, и это дало основание полагать, что митотическая активность гепатоцитов в печени регулируется только местными (печеночными) факторами без участия стволовых/прогениторных клеток костного мозга [38].

Средние сроки репопуляции клеток печени под влиянием клеток костного мозга варьируют. Так, у мышей и крыс этот процесс продолжается от нескольких недель до нескольких месяцев [87, 96, 97]; у человека репопуляция клеток печени регистрируется уже через 2 нед. после их трансплантации и сохраняется продолжительное время [98].

Попадание стволовых/прогениторных клеток костного мозга в печень происходит при различных способах их введения: при внутривенном, внутрипортальном, интраперитонеальном, а также при введении клеток под капсулу селезенки [45, 99, 100]. Одним из механизмов их миграции является трансэндотелиальная миграция, за счет продукции поврежденными клетками печени провоспалительных сигнальных молекул, в частности, SDF-1 – хомингового белка, рецепторы которого экспрессируются стволовыми/прогениторными клетками костного мозга [101, 102], а также за счет продукции IL-8, HGF и ММП-9 [103].

Важным обстоятельством, интенсифицировавшим исследования по применению клеток костного мозга для восстановительной регенерации поврежденной печени, стали многочисленные наблюдения способности гемопоэтических и мезенхимальных стромальных стволовых клеток, клеток пуповинной крови и крови взрослого человека дифференцироваться в гепатоцитоподобные клетки [96, 104–110], а также наблюдения, доказывающие появление в печени после введения клеток костного мозга функционально полноценных гепатоцитов костномозгового происхождения, которые обеспечивают коррекцию моделированной печеночной недостаточности [59, 87, 111–114].

При этом практически все сходятся во мнении, что способность стволовых клеток костного мозга дифференцироваться под влиянием печеночного микроокружения в гепатоцитоподобные клетки, проявляющаяся экспрессией в них специфических печеночных генов, а также способность клеток миеломоноцитарного ряда к гибридизации (химеризации) в результате их слияния с гепатоцитами (fusion-феномен) [115, 116] обусловлены их пластичностью. Однако исследованиями последних лет установлено, что партнерами при гибридизации клеток печени при введении клеток костного мозга становятся не столько гепатоциты (0,6% от всей популяции гепатоцитов), сколько звездчатые клетки (68% всех клеток Ито) и миофибробласты (70% всех клеток), так как именно они включали Y-хромосому доноров-самцов в результате введения мышам-самкам с токсическим повреждением печени клеток костного мозга [117]. Поскольку клетки Ито CD133+ обладают свойствами прогениторных клеток [52] и при направленном культивировании начинают экспрессировать гепатоцитарные марке ры – мРНК альбумина и α-фетопротеина, – то это дает основание считать, что клетки костного мозга осуществляют репрограммирование и активизацию восстановительных процессов в печени путем клеточной гибридизации (химеризации) не столько гепатоцитов, сколько непаренхиматозных клеток и, прежде всего, клеток Ито. Подтверждением регуляторного воздействия стволовых/прогениторных клеток костного мозга преимущественно на непаренхиматозные структуры печени у больных с хроническим гепатитом в стадии тяжелого фиброза может служить работа А.П. Киясова с соавт. (2008) [92]. Наряду с пластическим эффектом. участие стволовых/прогениторных клеток костного мозга в регенерации печени осуществляется паракринным путем с помощью дистантно продуцируемых ими гуморальных факторов – цитокинов, хемокинов, ростовых факторов – TNF-a, IL-1, IL-6, LiF, IL-10, NGF, оксид азота, VEGF (A и B), HGF, TGF-b, MMPs (1, 2, 9), TIMPs, FGF-2,7, SCF и др. [83, 118–125], многие из которых оказывают регулирующее воздействие на пролиферацию гепатоцитов как in vitro, так и in vivo [126, 127].

Особый интерес представляют данные о важной роли SCF в репаративной регенерации печени. Выяснилось, что печень является богатым источником SCF и что этот фактор стимулирует пролиферацию гепатоцитов при резекции печени [128]. Кроме того, оказалось, что клетки костного мозга, и прежде всего ММСК, также являются продуцентами SCF [120]. Эти факты заставляют предполагать, что при дефиците образования SCF в печени в результате ее резекции или повреждения, активация образования и доставки SCF клетками костного мозга будут способствовать восстановлению (нормализации) функциональной активности не только гепатоцитов, но и непаренхиматозных клеток печени – главных регуляторов митотической активности гепатоцитов, а также будет способствовать пролиферации и дифференцировке стволовых клеток печени, т.е. овальных клеток и клеток Ито, репопулирующих ее паренхиму и обеспечивающих регресс фиброзирования ВКМ.

