Usage of umbilical cord blood stem cells to cellular cardiomyoplasty - results of preclinical animal investigations

Full Text

Известно, что в репарации миокарда после инфаркта могут принимать участие как низкодифференцированные клетки-предшественники, мигрирующие из костного мозга, так и резидентные «стволовые клетки сердца». Однако активности эндогенных процессов репарации сердца, по-видимому, недостаточно для предупреждения увеличения соединительнотканного рубца и развития сердечной дисфункции после инфаркта миокарда (ИМ). Поэтому задачами клеточной терапии ИМ являются поиск способов стимуляции эндогенных процессов репарации, а также определение и трансплантация тех типов клеток, которые могут участвовать - напрямую или опосредованно - в регенерации тканей сердца.

Огромное число работ, как экспериментальных, так и клинических, посвящено использованию низкодифференцированных клеток, полученных из костного мозга, для восстановления поврежденных тканей сердца [1]. Несмотря на очевидные преимущества трансплантации аутологичных клеток, эффективность их использования может быть снижена, например, в связи с трудностями выделения необходимого для трансплантации количества клеток и снижением числа и функциональной активности клеток-предшественников у пациентов с ИМ, обладающих различными факторами риска [9].

В качестве альтернативы рассматривают использование стволовых клеток из пуповинной крови. Недавно была описана плюрипотентная популяция клеток человеческой пуповинной крови, которая была названа USSCs - unrestricted somatic stem cells - неограниченно делящиеся соматические стволовые клетки [5]. В нескольких работах было показано положительное влияние введения этих клеток внутривенно или напрямую в зону инфаркта на постинфарктную функцию левого желудочка [2-4, 6, В]. Однако для моделирования ИМ использовали постоянную перевязку коронарной артерии без реперфузии, что не соответствует клиническим реалиям.

Группа исследователей под руководством Giessen W.J. (Нидерланды) для изучения эффективности трансплантации USSC моделировала инфаркт с реперфузией на крупных животных (свиньях) и использовала интракоронарный способ введения клеток. Результаты работы опубликованы в онлайн-версии журнала Journal of Molecular and Cellular Cardiology.

USSC выделяли из человеческой пуповинной крови и подготавливали для трансплантации по описанной методике [5]. Вначале исследователи проверили (на 4 животных) выживаемость клеток при интракоронарном введении и необходимость сопутствующей иммуносупрессивной терапии. Результаты экспериментов свидетельствовали о том, что через 4 дня после трансплантации в зоне инфаркта выявлялись введенные клетки даже при отсутствии иммуносупрессии.

Затем были поставлены эксперименты по изучению эффективности трансплантации USSC - улучшение функции левого желудочка и уменьшения размера инфарктной зоны. Одной группе животных через неделю после моделирования ИМ с реперфузией интракоронарно вводили клетки, другой - среду культивирования USSC (по 6 животных в группе), а 5 животных составили группу контроля. Функциональные изменения сердечной мышцы и размеры инфаркта оценивали с помощью специализированного магнитно-резонансного сканирования в процессе 4-недельного проспективного исследования, по истечении которого проводили гистологические исследования на срезах сердца.

Авторы делают вывод, что интракоронарное введение USSC после ИМ с реперфузией неспособно предупредить развитие рубцовой ткани левого желудочка и приводит к ухудшению его функциональной активности. Более того, трансплантация USSC приводит к увеличению размера инфарктной зоны, ее усиленной кальцификации и накоплению лейкоцитов (CD45+ и CDЗ+-клеток). В зоне инфаркта не было обнаружено USSC, позитивных по эндотелиальным (фактор фон Виллебранда) и кардиомиоцитарным (сердечный тропонин Т) маркерам.

Авторы подробно анализируют полученные результаты и возможные причины расхождения с положительными данными других авторов [2-4, 6, В]. Они убедительно доказывают, что выбранное ими для трансплантации время после ИМ, продолжительность проспективного наблюдения и выживаемость клеток в зоне инфаркта не могли повлиять на получение негативных результатов. Основную причину неудовлетворительного результата исследования они видят в интракоронарном способе введения USSC, который, по их данным, приводит к повышенному риску микроэмболий мелких сосудов сердца и развитию множественных микроинфарктов, дополнительно ухудшающих функцию левого желудочка. Этот эффект сильнее выражен для культивированных USSC, на поверхности которых повышается экспрессия молекул адгезии [7], что также способствует прикреплению клеток к эндотелию и закупорке сосудов сердца.

Таким образом, судя по результатам этой работы, интракоронарный путь введения USSC, особенно предкультивированных, при ИМ представляется непригодным для использования в клинике. Но учитывая положительные результаты лечения экспериментального ИМ при введении USSC непосредственно в поврежденный миокард, полученные в предыдущем исследовании [4], необходимо определение оптимального способа трансплантации клеток, одним из которых может стать трансэндомиокардиальный путь введения с помощью специального катетера.

About the authors

A. Efimenko

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files