Presentation of the application of tissue engineering in gynecology (review)


Cite item

Abstract

The review deals with the development stages of the application of cell engineering technologies in Gynecology, Gynaecologic Oncology, Urogynecology. The basic principles, opportunities, advantages and disadvantages of development for the treatment of pelvic prolapse, urinary incontinence syndrome and partial organo with cell structures. The results of works published in the last 15 years. This review reflects the significance of the achievements of tissue-engineering technology for the regeneration of complex tissues and organs, as well as the importance of these innovations for the clinic.

Full Text

В настоящее время регенеративная медицина является одной из наиболее молодых и перспективных отрас- лей, базирующейся на принципах молекулярной биологии и генной инженерии [1]. Используемый в ней междисциплинарный подход направлен в первую очередь на создание новых биокомпозиционных материалов для восстановления утраченных функций отдельных тканей или органов в целом (L.Spector, 1999) [2]. Фундаментом для ее развития послужили теоретические и практические разработки по созданию «искусственных» органов и тканей и работы по трансплантации клеток и биологически активных компонентов на носителях для восстановления повреждений в разных тканях организма (R.Langer, J.Vacanti, 1993) [3]. Цель таких технологий заключается в том, чтобы исполь- зовать собственные клетки пациента или иммунотолерант- ный «универсальный» источник клеток для выращивания тканей или органов с целью замены in vitro (тканевая ин- женерия или инжиниринг тканей) с последующей транс- плантацией пациенту. В других вариантах клетки, получен- ные посредством инжиниринга тканей, могут быть им- плантированы в организм больного, где они будут стиму- лировать регенерацию поврежденных тканей и органов. Одним из родоначальников применения клеточных тех- нологий в медицине является русский гистолог А.А.Макси- мов, который в 1908 г. сформулировал концепцию суще- ствования стволовых клеток в кроветворной ткани (ство- ловых кроветворных клеток). В середине 1970-х годов А.Я.Фриденштейн и соавт. описали стволовую мезенхи- мальную клетку в строме костного мозга. Успешные иссле- дования стволовых клеток, проводимые до начала 1990-х годов в ряде институтов РАН и РАМН, позволяли сохранять определенные приоритеты отечественной науки до сере- дины 1990-х годов. Однако дальнейшие исследования ство- ловых клеток в нашей стране практически прекратились, за исключением работы отдельных научных групп [4]. Стволовые клетки - недифференцированные клетки, способные делиться, самообновляться и дифференциро- ваться в один тип специализированных клеток или более. В гинекологии используется клеточный материал, полу- ченный путем направленного дифференцирования ство- ловых клеток костного мозга, пуповинной крови или жи- ровой ткани [5]. Впервые R.Schofield (1978 г.) в своей работе предполо- жил, что колонии стволовых клеток уже находятся в тка- невых нишах и обладают уникальными способностями, которые можно использовать в терапевтическом направ- лении [6]. Различают два механизма действия стволовых клеток, использованных в терапии. Во-первых, клетки способны к дифференциации и интеграции в травмируе- мую область, а затем возможно замещение ими повреж- денной ткани. Во-вторых, клетки способны к освобожде- нию цитокинов, хемокинов и факторов роста, которые могут вступать в контакт с соседними клетками. Напри- мер, коллектив ученых (А.Л.Унанян, И.С.Сидорова, Е.А.Ко- ган) в 2013 г. рассмотрел возможность применения уни- кальных способностей стволовых клеток в лечении пато- логии шейки матки (ШМ) [7]. По их данным, развитие плоскоклеточного рака ШМ (РШМ) сопровождается воз- никновением клонов опухолевых клеток с признаками стволовости. В работе T.Reya, S.Morrison (2001 г.) была предложена опу- холево-стволовая теория онкогенеза, которая основыва- лась на выявлении небольшой субпопуляции клеток со свойствами стволовых среди популяций разных типов кле- ток, присутствующих в опухолях [8]. Подтверждение дан- ной теории нашло применение в исследовании M.Al-Hajj, M.Becker, M.Wicha (2004 г.), которые изучили терапевтиче- ские последствия раковых стволовых клеток [9]. В дальней- шем велся поиск маркеров для своевременного обнаруже- ния онкологических процессов, еще до их фенотипиче- ского проявления, в том числе и для РШМ. РШМ занимает 2-е место по распространенности среди онкологических заболеваний в мире и 1-е место среди причин женской смертности от рака в развивающихся странах. По данным Всемирной организации здраво- охранения (2000 г.), в мире ежегодно регистрируется около 500 тыс. случаев РШМ, каждый второй из которых заканчивается смертью пациентки в течение первого года после постановки диагноза. В экономически разви- тых странах отмечается тенденция к омоложению бо- лезни - заболеваемость у женщин репродуктивного воз- раста за последние 10-15 лет увеличилась вдвое. В Рос- сийской Федерации в последние годы заболеваемость РШМ составляет 10,8 на 100 тыс. женского населения, а летальность - 5 на 100 тыс. женщин (В.Н.Прилепская, 2000) [10]. Важными факторами профилактики РШМ становятся своевременное выявление и адекватная терапия предрако- вых процессов ШМ. Дисплазия ШМ и РШМ (CIS) имеют ряд ключевых признаков, которые должны быть приняты во внимание для лучшего понимания природы заболевания (Ю.И.Подистов, 2003) [11]. На основании теории опухолевых стволовых клеток T.Ledwaba и соавт. (2004 г.) определили мишень для таргет- ной терапии предраковых процессов и РШМ, направлен- ной на подавление активности генов, вовлеченных в разви- тие опухолевых стволовых клеток [12]. Е.А.