Study of migration and homing of bone marrow cells into the myocardium after a heart attack in the clinic

Full Text

После завершения I-II фаз клинических испытаний метода клеточной кардиомиопластики с целью регенерации миокарда после инфаркта в нескольких центрах разных стран мира, механизм действия введённых клеток остаётся неясным. Ряд исследователей считает, что применение нефракционированных клеток костного мозга для этой цели не имеет под собой никакого научного смысла. Однако, клиническая эффективность такого подхода была показана в ряде клинических испытаний [1].

Критичным моментом при внутривенном или интракоронарном введении клеток является их хоуминг и энграфтинг в постинфарктный миокард. Скорее всего, эти события будут играть значительную роль и в реализации терапевтического эффекта, если даже механизм введённых клеток - паракринный, а их трансдифференцировка невозможна [2]. Хоуминг эндотелиальных прогениторных и CD34+ гемопоэтических клеток костного мозга человека, меченных разными флуоресцентными и радиоактивными метками, ранее был изучен в экспериментальных моделях [3-5].

Два года назад в исследовании BOOST группы Wollert K.C., опубликованном в Lancet, была показана клиническая эффективность интракоронарной инфузии взвеси аутологичных нефракционированных мононуклеарных клеток костного мозга пациентов, перенесших острый инфаркт миокарда и подвергшихся баллонной ангиопластике инфаркт-связанной артерии [1]. В настоящем исследовании этой же группы, опубликованном в журнале Circulation, авторы изучали миграцию и хоуминг клеток костного мозга пациентов, подвергшихся точно такому же воздействию, как и в протоколе BOOST.

Клетки вводили 9-ти пациентам, отобранным по протоколу BOOST [1], через 10 дней после стентирования, по трём разным методикам. Первой группе пациентов (объём аспирата костного мозга 126-145 мл.) в инфаркт-связанную артерию вводили нефракционированные клетки, меченые радиоактивным изотопом 18-F-FDG (5% от общего количества), а немеченные клетки (остальные 95%) - в дополнительные окклюзированные артерии. Второй группе пациентов (аналогичный объём аспирата) вводили половину меченных (5% от общего количества) нефракционированных клеток в периферическую вену с графической детекцией изотопа через час, после чего все остальные клетки (вторая половина меченных и 95% немеченных) инфузировали в инфарктсвязанную артерию и детектировали через 70 минут. Третьей группе пациентов (n=3) с большим объёмом аспирата костного мозга (277-336 мл) вводили меченые CD34+ клетки (12, 14,7 и 21 млн соответственно, изолированные магнитным сортингом) в инфаркт-связанную артерию и часть нефракционированных клеток (с удалёнными CD34+) - в дополнительные окклюзированные артерии.

В группе 1 через час после введения более 85% сигнала (от меченых клеток) идентифицировали в печени и селезёнке, в миокарде (только в области введения) всего - 1,3-2,6%. В группе 2 также более 84% меченых клеток (после введения в периферическую вену) идентифицировали в печени и селезёнке, сигнал в миокарде был недетектабелен; при последующем интракоронарном введении получали уровень сигнала в миокарде, схожий с группой 1 - 1,8-5,3%. В группе 3 регистрировали максимальный сигнал в миокарде (в области введения), который составлял 14, 24 и 39% соответственно, и более 55% меченных клеток - в печени и селезёнке.

Таким образом, авторами было показано, что лишь небольшой процент клеток (1 -5%) нефракционированного костного мозга способен к миграции и энграфтингу в поврежденный миокард, через час после их внутрисосудистого введения. По-видимому, основную часть этой популяции составляют CD34+ клетки. Поэтому имеет смысл производить селекцию и/или культивирование клеток костного мозга перед внутрикоронарным или внутривенным введением, тем самым увеличивая процент (а в ряде случаев и абсолютное количество) функционально активных клеток, и, следовательно, их хоуминг и энграфтинг, в результате получая выраженный терапевтический эффект. Одним из потенциальных кандидатов для такой селекции является CD34+ популяция. Авторы считают, что основной механизм CD34+ клеток, обладающих высокой способностью к хоумингу, будет заключаться в стимуляции и индукции ангиогенеза и паракринной регуляции регенерации миокарда после инфаркта. В подтверждение этому, совсем недавно были получены новые данные об участии cD34+ клеток в ангиогенезе [6].

Распределения радиоизотопа в меченых клетках после внутрисосудистого введения: А - у пациента из группы 1 через час после инфузии нефракционированных клеток; В - у пациента из группы 3 - через 70 минут после инфузии CD34+ клеток, клетки распределились в периинфарктной зоне (область инфаркта отмечена звёздочкой). Из Circ. 2005; 111:2198 с изменениями

Однако результаты, полученные немецкой группой, не совсем согласуются с данными отечественных исследований [7]. В НИИ Трансплантологии и Искусственных органов [Москва] в 2003 году провели 3 интрамиокардиальных трансплантации рекультивированных клеток костного мозга, меченных in vitro таллием-201, имеющим период полураспада 48 часов. Клетки вводились пациенту либо интракоронарно [2 случая] в бассейн инфаркт-связанной артерии, либо интрамиокардиально во время операции на открытом сердце. Регистрацию изображения проводили через 1,5 часа после интракоронарного введения и спустя 6,5 часов после интрамурального введения. При этом проводили обязательное сравнение среднего счета радиоактивности вне тела, в области печени, в области сердца. Для уточненной оценки месторасположения клеток в сердце после регистрации их изображений с помощью таллия-201, не изменяя положения больного по отношению к гамма-камере, внутривенно вводили другой перфузионный радиоактивный агент - тетрафосмин - Тс-99м. По перфузионному изображению миокарда с тетрафосмином обводили область левого желудочка, и полученный контур накладывали на изображение клеток, меченных таллием-201. Таким образом, используя метод двойной метки, оценивали точное местоположение введенных клеток. Оказалось, что как при интрамуральном, так и при интракоронарном введении клетки костного мозга остаются в зоне [бассейне] введения. Накопления препарата в нормально перфузируемом миокарде отмечено не было, недетектабельным был и уровень радиоактивности в печени. Приведенные результаты не доказывают хоуминг трансплантированных клеток в миокард. Задержку меченых клеток в миокарде можно объяснить сниженной перфузией в бассейне инфаркт-связанной артерии и неспособностью интрамурально введенных клеток попасть в кровоток. Тем не менее, оба исследования свидетельствуют в пользу селекции клеток [CD34+ и культивированные стромальные клетки] костного мозга для целей клинической кардиомиопластики.

Это первое исследование на человеке по изучению хоуминга клеток костного мозга при их внутрисосудистом введении в миокард после инфаркта. Это исследование демонстрирует также, что применение радиоизотопов [в частности изотопа фтора-18] для изучения миграции клеток после их введения безопасно и может применяться в клинической клеточной кардиомиопластике в частности и в клеточной трансплантологии вообще.

About the authors

A. V. Bersenev

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Radioisotope distributions in labeled cells after intravascular administration: A - in a patient from group 1 one hour after infusion of unfractionated cells; B - in a patient from group 3 - 70 minutes after the infusion of CD34+ cells, the cells were distributed in the peri-infarction zone (the area of infarction is marked with an asterisk). From Circ. 2005; 111:2198 with changes

Download (161KB)

Indexing metadata