Стволовые клетки при остеоартрите

Материал из Терра Медики
Перейти к: навигация, поиск

Восстановление суставного хряща существенно ограничено. Он не реагирует на травмы или заболевания нормальной воспалительной последовательностью событий, которая приводит к восстановлению большинства других тканей. Факторы, которые препятствуют функциональному восстановлению в суставном хряще включают отсутствие сосудов и сложную структуру, которую трудно воспроизвести.

Множество подходов были опробованы в попытке восстановить суставной хрящ. Хотя краткосрочное функциональное восстановление уже описано, долгосрочной биологической регенерации до сих пор не выполнено.

Клетки и регенерация хряща

Лаборатория отделения ортопедии университетского госпиталя Кливленда в течение последних двух десятилетий сосредоточена на клетках в качестве центрального звена для функционального долгосрочного восстановления. Потенциально клетки, которые могут быть использованы для регенерации хряща аутологичных или аллогенных хондроцитов и костно-хрящевых клеток-предшественников определяются как мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Аутологичные хондроциты не являются идеальными, поскольку они в ограниченном количестве и, как правило, не реагируют на специфические требования окружающей среды. Аллогенные хондроциты вызывают иммунный ответ при трансплантации. Наоборот, МСК повсеместно, во всех тканях, имеют широкий диапазон эффектов, и реагируют на окружающую среду как биологически, так и механически. Кроме того, они могут повторять эмбриологические линии и, следовательно, имеют потенциал для создания регенеративных тканей.

МСК могут быть выделены из костного мозга. Количество МСК человека снижается с возрастом, у новорожденного примерно одна МСК в каждом 10000 клеток мозга, в то время как в 80-лет имеется одна МСК на 2000000 клетках мозга. Есть подтверждения, что эти клетки не меняют свои возможности для формирования костей. Их пролиферативный и остеогенный потенциал, однако, значительно уменьшается с возрастом. Стволовые клетки больных остеоартрозом имеют меньшую способность к пролиферации, а также снижение их хондрогенной и адипогенной мощности.

Возможные подходы к использованию стволовых клеток в лечении остеоартрита включают их применение в тканевой инженерии.

Использование МСК в лечении остеоартрита зависит от каскада ответа. После травмы или начала заболевания обычно происходят воспалительные реакции. Если предоставить повышенное количество стволовых клеток в регенеративной фазе, то может произойти ускорение регенерации тканей. Концепция лечения: либо прямо использовать МСК для регенерации суставных поверхностей или использовать их трофические или иммуномодулирующие функции.

Стратегии использования стволовых клеток в восстановлении хряща

Один из подходов к концепции прямого восстановления это развитие технологий самонаведения стволовых клеток. МСК настраивают на прямое попадание в дефект. Преимуществами этой концепции являются ликвидация необходимости хирургического вмешательства, за исключением инъекции клеток, устранение необходимости в иммобилизации, а также отсутствие иммунного отторжения.

На МСК, которые используются, наносится временное покрытие на их поверхности со связывающей молекулой, содействующей привязанности к определенным точкам регенерации. Покрытие обеспечивается двухступенчатым методом с использованием белка G (PPG), первоначально прикрепляемого к клеточной мембране, а затем второй инкубации с специфическими антителами к антигенам хрящевой ткани, связывающихся с PPG. Это покрытие не влияет на жизнеспособность клеток или хондрогенной потенциал. Использование флуоресцентно меченых клеток показало, что эти клетки попадают в дефекты на поверхности суставного хряща. Прикрепление клеток повышается за счет использования двойных антител к хондроитинсульфату и коллагену типа II.

Вверху — микрофотографии суставной поверхности, которые демонстрируют флуоресцентно меченные клетки с красителем плюс антителом к хондроитинсульфату и коллагену типа II. Прикрепление клеток повышается по сравнению с контролем.

Стволовые клетки были использованы в качестве основы для генной инженерии. Gelse и соавт. трансфицировали МСК изолированные от надхрящницы ребра с экспрессии генов BMP-2/IGF-1. Затем клетки пересаживали в бедренный дефект крысы. Исследователи сообщили о восстановление поверхности гиалинового хряща. Это еще один привлекательный подход к лечению разрушений суставной хряща при остеоартрите.

Трофические функции МСК были недавно рассмотрены Meires и соавт. Исследования показали, что у МСК есть несколько функций, включая иммуномодуляцию, анти-апоптоз, повышение ангиогенеза, поддержка роста и дифференцировки стволовых локализованных и клеток-предшественников. Стволовые клетки в этом функциональном режиме действуют как усилители и индукторы регенерации конкретной ткани. Последние работы Crisan и соавт. показали, что стволовые клетки идентичны периваскулярным клеткам (перицитам).

Недавние исследования оценивали потенциал МСК в терапии экспериментально вызванного остеоартрита. Исследователи пришли к выводу, что местное введение взрослых мезенхимальных стволовых клеток стимулирует регенерацию тканей мениска и тормозит прогрессирование остеоартрита.

Будущие горизонты

Значительные вопросы остаются в использования стволовых клеток в лечении остеоартроза: какой тип стволовых клеток должен быть использован, как наиболее эффективно управлять этими клетками, сколько клеток необходимо, какой переносчик должен быть использован, и, самое главное, каков оптимальный протокол лечения, в том числе сроки? И, наконец, главный вопрос — понимание механизма функционирования мезенхимальных стволовых клеток.

Будущее фундаментальных и прикладных исследований будет определять принципы и подходы и их применимость к клиническим проблемам.

Примечания

См. также