Коган и соавт. (2012 г.) было экспериментально под- тверждено влияние инфекции (вирус папилломы человека) на процесс ремоделирования ниши стволовых клеток эн- доцервикса, приводящее к патологической репарации эпи- телия, развитию предрака ШМ и РШМ. Ключевую роль в этих процессах играют интеграция вируса с тканевыми стволовыми клетками эпителия, а также декомпенсация ра- боты прогениторной мезенхимальной клетки. По утвер- ждению авторов, развитие плоскоклеточного РШМ сопро- вождается возникновением клонов опухолевых клеток с признаками стволовости [13]. Возникновение стволовых клеток в процессе онтогенеза и совершение ими длительной миграции в организме, прежде чем займут окончательные ниши, были изучены и описаны коллективом ученых (М.А.Пальцев и соавт., 2006) [4]. Применением в гинекологии данных уникальных спо- собностей стволовых клеток заинтересовался ряд ученых. Согласно данным Г.Т.Сухих и соавт. (2002 г.), поддержание и выживание, а также свойства стволовых клеток регули- руются сигналами, поступающими из их локального мик- роокружения, так называемой ниши стволовых клеток [14]. Суть терапии стволовыми клетками заключается в сниже- нии риска иммунного ответа на внедрение аутологичного имплантата (A.Loewendorf, M.Csete, 2013) [15]. Одним из наиболее перспективных направлений приме- нения клеточных технологий в гинекологии является соз- дание тканевых конструкций, предназначенных для кор- рекции пороков развития урогенитального тракта. Данные разработки базировались на исследованиях (M.Casser- Bette, 1990; H.Vandenburgh, 1991; S.Haynesworth, 1992; J.Buckwalter, 1997; T.Eschenhagen, 1997; L.Freed, 1997), которые описали метод организации клеточной структуры при соз- дании в пробирке трехмерных (3D) эквивалентов хряща, кости, скелетной и сердечной мышц. Эти четыре типа ткани были выбраны по результатам успешного проведе- ния опытов по их получению, а также большого клиниче- ского значения данных структур и другими независимыми исследовательскими группами [16-21]. В 2006 г. А.Atala и соавт. сообщили первые клинические данные о возможности увеличения объема мочевого пу- зыря, полученного путем тканевого инжиниринга у 7 паци- ентов в возрасте 4-19 лет с нейропатией мочевого пузыря в течение 22-61 мес. Уротелиальные клетки мочевого пу- зыря, забранные путем биопсии, культивировались in vitro в течение 7-8 нед до момента посева их на матрицу с кол- лагеном или коллагеном, покрытым полигликолевой кис- лотой (polyglycolic acid - PGA). Авторы отметили, что у больных, получивших биопсию клеток, культивированных на коллагеновую подложку с покрытием PGA, возрастали уродинамические показатели [22]. Для восстановления структуры полых органов обычно используются два основных класса биоматериалов: бескле- точные матрицы, получаемые из донорских тканей (на- пример, подслизистой мочевого пузыря - собственной пластинки - и подслизистой тонкого кишечника) [23-27], и синтетические полимеры (например, применение поли- гликолидной нити - PGA, самофиксирующихся полурасса- сывающихся сеток из полимолочной - PLA и полимо- лочно-ко-гликолевой кислот, а также армированных расса- сывающихся сеток, содержащих алифатические поли- эфиры - PLGA). Данные материалы были протестированы в отношении их биосовместимости с тканями хозяина [28, 29]. Бесклеточ- ные матрицы тканей обладают желаемой биосовмести- мостью [30], которые содержат биометрические факторы, способствующие росту и развитию тканей, имеют последо- вательности доменов, участвующих в клеточной адгезии (например, RGD), которые отвечают за сохранность фено- типа и клеточной дифференцировки [31]. Данные матрицы, как известно, медленно деградируют после имплантации. В противоположность этому синтетические полимеры могут производиться в большом количестве и обладают контро- лируемыми прочностью и скоростью деградации. Врожденная непроходимость влагалища и ШМ у девочек является одной из актуальных проблем гинекологии у де- тей и подростков (А.Г.Курбанова, 1984; Е.А.Богданова и со- авт., 1990; А.Б.Окулов, 1992; Л.В.Адамян и соавт., 1998) [32-35]. Под термином «врожденная непроходимость вла- галища и ШМ» понимают группу аномалий и пороков раз- вития женских половых органов, характеризующихся атрезией (поперечная перегородка) или аплазией (отсут- ствие части или всего влагалища), сопровождающихся на- рушением дренажа менструальной крови и/или являю- щихся препятствием для нормальной половой жизни. Из- вестно, что непроходимость влагалища и ШМ (атрезии и аплазии) является чаще всего следствием воздействия гене- тических, эндокринных, экзогенных факторов и связана с нарушением эмбриогенеза (Ю.В.Гулькевич, 1963; О.В.Вол- кова, М.И.Пекарский, 1976) [36, 37]. Подобная патология может быть у девочек, развитых как по женскому, так и гетеросексуальному типу. При смешанном строении наружных гениталий нарушения половой дифференцировки про- являются вирилизацией наружных половых органов (по- лонеопределенным), что обусловлено врожденной дис- функцией коры надпочечников. В результате повышения уровня андрогенов в эмбриональном периоде маскулини- зация сопровождается формированием урогенитального синуса и увеличением клитора (В.В.Николаев, 1998) [39]. Группа ученых из Бостона (R.De Filippo и соавт., 2003) ис- следовала возможность применения эпителиальных и гладкомышечных клеток влагалища для создания тканеин- женерной конструкции. На биодеградантный полимерный матрикс, обработанный PGA, высеивались эпителиальные и гладкомышечные клетки (плотность клеток в ячейках матрикса достигала 10∞106 эпителиальных клеток/см3 и 20∞106 гладкомышечных клеток/см3). Данную конструк- цию имплантировали голым мышам под кожу, а далее оце- нивали иммуноцито- и гистохимические результаты через 1, 4 и 6 нед. Этим исследованием была доказана способ- ность тканевых инженерных конструкций влагалища про- изводить сокращения, аналогичные нативной ткани при электрической стимуляции, уже через 4 нед от момента им- плантирования [40]. A.Raya-Rivera, D.Esquiliano (2014 г.) проанализировали послеоперационные результаты и осложнения у пациен- ток, средний возраст которых составил 16 лет (возрастной диапазон от 13 до 18 лет), перенесших вагинопластики с использованием аутологичных