Эффективность внутривенной инфузии мезенхимальных стволовых клеток костного мозга при экспериментальном циррозе печени

Эффективность внутривенной инфузии мезенхимальных стволовых клеток костного мозга при экспериментальном циррозе печени

Для лечения экспериментального цирроза печени ранее применяли трансплантацию гепатоцитов [1] или методы генотерапии – например, введение гена HGF [2] или анти-TGF-beta-терапия [3].

В последнее время появились работы по стимуляции регенерации печени методом трансплантации клеток костного мозга – гемопоэтических и/или мезенхимальных. Выяснено, что это может осуществляться как путем клеточного слияния донорских клеток с гепатоцитами, так и посредством прямой дифференцировки.

Имеется ряд работ, демонстрирующих, что клетки костного мозга играют существенную роль в патогенезе цирротического процесса и фиброза. Хотя мнения ученых на этот счет неоднозначны. Например, показано, что при повреждении легких, клетки костного мозга мигрируют в очаг, дифференцируются в миофибробласты и активно участвуют в образовании фиброзного рубца [5,6]. С другой стороны, при системном введении мезенхимальных стволовых клеток мышам с формирующимся токсическим фиброзом легких, показали дифференцировку донорских клеток в легочной эпителий, уменьшение синтеза коллагена и интенсивности хронического воспаления [4].

Аналогичные данные получены и при изучении роли клеток костного мозга в развитии цирроза печени. Так, клиническая работа [7] демонстрирует прямое участие гемопоэтических клеток в патогенезе аутоиммуного гепатита с формированием первичного билиарного цирроза. Недавнее исследование [9], выполненное на человеческом материале, так же указывает на возникновение миофибробластов в цирротической печени из клеток костного мозга. Однако, работа [8] китайских исследователей демонстрирует дифференцировку этих клеток в гепатоциты, но не в миофибробласты при развитии экспериментального цирроза.

В новой работе, опубликованной в Transplantation,авторы выполняли внутривенную инфузию сингенных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) мышам с формирующимся токсическим циррозом печени. Токсический цирроз моделировали введением CCl-4 (четыреххлористого углерода). Сингенные клетки костного мозга выделяли и производили негативный (удаляли позитивную популяцию) магнитный сортинг (MACS) по CD45(+), GlyA(+), CD34(+). Затем культивировали добиваясь образования единичных (1 колония на 1 лунку 96-ти луночной плашки) пластик-адгезивных колоний. Перед транспланатцией клетки, выделеные из колоний имели фенотип CD34, CD45, CD31, vWF, GlyA, CD11a, CD11b – негативные и Flk1 – позитивные. Подобный фенотип сохранялся на протяжении 30 пассажей.

Трансгендерную клеточную трансплантацию производили внутривено в дозе 1 миллион через 1 неделю от начала моделирования цирроза и немедленно (в тот же день) после введения токсина. Контрольные животные получали физ. раствор.

Через 5 недель после назначения токсина в группах с клеточной трансплантацией наблюдали engraftment и дифференцировку введенных клеток. Они имели эпителий-подобную морфологию, несли Y-хромосому (донор – самец, реципиент – самка) и экспрессировали альбумин. Подобные клетки не идентифицировались на более ранних сроках (2 недели). Морфологические признаки цирроза-фиброза были значительно меньше в группе немедленной трансплантации, по сравнению с отсроченной трансплантацией клеток (через неделю) и контролем (физ. раствор). Однако «морфологический регресс» цирроза наблюдался в этой группе только через 5 недель от начала эксперимента, а в более ранние сроки (2 недели) между группами не было получено никаких достоверных отличий. В группах с клеточной трансплантацией было так же обнаружено снижение (но незначительное) содержания гидроксипролина, как маркера усиленного синтеза коллагена в цирротической печени. В сыворотке крови обнаружили значительное снижение таких маркеров развивающегося цирроза печени как трансаминазы (ALT), procollagen III-N-peptide и гиалуроновой кислоты – в группе с немедленной трансплантацией клеток. И только в этой же группе идентифицировали значительное снижение уровня мРНК TGF-beta1 (трансформирующего фактора роста), как одного из самых важных маркеров фиброгенеза и синтеза коллагена. С другой стороны не обнаруживалось никакого влияния клеточной трансплантации на сывороточный общий биллирубин.

