Новое исследование на мышах в Университете Иллинойса показало, что инъекция стволовых клеток вызывает рост новых кровеносных сосудов, улучшая кровообращение в пораженных тканях и функционирование пораженных конечностей. Стволовые клетки также вызывали изменения в экспрессии генов в окружающих тканях, вызывая высвобождение факторов, уменьшающих воспаление и увеличивающих кровообращение.
Исследование опубликовано в журнале Theranostics.
«ЗПА очень часто встречается у пациентов с диабетом, но его трудно диагностировать, потому что пациенты испытывают симптомы, когда болезнь уже находится в запущенном состоянии», — сказал руководитель исследования Вавжинец Лоуренс Добруцки, профессор биоинженерии и медицины и руководитель экспериментальной молекулярной лаборатории.
Лаборатория визуализации в Институте передовых наук и технологий им. Бекмана. «Если не лечить ЗПА, это часто приводит к изъязвлениям стоп и ампутациям конечностей — тысячи ежегодно в Соединенных Штатах.
Это серьезное, дорогостоящее и изнурительное заболевание."
При ЗПА артерии конечностей сужаются, вызывая боль и ограничивая подвижность из-за недостатка крови и кислорода.
Вариантов лечения ЗПА немного. По словам Добруцкого, некоторые лекарства направлены на увеличение перфузии в конечностях, но не очень эффективны. Врачи рекомендуют упражнения, но они болезненны и трудны для пациентов с ЗПА, а другие сердечно-сосудистые осложнения могут сделать физическую активность непрактичной. Многим пациентам требуется хирургическое вмешательство для установки сосудистого стента или артериального шунтирования.
Группа Добруцкого объединилась с Марни Боппарт, профессором кинезиологии и общественного здоровья, чтобы изучить эффекты стволовых клеток, введенных в место сужения артерии. Боппарт является экспертом в области мезенхимальных стволовых клеток, которые играют роль в заживлении травм и регенерации тканей в мышцах и других тканях. Другое исследование было сосредоточено на различных индивидуальных факторах роста, способствующих формированию кровеносных сосудов — процессу, называемому ангиогенезом, — но ни одно из них не помогло.
«Ангиогенез — сложный процесс, включающий множество факторов роста и взаимодействия между ключевыми белками», — сказал Добруцки. «Вот почему мы использовали более естественную терапию для стимуляции ангиогенеза в конечностях с поражением ЗПА и использовали стволовые клетки. Они знают, что отпускать, сколько и когда прекращать, например. Они также реагируют на микроокружение тканей и модифицируют их, чтобы оптимизировать свой терапевтический эффект."
Исследователи хирургическим путем сузили бедренную артерию на одной ноге диабетической мыши. Они вводили МСК, взятые из мышц молодых мышей, в ноги подопытных мышей, а контрольной группе вводили физиологический раствор. Затем они использовали неинвазивные методы визуализации, разработанные в лаборатории Добруцкого, для мониторинга кровотока и образования кровеносных сосудов у мышей, сравнивая экспериментальную и контрольную группы, а также пораженные и непораженные ноги у каждой мыши.
«Мы ясно продемонстрировали способность МСК увеличивать ангиогенез, периферическую перфузию и мышечную функцию», — сказал Боппарт. «Мы увидели, что МСК способствуют заживлению мышц, создавая новые сосуды в ткани, которые компенсируют ограниченный кровоток. Трансплантация МСК дает возможность максимизировать рост сосудов ЗПА для поддержания или омоложения скелетных мышц."
Исследователи также провели анализ экспрессии генов в ткани и обнаружили, что у мышей, которым вводили стволовые клетки, экспрессия генов в ноге с ЗПА была близка к таковой в здоровой ноге. Они также обнаружили, что по сравнению с мышами, которые не получали стволовые клетки, были гены, активированные для борьбы с некоторыми диабетическими осложнениями — например, гены, связанные с воспалением, были подавлены.
«Наши результаты показывают, что лечение стволовыми клетками может быть использовано для тех пациентов с тяжелыми стадиями ЗПА, которые не могут тренироваться», — сказал Добруцки. "Лечение стволовыми клетками может помочь им достичь того уровня, на котором они могут начать тренироваться, или может спасти конечность до того, как ей понадобится ампутация."
Затем исследователи надеются определить субпопуляции МСК, которые демонстрируют наибольший потенциал для лечения ЗПА, а также оптимизировать условия для выделения этих редких клеток из жировой ткани и скелетных мышц человека.
Они также изучают, как долго МСК остаются активными после инъекции и какой иммунный ответ они могут вызвать.
«Мы также пытаемся разработать бесклеточный подход к омоложению восстановления и роста мышц», — сказал Боппарт. «Мы надеемся определить оптимальный состав факторов, которые выделяют клетки, а также среду для высвобождения. Лечение с использованием правильного сочетания факторов, а не самих клеток, дает возможность избежать возможности отторжения со стороны иммунной системы."