трехмерных тканеинже- нерных конструкций в период с июня 2005 по октябрь 2008 г. Все пациентки были выписаны на 7-е сутки после оперативного вмешательства, при этом отсутствовали ин- тра- и послеоперационные осложнения. Срок послеопера- ционного наблюдения за девушками составлял в среднем 81 мес (диапазон 62-102 мес). Через 6 мес после операции отмечалось небольшое сужение в области анастомоза между тканеинженерной конструкцией и дистальным от делом нативной ткани пациентки. Восстановление суже- ния производилось простой Z-пластикой. Других осложне- ний у данных больных не отмечалось. Результаты маг- нитно-резонансной томографии показали поддержание нормального диаметра влагалища у данной группы в тече- ние 102 мес после оперативного лечения аплазии влага- лища. При проведении биопсии образца ткани у каждой пациентки гистологически отмечалось наличие трехслой- ной структуры, состоящей из ткани влагалища с эпители- альной выстилкой просвета, окруженной подслизистой и мышечной оболочками. Иммуногистохимические иссле- дования подтвердили фенотипическое соответствие новой ткани нормальной гладкой мускулатуре и эпителию. Таким образом, развитие тканевой инженерии в дальнейшем при- ведет к лечению врожденных аномалий влагалища, улучше- нию сексуальной и физиологической жизни данной группы женщин [41]. Интересные данные были представлены группой иссле- дователей из Бостона (США). M.House и соавт. (2010 г.) провели тканеинженерное моделирование трехмерной конструкции ШМ. Забор клеток ШМ происходит у жен- щин пременопаузального периода, перенесших гистерэк- томию по поводу доброкачественного заболевания ШМ. Клетки высеиваются на пористых матриксах из шелка с добавлением 10 или 20% сыворотки. Затем производится оценка морфологических, биохимических и механиче- ских свойств клеточной культуры в течение 8-недельного периода. Клетки шейки сформировали трехмерную структуру, синтезируя внеклеточный матрикс с биохими- ческим составляющим. По морфологическим характери- стикам данная структура стала подобна нативной ткани. Таким образом, тканевая инженерия шейки представляет собой новую модельную систему для фундаментальных и прикладных исследований, связанных с ремоделирова- нием ШМ [42]. По данным эпидемиологических исследований в гинеко- логии, пролапс гениталий является патологией, достигаю- щей 34,1-56,3% среди женской популяции некоторых стран [43]. Основным методом лечения является хирурги- ческое вмешательство. По данным исследователей, суще- ствует от 200 до 500 видов операций по устранению про- лапса гениталий [44, 45]. Такое большое количество опера- ций объясняется тем, что полученные результаты не всегда устраивают пациенток и врачей. Сохраняются определен- ная частота рецидивов и дисфункций мочевого пузыря, прямой кишки и сексуальной жизни, интра- и послеопера- ционные осложнения, побочные негативные эффекты. Так, частота рецидивов колеблется от 5 до 40%, а иногда дости- гает 50% [46]. В последнее время в хирургическом лечении тазового пролапса широкое распространение получили методики с использованием сетчатых протезов. Развитию методик с применением сетчатых протезов, которые могли бы создать надежный каркас для органов малого таза, способствовали низкая эффективность хирур- гического лечения и высокая частота рецидивов пролапса гениталий. Явление дисплазии соединительной ткани по- служило фактором объяснения применения синтетиче- ских имплантатов для замещения фасциальных структур тазового дна. Высокая частота рецидивов в реконструктивной тазовой хирургии дала повод задуматься ученым над разработкой улучшения хирургического лечения путем создания ткане- инженерных конструкций с целью снижения сроков реа- билитации после хирургического вмешательства из-за улучшения биосовместимости и отсутствия возникновения воспалительной реакции в раннем послеоперационном периоде, требующем дополнительной медикаментозной поддержки. Обычные имплантаты из инертных материалов могут устранить только физические и механические недостатки поврежденных тканей [47]. Целью тканевой инженерии яв- ляется восстановление биологических (метаболических) функций, т.е. регенерация ткани, а не простое замещение ее синтетическим материалом. Развитие клеточных технологий и вовлечение новых ме- тодов молекулярной биологии открывают возможности для восстановления значительных дефектов тканей и орга- нов с применением созданных in vitro искусственных тка- ней [48]. Создание тканеинженерного имплантата (графта) включает в себя несколько этапов: • отбор и культивирование алло- или аутогенного клеточ- ного материала; • разработка специального носителя для клеток (матрицы) на основе биосовместимых материалов; • нанесение клеточной культуры на матрицу и размноже- ние клеток в биореакторе в специальных условиях куль- тивирования; • непосредственное внедрение графта в область поражен- ного органа или предварительное размещение в области, хорошо кровоснабжаемой, для улучшения процесса со- зревания и формирования микроциркуляции внутри графта (префабрикация). Данная конструкция должна способствовать поддержанию пролиферативной актив- ности, определять форму и физико-механические свой- ства пораженного участка. Наиболее важным элементом успеха клеточных техноло- гий и тканевой инженерии является наличие необходи- мого количества функционально активных клеток, способ- ных дифференцироваться, поддерживать соответствую- щий фенотип и выполнять конкретные биологические функции. Клетки в ходе дифференцировки должны проду- цировать внеклеточный матрикс (в его основе белки, в частности, коллаген) соответствующей организации и структуры, выделять цитокины и другие сигнальные моле- кулы, а также взаимодействовать с соседними клетками или тканями. В связи с этим возникает первая задача тканевой инженерии - поиск и наличие стабильного и доступного источника функционально активных клеток. Использование стволовых клеток или клеток-предше- ственников, культивированных in vitro, - требующий вре- мени дорогой процесс, который должен проводиться в со- ответствии со строгими и повышающимися стандартами International Urogynecology Association. Белорусскими хирургами (В.