Таким образом, показано положительное влияние трансплантации flk-1(+) МСК костного мозга на замедление развития и регресс экспериментального цирроза печени. Однако благоприятный эффект трансплантации проявлялся только при немедленном, но не отсроченном введении клеток после начала действия повреждающего фактора.

Все-таки остается неясным механизм действия введенных клеток. Так, клетки были похожи на эпителий протоков, но синтезировали альбумин. И почему именно Flk-1(+) популяция как маркер МСК? Напомню, что Flk-1 является одним из рецепторов (тирозин-киназовым) vascular endothelial growth factor (VEGF), а их взаимодействие обусласливает запуск ангиогенеза [10,11]. Экспрессируется, в основном на эндотелиоцитах и гематопоэтических прогениторных клетках [11]. Сортировка клеток (эмбриональных стволовых [12] и костного мозга взрослых и фетусов [13]) по Flk-1(+) производится, как правило для получения предшественников сосудистого эндотелия и стимуляции ангиогенеза. И хотя в работе для трансплантации применяли очищенную от гемопоэтических клеток Flk-1(+) популяцию клеток, ни слова не было сказано об ангиогенезе в печени.

Список литературы

1. Nagata H, et al. Treatment of cirrhosis and liver failure in rats by hepatocyte xenotransplantation. Gastroenterol 2003; 124; 2: 422-431

2. Matsuno Y, et al. Hepatocyte growth factor gene transfer into the liver via the portal vein using electroporation attenuates rat liver cirrhosis. Gene Ther 2003; 10; 18: 1559-1566

3. Arias M, et al. Adenoviral expression of a transforming growth factor-beta1 antisense mRNA is effective in preventing liver fibrosis in bile-duct ligated rats. BMC Gastroenterol 2003; 3; 1: 29

4. Ortiz LA, et al. Mesenchymal stem cell engraftment in lung is enhanced in response to bleomycin exposure and ameliorates its fibrotic effects. PNAS 2003; 100: 8407

5. Epperly MW, et al. Bone marrow origin of myofibroblasts in irradiation pulmonary fibrosis. Am J Respir Cell Mol Biol 2003; 29; 2: 213-224

6. Hashimoto, et al. Bone marrow–derived progenitor cells in pulmonary fibrosis. J Clin Invest 2004; 113: 243-252

7. Kyriakou DS, et al. Hemopoietic progenitor cells and bone marrow stromal cells in patients with autoimmune hepatitis type 1 and primary biliary cirrhosis. J Hepatol 2003; 39; 5: 679-685

8. Zhan YT, et al. Differentiation of bone marrow stem cells in rat hepatic fibrogenesis environment. Zhonghua Gan Zang Bing Za Zhi 2003; 11; 11: 673-675

9. Forbes S, et al. A significant proportion of myofibroblasts are of bone marrow origin in human liver fibrosis. Gastroenterol 2004; 126: 955–963

10. Achen MG, et al. Vascular endothelial growth factor D (VEGF-D) is a ligand for the tyrosine kinases VEGF receptor 2 (Flk1) and VEGF receptor 3 (Flt4). PNAS 1998; 95; 2: 548-553

11. Chiang MK, Flanagan JG. Interactions between the Flk-1 receptor, vascular endothelial growth factor, and cell surface proteoglycan identified with a soluble receptor reagent. Growth Factors 1995; 12; 1: 1-10

12. Yamashita J, et al. Flk1-positive cells derived from embryonic stem cells serve as vascular progenitors. Nature 2000; 408; 6808: 92-96

13. Fanga B, et al. Multipotency of Flk1+CD34– progenitors derived from human fetal bone marrow. J Lab Clin Med 2004; 143; 4