Индукция регенерации печени под воздействием паракринного эффекта ММСК была впервые продемонстрирована B. Parekkadan с соавт. (2007) [82], которые на модели поражения печени D-галактозамином смогли продемонстрировать значительное улучшение выживаемости крыс с фульминантным течением токсического гепатита при введении им среды, кондиционированной ММСК. В последующих исследованиях эти авторы уточнили, что повышение выживаемости крыс, снижение гибели клеток печени и ускорение их регенерации при использовании фракционированной кондиционированной среды обусловлено молекулами (цитокинами, хемокинами), имеющими гепарин-связывающую аффинность [84].

При сравнительном исследовании терапевтической эффективности аутогенных гемопоэтических стволовых и мезенхимальных стромальных клеток при печеночной недостаточности было констатировано, что результативность от применения последних была выше как в эксперименте [85, 93], так и в клинической практике при исследовании противовоспалительной и фибролитической активности [129]. При этом выраженность противовоспалительной активности ММСК на повреждение обусловлена секрецией ими факторов, способных нейтрализовать активность провоспалительных цитокинов, например за счет NFkB-зависимой секреции sTNFR-1 [130].

При ответе на вопрос о предпочтительности используемого типа ММСК – недифференцированных или предифференцированных в гепатоцитарном направлении (была подтверждена экспрессия гепатоцитарых маркеров), было установлено [89], что независимо от способа введения клеток (внутривенно или под капсулу селезенки) регенерационный потенциал недифференцированных превосходит регенерационный потенциал гепатоцитоподобных ММСК. Полученный результат может быть связан со снижением при культивировании in vitro экспрессии хемокиновых рецепторов на гепатоцитоподобных клетках, которое ведет к соответствующему снижению их хемотаксической реакции [131]. Возможно также, что более высокая реакционная активность ММСК обусловлена их меньшей дифференцированностью и поэтому способностью продуцировать более широкий спектр факторов, которые, действуя суммарно, ускоряют восстановительные процессы в поврежденной печени.

Подтверждением этой точки зрения могут служить данные о выраженном антифибротическом эффекте ММСК из плаценты человека у крыс с CCl4поврежденной печенью, что позволило авторам предложить применение плацентарных мезенхимальных стромальных клеток для лечения заболеваний печени, трудно поддающихся лечению [132].

Клиническая эффективность клеток костного мозга при хроническом (фиброзирующем) повреждении печени

В настоящее время в разных клиниках мира на крайне ограниченном контингенте больных с печеночной недостаточностью начали проводиться исследования по оптимизации условий применения аутогенных клеток костного мозга: изучаются разные популяции клеток, их дозы, а также сроки и кратность введения больному [75, 88, 92, 133–136].

Так, А. Gasbarrini с соавт. (2007) [133] сообщили о позитивных результатах внутрипортального введения несортированных аутогенных клеток костного мозга для спасения 67-летнего больного с тяжелым токсическим (лекарственным) гепатитом, у которого имелись противопоказания для трансплантации печени. Было констатировано быстрое улучшение синтетической и детоксикационной функции печени, причем в биопсийном материале, взятом на 20-е сут. после трансплантации, отмечалось увеличение пролиферации гепатоцитов вокруг очагов некроза, которое авторы связали с паракринным эффектом введенных клеток.

А.П. Киясов с соавт. (2008) сообщают о позитивных изменениях в клиническом состоянии 3-х больных с хроническим гепатитом в стадии тяжелого фиброза после однократного введения гемопоэтических стволовых клеток в чревный ствол [92]. По результатам пункционной биопсии печени эти авторы уже через 1 мес. после клеточной терапии констатировали снижение индекса гистологической активности за счет уменьшения выраженности портального воспаления и внутридольковых дегенераций. Однако самым важным результатом трансплантации, по мнению авторов, являются положительные качественные изменения непаренхиматозных структур печени – уменьшение количества миофибробластов в паренхиме, разрешение перисинусоидального фиброза – исчезновение коллагеновых волокон в пространстве Диссе и восстановление нормального строения синусоидальных капилляров, что вызвало снижение напряженности регенераторного ответа паренхимы и нашло отражение в значительном снижении исходно высокого уровня пролиферции гепатоцитов, а также в восстановлении их исходно сниженной функциональной активности (произошло снижение АЛТ, АСТ, ГГТ и повышение протромбинового индекса).