Г.Богдан, С.Г.Криворот, 2012) проведен анализ биосинтеза коллагена при разных вари- антах пластики брюшной стенки с трансплантацией ме- зенхимальных стволовых клеток (МСК), полученных из жировой ткани в условиях моделированной послеопера- ционной грыжи у лабораторных животных [49]. В резуль- тате имплантация полипропиленовой хирургической сетки как изолированно, так и совместно с транспланта- цией культуры МСК, полученных из жировой ткани, им- прегнированной в желатиновый гель, при пластике брюш- ной стенки в области моделированного дефекта характе- ризовалась схожей динамикой изменения показателей экс- прессии коллагена 1 и 3-го типа, но различной степенью их выраженности. Получены данные в подтверждение влияния трансплантации МСК на улучшение структурных характеристик формирующейся соединительной ткани с увеличением образования коллагена 1 и 3-го типа, что в дальнейшем влияет на лучшую вживляемость в ткани поли- пропиленовой сетки. Первыми представили идею о клеточной терапии про- лапса органов малого таза. M.Но и соавт. (2009 г.), которым удалось простимулировать вагинальную репарацию у крыс. Они использовали стволовые клетки скелетных мышц мыши, культивированные in vitro и помещенные на под- держку, сделанную из бесклеточного подслизистого слоя тонкой кишки свиньи. Клетки скелетных мышц легко полу- чить, и разные популяции мышечных стволовых клеток или клеток-предшественников с успехом использовались в лечении миофасциальной грыжи в эксперименте. По- перечно-полосатые мышцы не свойственны стенкам влага- лища, но М.Но и соавт. продемонстрировали, что стволо- вые клетки скелетных мышц после имплантирования во влагалище крыс дифференцировались в гладкомышечные клетки, что может внести большой вклад при использова- нии таких клеток в хирургии пролапса органов малого таза. До сих пор не ясно, было ли это результатом транс- дифференцировки мультипотентной мышечной клетки или причиной послужила гетерогенность трансплантируе- мой популяции [50]. M.Boennelycke (2012 г.) удалось предоставить данные, ко- торые свидетельствовали о том, что использование аутоло- гичных мышечных клеток, фибробластов или МСК, культи- вированных на биосовместимые матрицы, может быть аль- тернативой для хирургической реконструкции нативной ткани при терапии тазового полапса [51]. Как более эконо- мически благоприятные и клинически применимые, M.Boennelycke и соавт. (2011 г.) использовали фрагменты свежих мышечных волокон, культивированных на синте- тической биодеградантной поддержке с содержанием ме- токси-полиэтилен-гликол-полиактид-гликоликовой кис- лоты, и имплантировали их в брюшную полость мышей. Спустя 8 нед возникала новая поперечно-полосатая мы- шечная ткань и биосовместимый матрикс постепенно ис- чез [52]. Мышечные стволовые клетки (клетки-сателлиты), находящиеся в свежих изолированных мышечных волок- нах, являлись катализаторами в процессе образования но- вой ткани [53]. Другая стратегия была предложена M.Hung, M.Wen и со- авт. (2010 г.), которые использовали человеческие ваги- нальные фибробласты, культивированные in vitro и поса- женные на синтетические биоразлагаемые матриксы из PLGA. Они были имплантированы подкожно в спину мы- шей, и авторы показали, что развился тканеинженерный аналог фасции [54]. M.Kapischke, K.Prinz, J.Tepel (2005 г.) и A.Mangera, A.Bullock, S.Macneil (2010 г.) использовали фиб- робласты при попытке улучшить биосовместимость им- плантированных сеток. Человеческие фибробласты, куль- тивированные in vitro, были взяты из влагалища, крайней плоти и щеки и посажены на разные полипропиленовые и биологические сетки с целью обеспечения биологического покрытия на границе между сеткой и тканью. Эффектив- ность подсадки клеток на полипропиленовые сетки не сравнима с биологическими сетками, но исследования in vivo не проводились [55, 56]. T.Drewa и соавт. (2005 г.), с дру- гой стороны, использовали 3T3-мышиные фибробласты, культивированные in vitro и посаженные на синтетическую биоразлагаемую поддержку из PGA, для успешного лечения дефектов стенок брюшной полости мышей [57]. Фибропла- стическая гладкомышечная ткань стенки влагалища и ее опорная ткань содержат много фибробластов, и идея при- менения аутологичных вагинальных клеток для лечения пролапса органов малого таза кажется очевидной, но мно- гие попытки в итоге оказались неудачными из-за молеку- лярных и клеточных особенностей данной патологии. Успехом увенчалась попытка создания клеточно-инже- нерной конструкции для хирургического лечения тазового пролапса с использованием полипропиленовой сетки и дермальных фибробластов, которые по своим свойствам схожи с МСК. А.И.Ищенко и соавт. (2015 г.) удалось полу- чить монослой из жизнеспособных дермальных фибро- бластов, заполнивших ячейки полипропиленовой сетки уже на 30-е сутки эксперимента [58]. Данная клеточно-ин- женерная конструкция за счет усиления синтеза коллагена [59-62] и прорастания фиброзной тканью может способ- ствовать более надежной имплантации сетки в окружаю- щие ткани по сравнению с теми же хирургическими им- плантатами, но без покрытия культурой дермальных фиб- робластов человека [63, 64]. МСК являются мультипотентными и могут дифферен- цироваться в разные виды ткани, например костную, хря- щевую, жировую, ткани связок и сухожилий и гладкомы- шечную ткань. Процесс дифференцировки направляется микроокружением в месте имплантации. Таким образом, аутологичные мезенхимальные клетки и, в частности, легко доступные стволовые клетки жировой ткани могут идеально подходить для лечения пролапса органов ма- лого таза. МСК легко отделить и культивировать из кост- ного мозга или жировой ткани. Они широко исполь- зуются в различных медицинских отраслях для восста- новления и регенерации поврежденных тканей [65, 66]. В урогинекологии как стволовые клетки из