ПРИМЕНЕНИЕ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПРИ ЛЕЧЕНИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА И ЕГО ОСЛОЖНЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье описаны аспекты применения мезенхимальных стволовых клеток аутологичного костного мозга при комплексном лечении сахарного диабета I типа и его  осложнений: диабетическая кардиомиопатия, диабетическая нефропатия, диабетическая полинейропатия, диабетическая ретинопатия и диабетические раны. Кроме того, описаны результаты системной (внутривенной) трансплантации мезенхимальных стволовых клеток в комплексном лечении диабета I типа. Проанализированы и рассмотрены основные молекулярные механизмы и свойства мезенхимальных стволовых клеток, обуславливающие их регуляторный эффект в отношении осложнений сахарного диабета I типа.

ABSTRACT

Diabetes mellitus of autoimmune genesis is an actual pathology. The article describes aspects of the use of autologous bone marrow mesenchymal stem cells in the treatment of complications of type I diabetes mellitus: diabetic cardiomyopathy, diabetic nephropathy, diabetic polyneuropathy, diabetic retinopathy and diabetic wounds. In addition, the results of systemic (intravenous) transplantation of mesenchymal stem cells are described. The main molecular mechanisms and properties of mesenchymal stem cells, which determine their regulatory effect on complications of type I diabetes, are analyzed and considered.

Ключевые слова: мезенхимальные стволовые клетки, сахарный диабет, аутоимунные заболевания, костный мозг, иммуномодуляция.

Keywords: mesenchymal stem cells, diabetes mellitus, autoimmune diseases, bone marrow, immunomodulation.

Введение. Диабет I типа представляет собой хроническое аутоиммунное заболевание, характеризующееся дефицитом инсулина и, как следствие, гипергликемией. Расстройство имеет сильный генетический компонент, наследуемый в основном через комплекс HLA, но факторы, вызывающие начало клинического заболевания, остаются в значительной степени неизвестными [1].

Мезенхимальные стволовые клетки (далее МСК) - это мультипотентные, самообновляющиеся клетки, которые можно найти почти во всех постнатальных органах и тканях. Способность МСК дифференцироваться на несколько типов клеток, включая мышечные, мозговые, сосудистые, кожные, хрящевые и костные клетки, делает их привлекательными в качестве терапевтического средства для лечения ряда заболеваний, включая комплексное лечение сахарного диабета и его осложнений. Таким образом, целью нашего исследования является рассмотрение потенциала МСК в качестве новых терапевтических агентов в комплексном лечении диабета I типа и его осложнений [2].

МСК демонстрируют различные уровни экспрессии нескольких молекул: CD105 (SH2), CD73 (SH3/4), стромального антигена 1, CD44, CD90, CD166 (молекула адгезии сосудистых клеток), CD54/CD102 (молекула внутриклеточной адгезии) и CD49 (поздний антиген) [3]. 

Основными функциональными характеристиками МСК являются их иммуномодулирующая способность, способность к самообновлению и дифференцировке в ткани мезодермального происхождения [4,5].

Материалы и методы. Исследование было проведено на базе АО «Национальный научный медицинский центр» Институт фундаментальной и прикладной медицины. Забор костного мозга для получения мезенхимальных стволовых клеток (мононуклеарная фракция клеток) осуществляли под местной анестезией S.Lidocaini 2%-4,0 мл после обработки операционного поля производят пункцию подвздошной кости. Аспират в строго асептических условиях переносится в контейнер – в стерильную систему с противосвертывающим раствором. От каждого пациента в операционной получали около 150-200 мл костномозгового аспирата. Затем, полученный аспират костного мозга транспортировали в бокс для осуществления технологических процедур получения культур мезенхимальных стволовых клеток. Далее проводилось биотехнологическое  культивирование аутологичной фракции стволовых клеток костного мозга в выбранных режимах. На каждом этапе было получено информированное согласие. Статистическая обработка производилась и использованием стандартного пакета Excel и STATISTICA 6.1. Достоверность различий осуществлялась с использованием непараметрических критериев, параметрического метода (дисперсионного, сравнения средних) - t-критерия для зависимых выборок. Различия обозначались как достоверные при Р<0,05.

