Применение мезенхимальных стволовых клеток при лечении сердечно-сосудистых заболеваний
Заболевания сердца и сосудов — основная причина смертности населения развитых стран. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний достигает 70%, в первую очередь, из-за патологии миокарда (ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, кардиомиопатия). Возникающая в результате этого сердечная недостаточность является главной проблемой здравоохранения всех экономически развитых стран. Наш опыт показал высокую эффективность использования мезенхимальных стволовых клеток (МСК) при лечении болезней сосудов сердца, головного мозга, сосудов нижних конечностей, хронической сердечной недостаточности, сосудистых поражений при сахарном диабете и др. При этом, как правило, восстанавливается кровоток в ишемизированных органах и тканях, наблюдается выраженный антисклеротический эффект (снижение уровня атерогенных липопротеинов), происходит образование новой сосудистой сети. В формировании новых кровеносных сосудов участвуют два основных механизма: неоангиогенез и артериогенез. В процессе ангиогенеза происходит разветвление существующих капилляров и формируется новая капиллярная сеть. Этот процесс регулируется фактором роста эндотелия сосудов (VEGF) и фактором роста фибробластов (FGF). Кроме того, происходит увеличение числа и калибра приводящих сосудов (артериогенез), ремоделирование существующих артериол малого калибра в сосуды большего диаметра, что является неотъемлемой составляющей развития коллатерального кровоснабжения. Поскольку МСК секретируют ряд цитокинов и факторов роста, включая VEGF, FGF и др., их применение обеспечивает выраженный клинический эффект, особенно в тех случаях, когда стандартное лечение неэффективно.
Наш опыт показал, что наиболее перспективными для клинического применения являются мезенхимальные стволовые клетки (МСК), получаемые из костного мозга человека, поскольку они, в отличие от эмбриональных и фетальных стволовых клеток, безопасны в плане возможной опухолевой трансформации и исключают ряд этических проблем при их применении. Мы выращиваем в культуре МСК из костного мозга человека по технологии, разработанной профессором А.И.Колесниковой, защищенной патентом РФ и удостоенной диплома в номинации «100 лучших изобретений России» за способ выращивания в культуре стволовых клеток человека. Эта методика по сравнению со многими другими является наиболее щадящей и позволяет за 4−5 недель вырастить в культуре из 1 мл исходного костного мозга 400−500 млн высококачественных МСК. Такое количество достаточно для проведения высокодозной терапии. Безопасность и эффективность костномозговых МСК была показана в результате обширных экспериментальных исследований, проведенных на базе ГУ Медицинского радиологического центра РАМН совместно с профессором А.Г. Коноплянниковым. Результаты таких исследований были опубликованы в журнале «Вестник Российской академии медицинских наук», 2004, авторы — А.Ф.Цыб, А.Г.Коноплянников, А.И.Колесникова, В.В.Павлов.
Нами разработаны способы локального (непосредственно в сердечную мышцу) и внутривенного введения МСК. Локальное введение МСК в миокард проводилось академиком Р.С.Акчуриным во время операции аортокоронарного шунтирования. Первое такое обкалывание миокарда было проведено в августе 2003 года. Нами разработан и внедрен принцип высокодозного (200−400 млн) внутривенного введения МСК. Это обосновывается тем, при внутривенном введении большого количества МСК появляется больше шансов, что клетки в необходимом количестве достигнут пораженного участка и обеспечат клинический (восстановительный) эффект. Первое внутривенное введение 200 млн аутологичных МСК было проведено в сентябре 2003 г. пациенту 65 лет, страдавшему тяжелой формой пароксизмальной мерцательной аритмии. Состояние его стало постепенно стабилизироваться. В настоящее время он чувствует себя удовлетворительно, получает минимальную поддерживающую медикаментозную и клеточную (1 раз в полгода) терапию. На контрольной коронарограмме, сделанной через 5 лет, у этого пациента, которому на момент обследования исполнилось 70 лет, не было выявлено никаких признаков атеросклеротического поражения коронарных артерий. Наш личный опыт показывает, что у пациентов с сердечной патологией, которым проводилось шунтирование с последующим регулярным введением МСК (1 раз в полгода или год) шунты служат гораздо дольше, чем без введения МСК. Мы также убедились в том, что использование МСК при лечении инфаркта миокарда позволяет уменьшить зону некроза, предупредить развитие постинфарктной аневризмы и улучшить насосную функцию сердца. В наших многолетних исследованиях ни при одном из способов введения МСК более 100 пациентам не отмечено никаких побочных эффектов как на ранних, так и на поздних сроках наблюдения.