костного мозга, так и жировой ткани были использованы для урет- рального сфинктера в терапии стрессового недержания мочи у животных [67, 68]. X.Zou и соавт. (2010 г.) успешно лечили стрессовое недержание мочи у крыс, которым до этого пересекали седалищный нерв, имплантируя суб- уретральную поддержку, состоявшую из посаженных на нее стволовых клеток костного мозга и биоразлагаемого шелкового волокна [69]. С.Dolce и соавт. (2010 г.) показали, что стволовые клетки костного мозга хорошо растут на полигликолевых сетках и покрытие сеток клетками улучшает биосовместимость, снижая образование интраабдоминальных спаек у крыс [70]. S.Kunisaki и соавт. (2006 г.) считают, что мезенхималь- ные амниоциты, посаженные на композитную биологиче- скую сетку, сделанную из бесклеточной человеческой дермы, подслизистой тонкой кишки и коллагена, были лучше фетальных миобластов в реконструкции диафраг- мальных грыж у новорожденных ягнят [71]. Интересные данные описала в своем исследовании группа австралийских хирургов (D.Ulrich, S.Edwards, K.Su, 2013), которая в качестве МСК использовала клетки челове- ческого эндометрия при хирургическом лечении тазового пролапса при помощи полиамидных сетчатых импланта- тов. В месте имплантации сетки с МСК эндометрия при ги- стологическом исследовании на 7-е сутки отмечалась значительная неоваскуляризация (р<0,05), а к 90-м суткам - снижение количества макрофагов и инфильтрации лейко- цитов (р<0,05) [72]. Группе китайских исследователей (M.Hung, M.Wen, 2010) удалось продемонстрировать улучшение регенеративной способности тканей при хирургическом лечении тазового пролапса с применением МСК из жировой ткани на сетча- том имплантате с коллагеновым гелем по сравнению с тем же сетчатым имплантатом без клеточного покрытия. Через 4 нед отмечалась активная экспрессия коллагена 1-го типа и эластических волокон, а также произошли изменения в клеточной морфологии (модифицировалась конфигура- ция клеточного ядра) [73]. L.Shi и соавт. (2014 г.) описали в своем исследовании при- менение МСК, полученных из жировой ткани и культиви- рованных на микросферы из фиброина шелка в 4 точки во- круг мочеиспускательного канала крысам с синдромом не- держания мочи [74]. При этом проводилось пересечение пудендального нерва, что привело к снижению нервно-им- пульсного воздействия на мочевой пузырь. Спустя 4 нед на- блюдения за экспериментом отмечалось восстановление нервного импульса и площади травмированного участка. Окончательные положительные результаты в регенерации сфинктера уретры зафиксированы спустя 8 и 12 нед после инъекции. В 2013 г. были проведены исследования группой австра- лийских хирургов (D.Ulrich, L.Sharon) [75]. В экспериментах использовались полиамидные сетчатые имплантаты, кото- рые покрывались слоем МСК (источник клеток - человече- ский эндометрий). В результате проведенной работы было доказано, что полученная тканеинженерная конструкция имела наименьший процент отторжения по сравнению с полиамидными сетками из-за образования более прочной конструкции с прорастанием волокон фибрина. В последние десятилетия при создании матриц графтов непрерывно растет интерес к биодеградируемым природ- ным (биологическим) полимерам (альгинатам, коллагену, желатину, хитозанам, фиброинам шелка) и полиэфирам бак- териального происхождения - полигидроксиалканоатам, синтезируемым микроорганизмами. Уникальным материа- лом, сочетающим высокую прочность и эластичность, яв- ляется шелк паутинной нити. Эти свойства наряду с хорошей биологической совместимостью делают шелк перспектив- ным материалом для применения в тканевой инженерии. Однако получение природного паутинного шелка связано со значительными трудностями и обычно нерентабельно, а количество шелка недостаточно для широкого практиче- ского применения. Успехи в расшифровке генов паутинных белков и создание их рекомбинантных аналогов позволили получить материалы, подобные природному шелку. О.Л.Пу- стоваловой и соавт. (2009 г.) в ФГУП «Государственный НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов» ра- нее был получен белок 1F9 - аналог спидроина-1 паука Ne- phila clavipes, который может стать основой при создании матриксов для тканевой инженерии [76]. Еще одним перспективным исследованием в использовании биодеградируемых имплантатов на основе регенерированного фиброина шелка является Bombyx mori (И.И.Агапов, М.М.Мойсенович, 2010; Q.Li, J.Wang, H.Liu и соавт., 2013) [77, 78]. Цель их исследования состояла в сравне- нии более быстрого образования монослоя из МСК, полученных из жировой ткани на полипропиленовых сетчатых имплантатах и изделиях из регенерированного фиброина шелка Bombix mori. В итоге перспективной была признана конструкция на основе регенерированного фиброина шелка Bombix mori из-за большей природной совместимо- сти основы матрикса и высокой экспрессии коллагена 1 и 3-го типа, влияющей на прочность вживляемости в межфасциальные слои пациента. H.Kim и соавт. в своей работе продемонстрировали использование в качестве графта жидкого фиброина шелка для улучшения регенерации костной ткани. Человеческие МСК костного мозга на 56-е сутки образовывали плотный двухъярусный слой новой ткани. Данная тканеинженерная конструкция способствовала росту колонии остеобластов за счет увеличения пролиферации с образованием внеклеточного матрикса [79]. В настоящее время исследуются свойства этих материа- лов, а также возможность их практического использования. К недостаткам природных биополимеров относят высокую стоимость их получения, сложность обработки, недоста- точную механическую прочность [80]. На сегодняшний день достигнуты серьезные успехи в из- учении клеточных технологий и тканевой инженерии. Изучены свойства стволовых клеток, способных дифференцироваться, поддерживать соответствующий фенотип и выполнять конкретные биологические функции. Создание современных тканеинженерных конструкций может стать одним из путей повышения качества хирургического лече- ния пролапса гениталий.
×