W.T. Knoefel с соавт. (2005) после внутрипортальной трансфузии аутогенных CD133+ ММСК больным с эмболизацией портальной вены в результате опухоли печени отметили увеличение пролиферации гепатоцитов в 2,5 раза и коррекцию клинических показателей печеночной недостаточности, что позволило им высказать предположение о высоком терапевтическом потенциале вводимых клеток и указать на необходимость дальнейшего изучения возможностей этого метода [134].

M. Mohamadnejad с соавт. (2007) [136] провели уже 2 группы исследований на больных с циррозом печени, в которых сравнивалась терапевтическая эффективность аутогенных ММСК (I группа) при введении 31,73×106 клеток, и аутогенных гемопоэтических стволовых клеток (II группа) при введении в печеночную артерию в количестве 5,25×106 клеток. Оказалось, что из 4-х больных 1-й группы у 2-х через 12 мес. наступило достоверное улучшение состояния, оцениваемое по клиническим шкалам более чем в 2 раза, тогда как во 2-й группе (n = 4) позитивные изменения по тем же критериям к тому же сроку наблюдения были незначительные. Эти результаты послужили для авторов основанием считать, что применение ММСК для коррекции печеночной недостаточности в дозах, в 6 раз более высоких, чем дозы гемопоэтических стволовых клеток, может оказаться более эффективным, чем применение гемопоэтических клеток.

Анализ результатов клинических исследований разных групп авторов, в которых, наряду с позитивной оценкой, приводятся сведения об отсутствии улучшения структуры и функции печени при введении ММСК в условиях тяжелой печеночной недостаточности [117, 137] позволил L.J. Dai и соавт. (2009) сформулировать общие рекомендации для повышения результативности их применения в клинике у больных с циррозом [75]. Эти авторы рекомендуют:

– использовать фракцию ММСК, очищенную от фиброгенных клеток, т.е. использовать CD133+ клетки, что должно снизить риск прогрессирования фиброза печени;

– осуществлять возможно более раннее примение ММСК, в частности, на этапе развитого гепатита В, когда по своим биологическим характеристикам они еще не отличаются от клеток здоровых людей [138] и когда еще не наступило перепрограммирование в работе систем восстановительной регенерации;

– использовать достаточно большой объем клеток (от млн до млрд клеток на 1 кг массы тела больного), чтобы можно было оказать мощное регуляторное воздействие на оставшуюся паренхиму печени, сохранившиеся непаренхиматозные клетки и измененный ВКМ [139];

– считать безопасным при наращивании массы ММСК использование не более 3–5 культуральных пассажей, так как при этом сохраняется генетическая стабильность культивируемых клеток. Достаточным исходным объемом аспирата костного мозга для получения необходимого количества клеток может стать объем 10–15 мл [99, 140];

– считать предпочтительным способом введения клеток внутривенный: внутриартериальная и внутрипортальная трансплантация из-за нарушения свертываемости крови у больных печеночной недостаточностью должна служить противопоказанием для катетеризации указанных сосудов;

– проводить широкомасштабные двойные слепые клинические исследования, которые должны предшествовать внедрению трансплантации ММСК в широкую клиническую практику лечения хронической печеночной недостаточности.

Продолжающиеся исследования терапевтических возможностей клеток костного мозга при печеночной недостаточности с фиброзом обусловлены способностью стволовых клеток костного мозга хотя бы частично индуцировать регресс хронического воспаления и сформировавшегося цирроза в паренхиме печени [79–81].

Ключевым моментом индукции этих процессов в поврежденной печени становится поддерживаемая провоспалительными цитокинами самоактивация непаренхиматозных клеток и, прежде всего, клеток Ито, которые, наряду с секрецией провоспалительных цитокинов и экспрессией молекул адгезии, при активации «превращаются» в клетки, хронически поддерживающие иммунореактивность, так как приобретают черты антигенпрезентирующих клеток и способны стимулировать пролиферацию эффекторных лимфоцитов [73]. Однако при самоподдерживаемой активации клетки Ито подвергаются фенотипическому изменению и дифференцируются в активно пролиферирующие миофибробластоподобные клетки, главной функцией которых становится синтез фибриллярного коллагена и других нерастворимых белков ВКМ, количество которых увеличивается при фиброзе печени [13]. Так как активированные клетки Ито являются клетками, прежде всего, поддерживающими хроническое воспаление в печени, то индукция апоптоза этих клеток за счет создания в организме условий, присущих развитию состояния иммунной толерантности, и составляет, очевидно, основу разработки метода антифиброзной терапии печени стволовыми/прогениторными клетками костного мозга (рис. 3).