Какие МСК (аутологичные или донорские) следует применять при лечении различных сердечно-сосудистых заболеваний? В тех случаях, когда речь идет о спасении жизни, нужно однозначно использовать донорские клетки. Дело в том, по нашим данным и по данным литературы МСК в процессе культивирования теряют антигены гистосовместимости, ответственные за иммунный конфликт. Сейчас во всем мире делается ставка на донорские МСК. Особенно в тех случаях, когда клетки нужно ввести срочно, а времени для их культивирования (4−5 недель) нет. Донорские же клетки можно взять из банка, разморозить и вырастить в культуре до необходимого количества за 7−10 дней. В настоящее время мы используем МСК от молодых здоровых, полностью обследованных доноров. Образцы их клеток хранятся в жидком азоте при очень низкой температуре. Кроме того, известно, что в процессе взросления человека наблюдается снижение количества МСК в костном мозге. Так, при рождении человека одна МСК встречается на 10 000, к 25 годам — 1 на 100 000, к 60годам — 1 на 500 000 все клеток костного мозга, и именно в этом возрасте возникают такие болезни, как атеросклероз, инфаркт миокарда, инсульт и т.д. Далее, у пожилых пациентов снижается пролиферативный потенциал МСК и продукция ими биологически активных соединений.
Применение донорских МСК позволяет назначать их в ранние сроки после острого инфаркта миокарда, когда интенсивность сигналов привлекающих их в патологический очаг, наиболее высока. Поэтому раннее назначение препаратов МСК в составе комплексной терапии острого инфаркта миокарда представляется оптимальным способом неоваскуляризации ишемического очага, с целью нормализации перфузии сердечной мышцы и восстановления её сократительной способности. Следует отметить, что даже относительно небольшое увеличение фракции выброса левого желудочка значительно снижает развитие застойной сердечной недостаточности у перенесших ОИМ больных. Это увеличение наблюдается при использовании клеточных препаратов и не может быть достигнуто при использовании традиционных терапевтических и кардиохирургических методов лечения. (В.И. Шумаков, А.А. Новик, Р.А. Иванов, М.А. Пальцев, А.И. Колесникова).
Представляет интерес, что лечение хронической сердечно-сосудистой недостаточности, возникающей после острого инфаркта миокарда, из-за ремоделирования миокарда желудочков резко ограничено. Способность к регенерации миокарда ограничена. Погибшие в очаге ишемии клетки замещаются соединительной тканью — рубцом, что приводит к потере сократительной способности сердца и формированию сердечной недостаточности. Поэтому лечение стволовыми клетками целесообразно начинать как можно раньше.
К сожалению, использование фармакологических препаратов и большинство хирургических методов коррекции коронарного кровотока, не позволяет добиться значительного и продолжительного улучшения состояния пациента при наличии обширных постинфарктных рубцовых полей. Мы убедились, что в отдельных случаях применение клеточных препаратов удаётся заместить повреждённые участки миокарда живыми функционирующими клетками и стимулировать восстановление кровотока в очаге ишемии. При ишемии возникает массовый апоптоз (гибель) кардиомиоцитов. В условиях ишемии клетки с маркёрами кардиомиоцитов увеличиваются в десятки раз, но это не всегда достаточно для регенерирующего миокарда. Поэтому стимуляция эндогенных или имплантация экзогенных клеток предшественников кардиомиоцитов является перспективным методом восстановления сократительной функции сердечной мышцы.
Мы убедились, что трансплантация мезенхимальных стволовых клеток — безопасный и эффективный метод лечения и используется у больных, ожидающих трансплантацию сердца или как подготовка больного к реконструктивной операции на сердце, а также как способ замещения постинфарктного рубца жизнеспособными кардиомиоцитоподобными клетками.
Не менее перспективным является, интракоронарное введение МСК в сочетании с ангиопластикой инфаркт-зависимой артерии в первые часы после развития острого инфаркт миокарда для ограничения зоны инфаркта, апоптотического повреждения миокарда и последующего замещения погибших кардиомиоцитов.
Таким образом, МСК являются мультипотентными клетками, спсобными к дифференцировке в кардиомиоцитарном направлении и стимуляции ангиогенеза в основном за счёт секреции факторов роста. Учитывая это, а также их иммуномодулирующие свойства, можно сделать вывод, что МСК являются одним из самых перспективных типов клеток для клеточной кардиомиопластики.