About the authors

Y Y Sulina

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: ya.suli.na@gmail.com
119991, Russian Federation, Moscow, ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

A I Ishchenko

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: snegirevclinic@gmail.com
119991, Russian Federation, Moscow, ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

A V Lyundup

Regenerative Medicine

Email: lyundup@gmail.com
119991, Russian Federation, Moscow, ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

L S Alexandrov

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: leonid.aleks@bk.ru
119991, Russian Federation, Moscow, ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

A A Ischenko

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: snegirevclinic@gmail.com
119991, Russian Federation, Moscow, ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

References

  1. Биология стволовых клеток и клеточные технологии. Под ред. М.П.Пальцева. М.: Медицина, 2009; 2.
  2. Spector L, Barnum H, Bernstein H.J, Swamy N. Quantum computing applications of genetic programming - Advances in genetic programming. MIT Press 1999; p. 135-60.
  3. Langer R, Vacanti J.P. Tissue engineering. Science 1993; 260 (5110): 920-6.
  4. Пальцев М.А. Стволовые клетки и клеточные технологии: настоящее и будущее. Ремедиум. 2006; 8.
  5. Репин В.С., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина. М.: Реметекс, 2002.
  6. Schofield R. The relationship between the spleen colony - forming cell and the haemopoietic stem cell. Blood Cells 1978; 4 (1-2): 7-25.
  7. Унанян А.Л., Сидорова И.С., Коган Е.А. и др. Активный и неактивный аденомиоз: вопросы патогенеза и патогенетической терапии М.: Акушерство и гинекология, 2013; 4.
  8. Reya T, Morrison S.J, Clarke M.F, Weissman I.L. Stem cells, cancer, and cancer stem cells. Nature 2001; 414 (6859): 105-11.
  9. Al-Hajj M, Becker M.W, Wicha M et al. Therapeutic implications of cancer stem cells. Curr Opin Genet Dev 2004; 14 (1): 43-7.
  10. Прилепская В.Н. Заболевания шейки матки, влагалища и вульвы М.: МЕДпресс, 2000.
  11. Подистов Ю.И. Роль вируса папилломы в развитии предрака и рака шейки матки. Клин. лаб. диагностика. 2003; 5: 44-50.
  12. Ledwaba T, Dlamini Z, Naicker S, Bhoola K. Molecular genetics of human cervical cancer: role of papillomavirus and the apoptotic cacade. Biol Chem 2004; 385 (8): 671-82.
  13. Коган Е.А., Файзуллина Н.М., Демура С.А. и др. Ремоделирование ниши стволовых клеток эндоцервикса при ВПЧ-ассоциированном предраке и микроинвазивном раке шейки матки. Акушерство и гинекология. 2012; 7: 55-9.
  14. Сухих Г.Т., Малайцев В.В., Богданова И.М., Дубровина И.В. Мезенхимальные стволовые клетки: Обзор. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2002; 133 (2): 124-31.
  15. Loewendorf A, Csete M. Concise review: immunologic lessons from solid organ transplantation for stem cell - based therapies. Stem Cells Transl Med 2013; 2 (2): 136-42. doi: 10.5966/sctm.2012-0125.
  16. Buckwalter J.A, Mankin H.J. Articular cartilage, part I: tissue design and chondrocyte - matrix interactions. J Bone Joint Surg 1997; 79A: 600-11.
  17. Casser-Bette M, Murray A.B, Closs E.I et al. Bone formation by osteoblast - like cells in a three - dimensional cell culture. Calcif Tissue Int 1990; 46: 46-56.
  18. Haynesworth S.E, Goshima J, Goldberg V.M, Caplan A.I. Characterization of cells with osteogenic potential from human marrow. Bone 1992; 13: 81-8.
  19. Vandenburgh H.H, Swadison S, Karlisch P. Computer - aided mechano genesis of skeletal muscle organs from single cells in vitro. FASEB J 1991; 5: 2860-7.
  20. Eschenhagen T, Fink C, Remmers U et al. Three - dimensional reconsti tution of embryonic cardiomyocytes in a collagen matrix: a new heart muscle model system. FASEB J 1997; 11: 683-94.
  21. Freed L.E, Vunjak-Novakovic G. Microgravity tissue engineering. In Vitro Cell Dev Biol 1997; 33: 381-5.
  22. Atala A, Bauer S.B, Soker S et al. Tissue - engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty. Lancet 2006; 367: 1241-6.
  23. Kropp B.P, Ludlow J.K, Spicer D et al. Urology 1998; 52: 13842.
  24. Chen F, Yoo J.J, Atala A. Urology 1999; 54: 407-10.
  25. Yoo J.J, Meng J, Oberpenning F, Atala A. Urology 1998; 51: 221-5.
  26. Kropp B.P, Rippy M.K, Badylak S.F et al. J Urol 155; 1996: 2098-104.
  27. Urita Y, Komuro H, Chen G et al. Pediatr Surg Int 2007; 23: 21-6.
  28. Pariente J.L, Kim B.S, Atala A. J Biomed Mater Res 2001; 55: 33-9.
  29. Pariente J.L, Kim B.S, Atala A. J Urol 2002; 167: 1867-71.