В настоящее время на многочисленных моделях фиброза печени [75, 92, 142–144] был показан факт антифиброзного действия ММСК. Было установлено, что сокультивирование их с активированными клетками Ито приводит к значительному снижению накопления коллагена в среде, а также к индукции апоптоза клеток Ито [82]. При этом в основе механизма регуляторного влияния ММСК на активированные клетки Ито при их сокультивировании лежит торможение дифференцировки последних в активированные миофибробласты, так как количество клеток Ито в фазе G0 – увеличивалось, а в фазе S – сокращалось [143].

Кроме того, в исследованиях in vitro была показана четкая корреляция между снижением экспрессии ТИМП и повышением апоптоза клеток Ито, что позволило предположить участие ТИМП в регуляции жизнеспособности клеток Ито через сопряженную активацию ММП [144-–146].

Вместе с тем, следует иметь в виду, что не все исследователи признают фибролитический эффект клеток костного мозга и их способность индуцировать апоптоз клеток Ито [117, 147]. Более того, они считают, что клетки костного мозга сами по себе вносят вклад в развитие фиброза печени, так как существенно увеличивают в ней популяцию клеток Ито. Эти наблюдения дополняются результатами исследований I. Sakaida с соавт. (2006), которые отметили, что, несмотря на снижение фиброза печени при введении ММСК, незначительное количество трансплантированных клеток все же дифференцируется в клетки Ито [85]. Полученные результаты авторы объясняют тем, что введенные клетки снижают количество активированных клеток Ито, вызывая их апопотоз, но, очевидно, способствуют также дифференцировке костномозговых предшественников в незрелые клетки Ито, обеспечивая тем самым восполнение пула стволовых клеток в поврежденной печени, которыми, по последним данным, являются сами клетки Ито [17].

Заключение

Общность мезенхимального происхождения, способность к осуществлению мезенхимальноэпителиальных переходов и кооперативному взаимодействию, поддерживаемому широким спектром гепатотропных, миелотропных, нейрогуморальных и иммунных факторов, позволяет стволовым/прогениторным клеткам и, в частности, клеткам костного мозга поддерживать гомеостаз печеночной дольки и обеспечивать адекватный уровень митотической активности гепатоцитов при восстановительной регенерации печени.

Среди множества функций стволовых/прогениторных клеток при регенерации печени важнейшей является сохранение низкой плотности субэндотелиального ВКМ, которое регулируется ММП и ТИМП, продуцируемыми стволовыми/прогениторными клетками и, прежде всего, незрелыми (недифференцированными) клетками Ито.

По современным представлениям, клетки Ито являются региональными стволовыми клетками печени и с помощью своих стволовых факторов способны привлекать стволовые/прогениторные клетки костного мозга в печень для кооперативного осуществления ранних этапов восстановительной регенерации.

За счет стволовых функций клетки Ито поддерживают адекватное взаимодействие с гепатоцитами и нефибриллярными белками ВКМ, которое ингибирует запуск дифференцировки незрелых клеток Ито в зрелые, имеющие фенотип миофибробластов. Клетки Ито со свойствами миофибробластов продуцируют фибриллярные белки, утрачивают свои стволовые функции, не способны поддерживать регуляторное и кооперативное взаимодействие со стволовыми/прогениторными клетками костного мозга, что создает условия для возникновения глубоких нарушений восстановительной регенерации печени с развитием в ней процессов хронического воспаления и фиброзирования.

Позитивное влияние стволовых/прогениторных клеток костного мозга, доставленных в печень в условиях торможения ее репаративной регенерации (прогрессирование процессов воспаления и фиброзирования) связывают со снижением количества активированных клеток Ито со свойствами миофибробластов за счет их апоптоза, с нейтрализацией активности провоспалительных цитокинов и воспалительного ответа на повреждение и со снижением процессов фиброзирования в печени.

Возможно, что клетки костного мозга (в частности, ММСК) способствуют дифференцировке костномозговых предшественников в клетки Ито со стволовыми функциями, которые обеспечивают в печени регуляцию восстановительных процессов.

Результаты применения клеток костного мозга для индукции восстановительных процессов в поврежденной печени как в эксперименте, так и в клинике зависят от множества факторов – от типа используемых клеток костного мозга (гемопоэтических или ММСК), их предифференцировки, дозы, а также от тяжести (обратимости) и объема исходного повреждения печени. Поэтому для более полного суждения о регенераторных возможностях аутологичных клеток костного мозга при лечении заболеваний печени в клинической практике необходимо проводить широкомасштабные двойные слепые клинические исследования под контролем информативных клинических, лабораторных и морфологических методов исследования, позволяющих в динамике оценивать степень выраженности и направленность регенераторных процессов.

Подняться вверх сайта