THE MODERN VIEW ON ADIPOSE TISSUE REGENERATIVE PRODUCTS POTENTIAL IN SKIN PATHOLOGIES TREATMNET

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Кожные покровы являются физическим барьером и крупнейшим самовосстанавливающимся органом человека, выполняющим широкий спектр функций [1]. Полное восстановление повреждений кожи возможно лишь при эффективном процессе регенерации тканей, включающим в себя стадии: гемостаза, воспаления, пролиферации и ремоделирования [2]. Данные этапы заживления регулируются тромбоцитами и клетками иммунной системы путем выделения различного спектра цитокинов, хемокинов и факторов роста [3]. Нарушение нормального процесса восстановления, вызванное местными и системные факторами, может привести к развитию хронического воспаления, длительно незаживающих ран, образованию гипертрофических и келоидных рубцов, которые являются насущной проблемой современной дерматологии и хирургии [4].

На данном этапе развития регенеративной медицины жировая ткань, как источник стволовых клеток, является вариантом выбора с точки зрения ее доступности, достаточного количества клеток, длительно сохраняющих потенциал к дифференцировке, и наиболее безболезненной процедуры забора материала [5]. Высокий интерес к применению методик регенеративной медицины, и, в частности, продуктов жировой ткани (ЖТ) в лечении заболеваний кожных покровов объясняется ее продемонстрированной эффективностью в других областях медицины [6]. На данный момент все большее количество исследователей сообщает о положительных результатах использования различных клеточных и бесклеточных продуктов ЖТ в лечении рубцов, длительно незаживающих ран и других дерматологических заболеваний [7–10].

МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ИСТОЧНИКОВ

При подготовке данного обзора литературы использовалась электронная база данных научной литературы PubMed (MEDLINE). Поиск данных медицинской литературы производился по следующим ключевым словам: «регенеративная медицина / regenerative medicine»; «стромально-васкулярная фракция / SVF»; «рубец /scar»; «кожа / skin»; «дерматология / dermatology»; «нанофэт / nanofat»; «стволовые клетки жировой ткани / ADSC»; «экзосомы/exosomes»; «липоаспират/lipoaspirate». Использовались следующие критерии включения: рандомизированные контролируемые клинические исследования, исследования на животных, клинические случаи, систематические обзоры и метаанализы. Критериями исключения являлись статьи без полнотекстовой версии, дублирующие публикации. Предпочтение отдавалось работам за последние 5 лет.

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Почему жировая ткань?

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) синтезируют различные хемокины, цитокины и белки внеклеточного матрикса, которые в последующем участвуют в различных биологических процессах, включая гемопоэз, ангиогенез, иммунные и воспалительные реакции [11]. Долгое время золотым стандартом являлись МСК костного мозга (КМ), однако процедура забора данного клеточного материала характеризуются инвазивностью и крайней болезненностью. К тому же, потенциал их дифференцировки, общее количество клеток и репликативная способность снижается с возрастом человека [12]. При рассмотрении и сравнении МСК КМ и МСК пуповины человека отмечается более длительное сохранение мультипотентности последних, однако, в то же время, их меньшее содержание и «примитивность» клеток [13].

Мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани (ADSC), содержащиеся в различных клеточных продуктах ЖТ, обладают аналогичным другим источникам потенциалом к мультидифференцировке [5]. При этом в стромально-васкулярной фракции (СВФ) ЖТ их количество может достигать 30%, тем самым делая данный источник наиболее «концентрированным» в сравнении с другими [14]. ADSC, полученные от молодых людей, характеризуются более высокой пролиферативной активностью по сравнению с аналогичными клетками, полученными от пожилых пациентов, однако их потенциал к мультидифференцировке остается высоким вне зависимости от возраста донора, что показывает их несомненное преимущество при сравнении с МСК КМ [15]. Таким образом, ADSC обеспечивают оптимальное соотношение польза-риск, а их положительные эффекты были продемонстрированы в доклинических и клинических испытаниях при лечении заболеваний кожи [16], ишемии нижних конечностей [17], дефектов хрящевой ткани [18], заболеваний нервной системы [19], аутоиммунных заболеваний [20] и реакции «трансплантат против хозяина» [21].

 

Рубцовые повреждения кожных покров

Избыточное и длительное присутствие М₁-макрофагов в процессе заживления кожных покровов обуславливает развитие хронического воспаления, что, в свою очередь, влечет за собой избыточное содержание трансформирующего фактора роста-b и дифференцировку фибробластов в миофибробласты [22]. Локальное накопление компонентов внеклеточного матрикса, продуцируемого миофибробластами, таких как коллаген, способствует формированию фиброзного рубца, активации механорецепторов и реактивации миофибробластов [23]. Отсутствие стадии естественной регрессии/ремоделирования фиброзных тканей, образовавшихся в ходе восстановления кожных покровов, приводит к формированию гипертрофических рубцов и келлоидов [24, 25]. Наиболее часто данная патология встречается среди людей, относящихся к негроидной расе, и приводит к выраженным эстетическим и функциональным дефектам [26]. Существующие на данный момент методы терапии не всегда характеризуются удовлетворительными результатами лечения, а при прекращении лечения, как и при хирургическом вмешательстве, неизменно происходит рецидив [25].

Иммуномодуляторные свойства клеточных продуктов, получаемых из ЖТ, особенно актуальны при данной патологии, характеризующейся хроническим воспалительным процессом [27]. ADSC способствуют рекрутированию макрофагов в М₂-фенотип, выделяющих иммуносупрессорный интерлейкин-10, активирующих процесс регенерации тканей и ремоделирования компонентов внеклеточного матрикса [28]. Осуществляемые паракринными механизмами противоапоптические, противовоспалительные, проангиогенные и антисклеротические эффекты СВФ ЖТ оказывают непосредственное влияние на перестройку рубцовых тканей [27]. Так, антифиброзные цитокины, такие как фактор роста гепатоцитов, фактора роста фибробластов, инсулиноподобный фактор роста-1, ингибируют экспрессию генов гладкомышечного α-актина, а в синергизме с матричными металлопротеиназами 2 и 9 типа восстанавливают баланс между синтезом, деградацией, сшивкой и соотношением коллагена I и III типов [29, 30]. Также было показано, что ADSC ингибируют дифференцировку фибробластов в миофибробласты и, в следствие этого, препятствуют избыточному отложению компонентов внеклеточного матрикса [31]. К преимуществам применения СВФ ЖТ в отличие от жировых трансплантатов, активно использующихся в начале становления регенеративных методик с использованием ЖТ, относится меньший риск возникновения некроза в месте инъекции [32]. Согласно результатам проведенных исследований использование СВФ ЖТ является эффективной и безопасной процедурой, приводит к уплощению патологических рубцов, улучшению качества кожных покровов и податливости рубцов, уменьшению болевых ощущений и жесткости шрамов [33–36]. Так, в исследовании Wu с соавт. [37] инъекция липоаспирата в сочетании с СВФ ЖТ в лечении послеоперационного адгезивного рубца продемонстрировала положительные результаты, сопровождающиеся купированием болевого синдрома и коррекцией дефекта кожных покровов. В работе Bhooshan с соавт. [38] и Jan с соавт. [39] при использовании nanofat в терапии гипертрофических рубцов были отмечены аналогичные значимые улучшения по шкале POSAS.

Акне является одним из самых распространенных в мире дерматологических заболеваний [40]. Несмотря на явный достигнутый прогресс в лечении острых проявлений заболеваний, насущной проблемой остается лечение шрамов, полученных в результате тяжелого воспалительного процесса или избыточного травматического воздействия на кожные покровы самим пациентом [41].  Обширный положительный опыт применения клеточных продуктов ЖТ в лечении различных заболеваний кожных покровов подтолкнули исследователей к применению данных методик в лечении указанной патологии [42–44]. Так, в работе Behrangi с соавт. [45] производилось сравнение эффективности инъекций наножира (nanofat) и nanofat сочетании с СВФ ЖТ. Согласно их результатам, статистически значимые улучшения были получены в обоих группах, однако лучшие результаты были представлены в группе комбинации клеточных продуктов ЖТ. С их точки зрения, СВФ ЖТ способствует ускорению процессов ремоделирования рубца, что соответствует результатам ранее проведенных исследований [46, 47]. В исследовании Shan с соавт. [48] производились инъекции кондиционированный среды ADSC с целью лечения рубцовых повреждений кожных покровов в результате акне. Согласно приведенным данным, были отмечены значительное снижение инфильтрации воспалительными клетками, улучшение реэпитализации, уменьшение уровня воспалительных цитокинов (TNF-α и IL-1α) и воспалительных белков (MMP-2 и K16) [48]. В работе Tenna с соавт. [49] было отмечен положительный эффект от комбинированного применения аналогичной кондиционированной среды в сочетании с фракционным карбоновым лазером. В исследовании Gu с соавт. [50] в результате применения nanofat было отмечено появление сальных и потовых желез, обычно отсутствующих в места рубцовых повреждений, а также выравнивание хода волокон и увеличение плотности меланина.

 

Длительно незаживающие язвы стоп

Рецидивирующие длительно незаживающие язвы стоп являются проявлениями нарушения кровообращения в дистальных отделах нижних конечностей, вследствие патологий артерий, вен, длительного давления (пролежни) или сахарного диабета [51]. Патофизиологические процессы обуславливают повторяющиеся циклы воспаления, изъязвления и инфицирования, а конечным итогом, зачастую, является вынужденная ампутация [52]. Хирургическая реваскуляризация, к сожалению, не всегда осуществима у данной категории пациентов, в связи с чем существует необходимость в разработке альтернативных методов лечения, способных улучшить кровоснабжение ишемизированных участков и, как следствие, обеспечить заживление язв [53].

В работе Cartens с соавт. [54] исследовались эффекты СВФ ЖТ в лечении хронических диабетических язв стопы. Инъекции производились подкожно вокруг язвы, непосредственно в раневое ложе и вдоль основных артерий, кровоснабжающих стопу. Авторы сообщили о безопасности процедуры, улучшении лодыжечно-плечевого индекса и показателей по клинической шкале Резерфорда. Всеми пациентами было отмечено купирование болевого синдрома и отсутствие хромоты после проведенного лечения. Среднее время, потребовавшееся для полного закрытия язвы составило 21,6 недель, при этом было отмечено, что процесс заживления происходил не только с периферии, но и с центральной области раневого ложа. Согласно результатам проведенного МРТ-исследования были обнаружены признаки неоваскуляризации и образования новых анастомозов между подошвенными и тыльными артериями, а также увеличение диаметра сосудов и уменьшение периартериального фиброза [54]. Кроме того, было отмечено отсутствие отеков и уменьшение показателей гидростатического давления, что говорит о параллельном процессе неолимфоангиогенеза [55]. В течении последующих 6 лет наблюдения пациенты продемонстрировали стойкое сохранение положительных клинических результатов [56]. В конечном итоге были сформулированы выводы о том, что СВФ ЖТ способна индуцировать образование новых кровеносных сосудов в ишемических условиях и улучшать заживление ран вне зависимости от их размера. Аналогичные результаты были получены в исследовании Han с соавт. [57], где в результате применения СВФ ЖТ улучшилось заживление язв стопы. Через 8 недель в экспериментальной группе наблюдалось 100% закрытие дефекта, в то время как в контрольной группе, использовавшей только фибриноген-тромбин, подобный эффект наблюдался только у 62% пациентов. Guo с соавт. [58] в своих исследованиях подчеркнули эффективность применения ADSC в лечении пациентов старше 70 лет и при крупных язвах, площадью более 5 см².

Наличие ишемии негативно влияет на результат лечения хронических язв стоп, увеличивая сроки их заживления и повышая риск рецидива, что говорит о важности терапевтического влияния на восстановление кровоснабжения при данной патологии [57]. В исследовании Zhang с соавт. [53] были изучены эффекты СВФ ЖТ и ADSC в лечении критической ишемии нижних конечностей и ее проявлений на модели крыс. Комбинация данных регенераторных продуктов продемонстрировала синергетическое терапевтическое положительное влияние на процессы неоваскуляризации, подтвержденные увеличением концентрации фактора роста фибробластов, фактора роста тромбоцитов, фактора роста эндотелия сосудов, играющих ключевую роль в процессе восстановления кровообращения. Фактор роста тромбоцитов и фактор роста эндотелия сосудов индуцируют рост сосудов и увеличивают пролиферацию эндотелиальных клеток, а фактор роста фибробластов, в свою очередь, ингибирует апоптоз эндотелиальных клеток через Bcl-2-зависимые и независимые механизмы [59]. Так же было отмечено увеличение пролиферативной активности эндотелиальных клеток, большее содержание трубчатоподобных структур, лучшие показатели перфузии и плотности капилляров в группе совместного использования, что подтверждается результатами предыдущих исследований [17, 60].

 

Заживление ран

Первым шагом к применению регенеративных методик в лечении ран было воплощено в применении культивируемых эпидермальных аутотрансплантатов [61]. Добавление клеточных продуктов ЖТ к заменителям кожи привело к улучшению как эстетического внешнего вида, так и функциональных характеристик кожных покровов [62]. Полученные результаты могут быть объяснены наличием секретома, продуцируемого ADSC, характеризующегося своим широким спектром цитокинов, хемокинов и факторов роста, активно участвующих в процессах восстановления и регенерации тканей человека [14]. Кроме того, ADSC играют важную роль в рекрутировании фибробластов, ремоделировании тканей, антиоксидантном и иммунном ответе [63]. На сегодняшний день с целью увеличения эффективности заживления ран продукты ЖТ применяются обособлено и демонстрируют положительные клинические эффекты [64–66]. Так, в работе Dongen с соавт. [67] было продемонстрировано, что инъекции СВФ ЖТ ускоряют заживление ран и уменьшают риск образования патологических рубцов. В исследовании Zhou с соавт. [68], где, использовались ADSC-экзосомы, было показано улучшение реэпитализации, пролиферации клеток и ангиогенеза, увеличение экспрессии Ki67 (маркера клеточной пролиферации), α-SMA (маркера миофибробластов), AQP3 (маркера увлажненности кожных покровов) и CD31 (маркера эндотелиальных клеток), был отмечен активный сбалансированный синтез коллагена I и III типов (основных компонентов внеклеточного матрикса дермы), а также снижение синтеза интерлейкина-6, фактора некроза опухоли-α, KRT1, CD68 и CD206 (маркеров воспаления) [68].

Широкое применении лучевой терапии, интервенционных рентгенологических и кардиологических процедур обуславливает большую встречаемость в популяции радиационных повреждений кожных покровов [69]. К данному типу патологии не применимы стандартные методы терапии, такие как пересадка кожных лоскутов, ввиду протекающих в тканях процессов тканевой ишемии и фиброза [70]. Положительное влияние ADSC на ангиогенез объясняет большую заинтересованность исследователей в использовании данного вида клеточной терапии с целью улучшения заживления лучевых повреждений кожи [71, 72]. Согласно проведенным исследованием ADSC демонстрируют положительные эффекты, улучшают перфузию тканей и повышают плотность капилляров в пораженных участках кожи [73–75].

 

Дерматологические заболевания

Как было сказано ранее, акне – это часто встречающееся среди подростков заболевание, сопровождающееся значительным психосоциальным стрессом [76]. Патогенез акне является многофакторным, значительную роль при этом играет воспалительный процесс [77]. Учитывая мощное противовоспалительное действие СВФ ЖТ, в исследовании Zhao с соавт. [78] были произведены инъекции данного типа клеточного продукта пациентам с акне. В результате проведенного лечения авторами были отмечены уменьшение количества пустул и папул, а также подавление инфильтрации CD4+ клетками. Также, при использовании липоаспирата/ADSC-экзосом/кондиционированной среды ADSC в сочетании с фракционным лазером были продемонстрированы положительные эффекты в лечении атрофических рубцов вследствие угревой сыпи [79–82].

На данный момент считается, что возникновение псориаза обусловлено дисфункцией Т-лимфоцитов, рекрутированием дендритных клеток и избыточной пролиферацией кератиноцитов [83]. Учитывая иммуноопосредованную этиологию заболевания, были проведены исследования, изучающие эффективность использования клеточных продуктов ЖТ в лечении данной патологии [84, 85]. В работе Xu с соавт. [86] было показано, что применение экзосом привело к значительному улучшению симптомов, уменьшению акантоза и паракератоза, расширению кровеносных сосудов, а также восстановлению баланса Th₁, Th₂ Th₁₇, что подтверждается результатами других авторов [87–89].