  30. Eberli D, Susaeta R, Yoo J.J, Atala A. Int J Impot Res 2007; 19: 602-9.
  31. Dawson R.A, Goberdhan N.J, Freedlander E, Mac Neil S. Burns 1996; 22: 93-100.
  32. Курбанова А.Г. Результаты хирургического лечения различных пороков развития матки и влагалища. Акушерство и гинекология. 1984; 11: 52-5.
  33. Окулов А.Б., Негмаджанов Б.Б., Глыбина Т.М. Ректосигмоидная вагинопластика у детей и подростков. Акушерство и гинекология. 1992; 1: 65-8.
  34. Богданова Е.А., Алимбаева Г.Н., Мартыш Н.С. Клиника, диагностика и терапия удвоения матки и влагалища с частичной аплазией одного влагалища у подростков. Акушерство и гинекология. 1990; 9: 43-6.
  35. Адамян Л.B., Кулаков В.И., Хашукоева А.З. Пороки развития матки и влагалища. М.: Медицина, 1998.
  36. Гулькевич Ю.В. Краткие сведения о развитии патологической анатомии в Русской и Советской Армии. Многотомное руководство по патологической анатомии. М., 1963; 1: 106-11.
  37. Волкова О.В., Пекарский М.И. Эмбриогенез и возрастная гистология внутренних органов человека. М.: Медицина, 1976.
  38. Surgical treatment of high posttraumatic vaginal obliterations. In book of abstracts 13th congress of the European Association of gynecologists and obstetricians. Jerusalem, 1998; p. 78.
  39. Urogenital sinus forms in girls with congenital adrenal hyperplasia. In book of abstracts 12th Congress of pediatric and Adolescent Gynecology. Helsinki, 1998; M5.34.
  40. De Filippo R.E, Yoo J.J, Atala A. Engineering of Vaginal Tissue in Vivo. Tissue Engeneering 2003; 9 (2): 1-6.
  41. Raya-Rivera A.M, Esquiliano D, Fierro-Pastrana R et al. Tissue - engineered autologous vaginal organs in patients: a pilot cohort study. Lancet 2014.
  42. House M, Sanchez C.C, Rice W.L et al. Cervical Tissue Engineering Using Silk Scaffolds and Human Cervical Cells. Tissue Engeneering Part A 2010; 16 (6): 1-12.
  43. Mawajdeh S.M, Al-Qutob R.J, Farag A.M. Prevalence and risk factors of genital prolapse. A multicenter study. Saudi Med J 2003; 24 (2): 161-5.
  44. Кулаков В.И., Адамян Л.В., Мынбаев О.А. Хирургическое лечение опущения и выпадения влагалища и матки. Оперативная Гинекология - хирургия. М.: Медицина, 2000; с. 741-60.
  45. Попов А.А. Хирургическое лечение осложненных и неосложненных форм пролапса гениталий. Материалы II Российского Форума «Мать и дитя». М., 2000; 271.
  46. Манухин И.Б., Даянов Ф.В., Колесов А.А. и др. Отдельные результаты эндоскопических операций при пролапсе гениталий. Эндоскопия в гинекологии. М.: 2000; с. 508-9.
  47. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Под ред. В.Э.Гюнтера. Томск: МИЦ, 2010; c. 6-220.
  48. Волова Т.Г., Шишацкая Е.И., Миронов П.В. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии. Электронное учебное пособие. Красноярск: ИПК СФУ, 2009.
  49. Богдан В.Г., Криворот С.Г., Владимирская Т.Э. и др. Влияние мезенхимальных стволовых клеток из жировой ткани на синтез коллагена при различных способах пластики моделированной послеоперационной грыжи. Минск: Экспериментальная хирургия, 2012; с. 21-8.
  50. Ho M.H, Heydarkhan S, Vernet D et al. Stimulating vaginal repair in rats through skeletal muscle - derived stem cells seeded on small intestinal submucosal scaffolds. Obstet Gynecol 2009; 114: 300-9.
  51. Boennelycke M, Gras S, Lose G. Tissue engineering as a potential alternative or adjunct to surgical reconstruction in treating pelvic organ prolapsed. Int Urogynecol J Includ Pelvic Floor Dysfunct 2012; 23 (8): 1-7.
  52. Boennelycke M, Christensen L, Nielsen L.F et al. Fresh muscle fiber fragments on a scaffold in rats new concept in urogynecology? Am J Obstet Gynecol 2011; 205 (235): 10-4.
  53. Репин В.С., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. Эмбриональные стволовые клетки: фундаментальная биология и медицина. М.: Реметекс, 2002; с. 184.
  54. Hung M.J, Wen M.C, Hung C.N et al. Tissue - engineered fascia from vaginal fibroblasts for patients needing reconstructive pelvic surgery. Int Urogynecol J Pelvic Floor Dysfunct 2010; 21: 1085-93.
  55. Kapischke M, Prinz K, Tepel J et al. Precoating of alloplastic materials with living human fibroblasts - a feasibility study. Surg Endosc 2005; 19: 791-7.
  56. Mangera A, Bullock A.J, Macneil S, Chapple C. Developing an autologous tissue engineered prosthesis for use in stress urinary incontinence and pelvic organ prolapse (ICS-IUGA 2010 Abstracts). Int Urogynecol J Pel vic Floor Dysfunct 2010; 21: S325-S326.
  57. Drewa T, Galazka P, Prokurat A et al. Abdominal wall repair using a biodegradable scaffold seeded with cells. J Pediatr Surg 2005; 40: 317-21.