Результаты и обсуждения. Результаты системной внутривенной трансплантации мезенхимальных стволовых клеток были изучены у 30 пациентов, в возрасте от 29 до 50 лет. Группа включала 19 мужчин и 11 женщин.

После получения и культивирования из аутологичной фракции костного мозга были получены культуры мезенхимальных стволовых клеток. С целью установления соответствия клеток оценивали: морфологический критерий, экспрессию маркеров, количественное соотношение и жизнеспособность клеточных культур. Оценка формы клеток выполнялась методом световой микроскопии. Анализ характерных для МСК маркеров (наличие CD73, CD90, CD105, отсутствие CD14, CD20, CD34, CD45) выполнен методом проточной цитофлуориметрии. Содержание мезенхимальных стволовых клеток, по данным проточной цитофлуориметрии, составляло от 68% до 97%. После введения пациентам аутологичной фракции мезенхимальных стволовых клеток с промежутком 3-6 месяцев, проводилось исследование тощаковой и постпрандиальной гликемии, уровня гликолизилированного гемоглобина, уровня С-пептида (для оценки инсулинсекретирующего аппарата поджелудочной железы), степени компенсации по уровню гликемии, с использованием прибора длительного мониторирования глюкозы, а также оценивалась суточная доза инсулина. Повышение средних значений С-пептида после трансплантации наряду со снижением потребности в экзогенном инсулине на 20%, свидетельствует об улучшении функции собственных B-клеток поджелудочной железы. Из основной доли позитивных случаев лечения с применением МСК, входивших в установленный доверительный интервал, отмечалось статистически достоверное повышение уровня С-пептида в 1,5 раза (Р<0,001).

Кроме того, наблюдалась позитивная динамика в лечении лечение язв диабетической стопы стволовыми клетками. Мезенхимальные клетки являются многообещающим средством лечения язв диабетической стопы, поскольку они способны нацеливать, а также обходить лежащие в основе патологические механизмы заживления и нарушенную клеточную передачу сигналов в диабетических ранах, тем самым увеличивая положительную динамику заживления.

В клинических испытаниях аутологичная трансплантация МСК может значительно улучшить клинические параметры (уменьшение размера раны и увеличение расстояния ходьбы без боли) -статистически достоверно (Р ≤ 0,01). Было обнаружено, что аутологичный биотрансплантат МСК увеличивает васкуляризацию и толщину дермы у пациентов с язвами диабетической стопы. Результаты исследований демонстрируют, что мезенхимальные стволовые клетки (МСК) благоприятно модулируют диабетическую нефропатию.

При лечении диабетической ретинопатии, мезенхимальные стволовые клетки демонстрируют потенциал в качестве иммуномодулирующих агентов.

Вывод. Накопленный нами опыт клинической деятельности позволяет говорить о хорошей иммуномодулирующей способности МСК, способности к самообновлению и дифференцировке, что являются многообещающими терапевтическим средством в комплексном лечении и улучшении течения сахарного диабета I типа и его осложнений, нефропатии, ретинопатии, незаживающих диабетических ран. МСК имеют ряд преимуществ для терапевтического применения, таких как: способность мигрировать к местам повреждения тканей, сильные иммуносупрессивные эффекты, лучшая сохранность после инфузии и отсутствие этических вопросов.

Список литературы:

1. Чо Н.Х и др. IDF Diabetes atlas: глобальные оценки распространенности диабета на 2020 год и прогнозы на 2045 год/Diabetes Res. Clin. Практик. 2018. — С.271–281.
2. Шварц Э., Карлссон П.О., Корсгрен О., Ле Блан К. Сохранение функции бета-клеток при диабете 1 типа с помощью мезенхимальных стромальных клеток//Сахарный диабет. —2014; 64 (2):587–С.92.
3.  Brownrigg W., N. C. Schaper, and R. J. Hinchliffe. Diagnosis and assessment of peripheral arterial disease in the diabetic foot//Diabetic Medicine. —2015; 32 (6). — С.738–747.
4. Deshpande A. D., M. Harris-Hayes, and M. Schootman. Epidemiology of diabetes and diabetes-related complications//Physical Therapy. —2008. —№ 88 (11). — С.  25-26.
5. Dominici M, Le Blanc K, Mueller I et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement// Cytotherapy. —2006. —№ 8(3). — С. 315– 317.