Атопический дерматит – это хроническое заболевание кожных покровов, характеризующееся экзематозными проявлениями, зудом, нарушением барьерной функции эпидермиса и системным воспалением [90]. Согласно данным медицинской литературы, патогенез данного состояния обусловлен нерегулярностью распределения различных фенотипов Т-лимфоцитов, в особенности CD4+ клеток, и высокой экспрессией интерлейкина-17, стимулирующего кератиноциты к повышенной секреции интерлейкина-6 и интрелейкина-8 [91]. Большинство использующихся на данный момент препаратов (кортикостероиды, антигистаминные препараты и т.д.) направлены на устранение дисбаланса Th₁/Th₂ и облегчение симптомов заболевания [92]. В проведенных исследованиях был показан положительный иммуномодулирующий эффект клеточных продуктов ЖТ, так, например, применение ADSC уменьшило активность пролиферации Т-клеток и значимо снизило уровень интерферона-γ, фактора некроза опухоли-α и интерлейкинов 4, 13, 23 и 31 типов [93]. Улучшение симптомов заболевания также объясняется воздействием ADSC на воспалительные белки макрофагов, регуляцией процессов пролиферации и созревания В-лимфоцитов, вырабатывающих иммуноглобулин-Е, уменьшением концентрации эозинофилов и ингибированием дегрануляции тучных клеток [94, 94]. Shin c соавт. [96] отметили, что ADSC-экзосомы способствуют восстановлению эпидермального барьера, улучшают дифференцировку кератиноцитов и синтез керамидов. В отчетах независимых исследовательских групп было продемонстрировано, что внутривенная/подкожная инъекция ADSC является безопасным и эффективным методом лечения атопического дерматита [97, 98].

ВЫВОДЫ

Клеточные и бесклеточные продукты жировой ткани оказывают регенеративное воздействие на ткани за счет высвобождения биоактивных молекул, а их иммуномодулирующие свойства особенно актуальны в лечении большого спектра заболеваний кожных покровов [99, 100]. Исходя из итогов проведённого нами анализа современных данных медицинской литературы, можно сформулировать определённые выводы.

1. На данный момент жировая ткань является наиболее рациональным источником мезенхимальных стволовых клеток [5, 14, 15];
2. Регенеративные продукты жировой ткани продемонстрировали положительные клинические результаты в лечении гипертрофических, келоидных и атрофических рубцов [33–39, 48–50];
3. Применение стромально-васкулярной фракции жировой ткани является эффективным методом лечения длительно незаживающих язв стоп [17, 53–60];
4. Клеточные и бесклеточные продукты жировой ткани улучшают заживление ран и уменьшают риск образования патологических рубцов [64–68, 73–75];
5. Применение клеточных технологий с использованием жировой ткани показало положительные результаты в терапии акне, псориаза и атопического дерматита [78–82, 86–89, 93–98].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Клеточные и бесклеточные продукты жировой ткани являются перспективным направлением регенеративной медицины в дерматологии и хирургии при условии, что факторы риска, обусловленные забором, обработкой, криоконсервацией и культивированием клеток будут стандартизированы и строго контролируемы. Для эффективного и безопасного применения клеточных технологий в клинической практике необходимы дальнейшие исследования системных эффектов стволовых клеток в лечении заболеваний кожных покровов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / ADDITIONAL INFO

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: А.И. Гребень — обзор публикаций по теме статьи, анализ и интерпретация данных, написание и редакция текста рукописи, проверка критически важного содержания, П.С. Ерёмин, Е.Ю. Костромина, П.А. Марков — написание и научная редакция текста рукописи, проверка критически важного содержания; Т.Н. Гребень — проверка критически важного содержания, утверждение рукописи для публикации.

Author’s contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. A.I. Greben — review of publications on the topic of the article, analysis and interpretation of data, writing and scientific editing of the text of the article, review of critical content; P.S. Eremin, E.Yu. Kostromina, P.A. Markov — writing and scientific editing of the article text, checking the critical content; T.N. Greben — review of critical content, approval of the article for publication.

 

Источник финансирования. Не указан.

Funding source. Not specified.

 

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

 

About the authors

Anastasiya Igorevna Greben

National Medical Research Center for Rehabilitation and Balneology

Author for correspondence.
Email: aik-nastya@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2423-523X

Junior researcher

Russian Federation

Petr Serafimovich Eremin

Email: ereminps@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8832-8470
SPIN-code: 8597-6596
Russian Federation

Elena Yurievna Kostromina

Email: bioimed07@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9728-7938
Russian Federation

Pavel Aleksandrovich Markov

Email: p.a.markov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4803-4803
Russian Federation

Tatiana Nikolaevna Greben

Email: greben72@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-6001-0804
Russian Federation

References

Supplementary files

There are no supplementary files to display.