  58. Ищенко А.И., Люндуп А.В., Александров Л.С., Сулина Я.Ю. Опыт создания клеточно - инженерной конструкции для хирургического лечения тазового пролапса (предварительное сообщение). Вестн. рос. ассоциации акушеров - гинекологов. 2015; 3 (15): 52-5.
  59. Li H, Fu X. Mechanisms of action of mesenchymal stem cells in cutaneous wound repair and regeneration. Cell Tissue Res 2012; 348: 371.
  60. Shi L.B, Cai H.X, Chen L.K et al. Tissue engineered bulking agent with adiposederived stem cells and silk fibroin microspheres for the treatment of intrinsic urethral sphincter deficiency. Biomaterials 2014; 35: 1519-30.
  61. Kleinert S, Horton R. Retraction - Autologous myoblasts and fibroblasts versus collagen [corrected] for treatment of stress urinary incontinence in women: A [corrected] randomised controlled trial. Lancet 2008; 372: 789-90.
  62. Mathias T, Souzan S, Gobet R et al. Adipose-Derived Stem Cells (ASCs) for Tissue Engineering 2011; 1-9.
  63. Altman G.H, Diaz F, Jakuba C et al. Biomaterials 2003; 24: 401-16.
  64. Wiesmann H.P, Meyer U. Biomaterials. In: U.Meyer, T.Meyer, J.Handschel, H.Wiesmann, editors. Fundamentals of tissue engineering and regenerative medicine. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009; p. 457-68.
  65. Demirbag B, Huri P.Y, Kose G.T et al. Advanced cell therapies with and without scaffolds. Biotechnol J 2011; 6: 1437-53.
  66. Olson J.L, Atala A, Yoo J.J. Tissue engineering: current strategies and future directions. Chonnam Med J 2011; 47: 1-13.
  67. Gras S, Lose G. The clinical relevance of cell - based therapy for the treatment of stress urinary incontinence. Acta Obstet Gynecol Scand 2011; 90: 815-24.
  68. Zhao W, Zhang C, Jin C et al. Periurethral injection of autologous adiposederived stem cells with controlled - release nerve growth factor for the treatment of stress urinary incontinence in a rat model. Eur Urol 2011; 59: 155-63.
  69. Zou X.H, Zhi Y.L, Chen X et al. Mesenchymal stem cell seeded knitted silk sling for the treatment of stress urinary incontinence. Biomaterials 2010; 31: 4872-9.
  70. Dolce C, Stefanidis D, Keller J et al. Pushing the envelope in biomaterial research: initial results of prosthetic coating with stem cells in a rat model. Surg Endosc 2010; 24: 2687-93.
  71. Kunisaki S.M, Fuchs J.R, Kaviani A et al. Diaphragmatic repair through fetal tissue engineering: a comparison between mesenchymal amniocyte - and myoblast - based constructs. J Pediatr Surg 2006; 41: 34-9.
  72. Ulrich D, Edwards S.L, Su K et al. Human endometrial mesenchymal stem cells modulate the tissue response and mechanical behavior of polyamide mesh implants for pelvic organ prolapse repair. Tissue Eng Part A 2014; 20 (3-4): 785-98. doi: 10.1089/ten.TEA.2013.0170.
  73. Hung M.J, Wen M.C, Hung C.N et al. Tissue - engineered fascia from vaginal fibroblasts for patients needing reconstructive pelvic surgery. Int Urogynecol J Pelvic Floor Dysfunct 2010; 21: 1085-93.
  74. Shi L.B, Cai H.X, Chen L.K et al. Tissue engineered bulking agent with adiposederived stem cells and silk fibroin microspheres for the treatment of intrinsic urethral sphincter deficiency. Biomaterials 2014; 35: 1519-30.
  75. Ulrich D, Edwards S.L, Su K et al. Human Endometrial Mesenchymal Stem Cells Modulate the Tissue Response and Mechanical Behaviour of Polyamide Mesh Implants for Pelvic Organ Prolapse Repair Tissue Engineering Part A Manuscript TEA 2013. 0170 R1 1-50.
  76. Пустовалова О.Л., Агапов И.И., Мойсенович М.М. и др. Использование метода конфокальной микроскопии для изучения биологических свойств матрикса из рекомбинантной паутины. М.: Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2009; 11 (2): 54-9.
  77. Li Q, Wang J, Liu H et al. Tissue - engineered mesh for pelvic floor reconstruction fabricated from silk fibroin scaffold with adipose - derived mesenchymal stem cells. Cell Tissue Res 2013; 354 (2): 471-80.
  78. Агапов И.И., Мойсенович М.М., Васильева Т.В. и др. Биодеградируемые матриксы из регенерированного шелка BOMBIX MORI. М.: Биохимия, биофизика, молекулярная биология доклады Академии наук. 2010; 433 (5): 699-702.
  79. Kim H.J, Kim U.J, Leisk G.G et al. Bone regeneration on macroporous aqueous - derived silk 3-D scaffolds. Macromol Biosci 2007 10; 7 (5): 643-55.
  80. Park J.S, Chu J.S, Cheng C et al. Differential effects of equiaxial and uniaxial strain on mesenchymal stem cells. Biotechnol Bioeng 2004; 88: 359.

Copyright (c) 2016 Sulina Y.Y., Ishchenko A.I., Lyundup A.V., Alexandrov L.S., Ischenko A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies