Среди причин смертности и инвалидизации сердечнососудистые заболевания в настоящее время занимают лидирующую позицию. По данным Всемирной Ассоциации Здравоохранения за 2004 год, на долю ишемической болезни сердца (ИБС), неизбежным результатом которой становится инфаркт миокарда, приходится около 12,2% всех случаев смерти от различных заболеваний. Таким образом, ежегодно ИБС уносит жизни около 7 миллионов человек.
Из-за ограниченной способности сердечной мышцы к восстановлению, инфаркт миокарда приводит к необратимому нарушению работы сердца и хронической сердечной недостаточности [1], не поддающейся хирургическому и фармакологическому лечению. Альтернативой традиционной терапии сегодня считается трансплантация стволовых клеток (СК) как эмбрионального, так и постнатального происхождения [2,3]. В качестве наиболее перспективных источников СК рассматриваются костный мозг, мобилизованная периферическая кровь, а также пуповинная кровь новорожденных. В 2006 г. в нескольких странах были проведены клинические испытания трансплантации мононуклеарной фракции аутологичного костного мозга больным с ИБС [4-6].
Несмотря на весьма ограниченный положительный эффект трансплантации, эти клинические испытания показали, что в мононуклеарной фракции костного мозга, определенно, содержатся клетки, стимулирующие восстановительные процессы в поврежденном миокарде [7,8]. Для продолжения дальнейших клинических испытаний и улучшения их результатов необходимо выяснить, какой именно тип клеток участвует в восстановлении поврежденной сердечной мышцы, а также разработать методы стимуляции данных клеток в условиях in vitro до введения в организм, с целью усиления их эффективности [9].
Группа исследователей из Казахстана, результаты работы которой опубликованы в последнем номере журнала «Клеточная Трансплантология и Тканевая Инженерия», первой нашла ответы на эти вопросы, проведя серию экспериментов на модели мелкоочагового инфаркта миокарда у крыс. В качестве клеточного материала для трансплантации животным авторы выбрали клетки костного мозга, положительные по маркеру CD117. CD117+ популяция клеток включает в себя как гемопоэтические стволовые клетки (ГСК), так и клетки-предшественницы эндотелиоцитов, ответственные за формирование капилляров [10]. Из более ранних работ известно, что CD117+ клетки способны мигрировать из костного мозга в очаг повреждения сердечной мышцы и принимать участие в процессах регенерации [11].
В основу своей работы ученые заложили несколько методических принципов:
1. использование «очищенных» CD117+ клеток, что было достигнуто с помощью иммуномагнитной сепарации;
2. стимуляция на клетках экспрессии рецептора CXCR4 к хемокину SDF-1, усиливающего миграцию клеток в зону повреждения [12-14];
3. стимуляция продукции клетками ростового фактора TGFβ, оказывающего стимулирующий эффект на рост капилляров [15].
Перед трансплантацией клетки в течение трех суток культивировали в присутствии различных цитокинов, предположительно участвующих в активации ГСК: IFNγ (интерфрон-гамма), IL-2 (интерлейкин-2), IL-3 (интерлейкин-3) и G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор) [16]. Оказалось, что только IL-3 способен стимулировать экспрессию на ГСК рецептора CXCR4, а также продукцию клетками TGFβ.
Затем была проведена серия экспериментов на крысах с инфарктом миокарда. Животные были разделены на три группы: первой группе вводили стерильный физиологический раствор, второй – не стимулированные CD117+ ГСК, и третьей – ГСК, культивированные в присутствии IL-3. Анализ результатов провели на 12-е и 21-е сутки. Было показано, что нестимулированные CD117+ ГСК оказывают значимый положительный эффект на восстановление миокарда в зоне повреждения, а также стимулируют образование в этой зоне немногочисленных тонкостенных капилляров. Стимулированные CD117+ ГСК вызывали значительно более ярко выраженные положительные эффекты, активируя образование в поврежденной зоне микрососудов, а также вызывая появление в ней большого количества макрофагов, поглощающих фрагменты разрушенных клеток и способствующих ремоделированию поврежденной мышцы.
На данный момент эта весьма доказательная работа является первым свидетельством перспективности новых подходов по стимуляции регенеративно-индукционных свойств гемопоэтических стволовых клеток костного мозга. Использование предварительно стимулированных in vitro ГСК в коррекции последствий острого инфаркта миокарда – новая многообещающая область применения этого типа стволовых клеток.
По материалам:
Беляев Н.Н., Рысулы М.Р., Исабекова А.С. и др. Влияние IL-3 на регенеративно-индукционную активность гемопоэтических стволовых клеток костного мозга при экспериментальном инфаркте миокарда. Клеточная Трансплантология и Тканевая Инженерия 2009; 4: 50-5.
Библиография:
1. Jessup M., Brozena S. Heart failure. N. Engl. J. Med. 2003; 348: 2007-18.
2. Lovel M.J., mathur A. The role of stem cells for treatment of cardiovascular disease. Cell Prolif. 2004; 37: 67-87.
3. Kovacic J.C., Muller D.W., Harvey R., Graham R.M. Update on the use of stem cells for cardiac disease. Intern. Med. J. 2005; 35: 348-56.
4. Lunde K., Solheim S., Aakhus S. et al. Intracoronary injection of mononuclear bone marrow cells in acute myocardial infarction. N. Engl. J. Med. 2006; 355: 1199-206.
5. Schachinger V., Erbs S., Elsasser A. et al. Intracoronary bone marrow-derived progenitor cells in acute myocardial infarction. N. Engl. J. Med. 2006; 355: 1210-21.
6. Assmus B., Honold J., Schachinger V. et al. Transcoronary transplantation of progenitor cells after myocardial infarction. N. Engl. J. Med. 2006; 355: 1222-32.
7. Nadal-Ginard B., Fuster V. Myocardial cell therapy at the crossroads. Nature Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2007; 4: 1.
8. Adler E.D., Maddox T.M. Cell therapy for cardiac disease: where do we go from here? Nature Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2007; 4: 2-3.
9. Seeger F.H., Zeiher A.M., Dimmeler S. Cell enhancement strategies for the treatment of ischemic heart disease. Nature Clin. Pract. Cardiovasc. Med. 2007; 4: S110-3.
10. Wojakowski W., Tendera M., Michaiowska A. et al. Mobilization of CD34/CXCR4+, CD34/CD117+, c-met+ cells and mononuclear cells expressing early cardiac, muscle, and endothelial markers into peripheral blood in patients with acute myocardial infarction. Circul 2004; 110: 3213-20.
11. Massa M., Rosti V., Ferraio M. et al. Increased circulating hematopoietic and endothelial progenitor cells in the early phase of acute myocardial infarction. Blood 2005; 105: 199-205.
12. Yamaguchi J., Kusano K.F., Masuo O. et al. Stromal cell-derived factor-1 effects on in vivo expanded endothelial progenitor cell recruitment for ischemic neovascularization. Circul. 2003; 107: 1322-8.
13. Ascari A., Unzek S., Popovic Z.B. et al. Effects of stromal cell-derived factor-1 on stem cell homing and tissue regeneration in ischemic cardiomyopathy. lancet 2003; 362: 697-703.
14. Hill W.D., Hess DC., Martin-Studdart A. et al. SDF-1 (CXCL 12) is upregulated in ischemic penumbra following stroke: association with bone marrow cell homing to injury. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2004; 63: 84-96.
15. Holderfield M.T., Hughes Ch.C.W. Crosstalk between vascular endothelial growth, notch, and transforming growth factor-β in vascular morphogenesis. Circul Res. 2008; 102: 637-52.
16. Рысулы М.Р., Беляев Н.Н., Шалбаева А.Д. и др. Гемопоэтические стволовые клетки. Ред. М.А. Алиев, Мектеп, Алматы, 2005; 133.
