Экспериментальное и клиническое обоснование применения стволовых жировых клеток в современной медицине

Стволовые жировые клетки (ASCs) являются значительным сегментом мезенхимальных стволовых клеток (MSCs), извлеченных из жировой ткани. Эти клетки как подмножество MSCs обладают уникальными характеристиками, такими как высокая способность к дифференцировке и регенерации, что составляет ценный ресурс в области регенеративной медицины и терапии. Их легкость в изоляции и способность к адгезии и размножению in vitro открывает новые перспективы для их использования в медицинских исследованиях и лечении [1].

Возможность получения ASCs из жировой ткани делает их привлекательным источником для клеточной терапии, поскольку жировая ткань является более доступным и менее инвазивным источником по сравнению с другими источниками ASCs, например костным мозгом, это открывает возможности для более широкого применения ASCs в клинической 叩 актике [2].

Современные исследования подчеркивают актуальность и значимость ASCs в медицине. Благодаря своей многофункциональности ASCs изучаются в контексте лечения широкого спектра заболеваний, включая кардиоваскулярные и неврологические расстройства, а также в области реконструктивной хирургии и тканевой инженерии [3; 4]. Интерес к этим клеткам обусловлен их потенциалом в изменении подходов к лечению и восстановлению функций тканей и органов, поврежденных в результате болезней или травм [1; 5].

Таким образом, ASCs представляют собой важный объект исследований, обладая огромным потенциалом для развития новых методов лечения и регенерации тканей. Это подтверждается многочисленными исследованиями и клиническими испытаниями, направленными на изучение и использование стволовых клеток в различных областях медицины.

Получение стволовых клеток

Изоляция и культивирование стволовых жировых клеток из жировых тканей — один из важных этапов в последующем использовании как для клинических, так и для исследовательских целей. Обычно ASCs извлекаются из жировой ткани, полученной в ходе липосакции. Этот процесс включает механическое измельчение ткани и последующую обработку коллагеназой для отделения клеток от внеклеточного матрикса, затем следует центрифугирование с целью отделения ASCs от других клеточных элементов и стромы. Важным этапом является культивирование ASCs in vitro, где они демонстрируют способность адгезии к пластиковым поверхностям и размножению. Оптимизация сред культивирования, обеспечивающих необходимые питательные вещества и факторы роста, а также контроль за условиями культивирования — температурой, уровнем углекислого газа и влажностью — критически важны для поддержания жизнеспособности и функциональных возможностей клеток. Соблюдение стандартов качества и контроля в процессе изоляции и культивирования ASCs имеет решающее значение для обеспечения их безопасности и эффективности в клинических применениях. Это включает в себя регулярное тестирование на стерильность, отсутствие эндотоксинов и контаминации микроорганизмами, проверку функциональности и дифференцировочного потенциала клеток, а также фенотипирование клеток с использованием поверхностных маркеров для подтверждения их идентичности и чистоты [6—10].

ASCs экспрессируют ряд специфических поверхностных маркеров, характерных для мезенхимальных стволовых клеток. В настоящее время исследования выявили такие маркеры, как CD10 и CD200, которые специфичны для подкожных и висцеральных жировых депо соответственно. Другие типичные маркеры включают CD29 (интегрин b1), CD49e (интегрин a5), активированную лимфоцитарную клеточную адгезионную молекулу (CD166; ALCAM) и рецепторные молекулы: CD44 (гиалуронат) и CD144 [11; 12].

ASCs обладают мультипотентностью, то есть способностью дифференцироваться в различные типы клеток. Они могут дифференцироваться в клетки как мезодермального происхождения, включая адипогенные, остеогенные и хондрогенные линии, так и немезодермального происхождения: миогенные, эндотелиальные, гепатические, панкреатические и нервные [13].

ASCs, как и другие мезенхимальные стволовые клетки, обладают способностью к самообновлению и пролиферации. Различные внешние факторы и условия культивирования могут влиять на пролиферацию, сенесценцию, дифференцировку и миграцию ASCs даже на молекулярном уровне. Эти клетки также играют важную роль в развитии, постнатальном росте, поддержании гомеостаза тканей и регенерации и репарации тканей [1; 14; 15].

Применение стволовых клеток в хирургии

Достаточно широко ASCs используются в регенеративной медицине и хирургии ASCs как подгруппа мезенхимальных стволовых клеток. Они обладают значительным потенциалом в лечении разнообразных заболеваний, в том числе аутоиммунных и нейродегенера-тивных, сосудистых и метаболических расстройств, а также применяются для ускорения процессов регенерации костной и хрящевой тканей и заживления ран. Их способность к регенерации in vivo в основном осуществляется за счет их секретома паракринных факторов и взаимодействий «клетка — матрица» [16].

При применении для восстановления различных тканей и органов ASCs демонстрируют мультипотентность, способность дифференцироваться в различные типы клеток: остеоци-ты, адипоциты, нейрональные клетки, эндотелиальные клетки сосудов, кардиомиоциты, панкреатические β -клетки и гепатоциты, поэтому они используются при лечении ишемических, мускулоскелетных и онкологических заболеваний [17; 18].

К преимуществам применения ASCs относятся их легкая доступность, мультипотент-ность и активная паракринная активность, что делает их одним из наиболее перспективных типов клеток для регенеративной терапии. Однако, несмотря на эффективность ASCs в разработке новых методов лечения, существуют риски, связанные с их использованием в лечении неопластических заболеваний [19—21].

ASCs обладают значительным противовоспалительным и иммуномодулирующим действием. Они регулируют иммунную систему, секретируя противовоспалительные цитокины и факторы роста, что играет ключевую роль в лечении многих заболеваний, включая множественный склероз, сахарный диабет, болезнь Крона, системную красную волчанку (SLE) и болезнь «трансплантат против хозяина» [3; 22; 23].

Терапевтическая эффективность ASCs в лечении воспалительных и аутоиммунных патологий представляет собой перспективный инструмент для хирургической инженерии мягких тканей, а также для клинического лечения воспалительных и аутоиммунных забо- леваний. Мультидифференцировочный потенциал и свойства самообновления сочетаются со спос面ностью ASCs к иммуномодуляции, что 面еспечивает терапевтическую эффективность [24].

Механизмы антиинфламматорного действия заключаются в том, что ASCs стимулируют изменение иммунитета макрофагов и ингибируют Т-клетки и дендритные клетки, что ведет к ангиогенезу, снижению апоптоза и фиброза, а также к ускорению противовоспалительного процесса. Также было показано, что ASCs могут улучшать заживление диабетических ран за счет увеличения эпителизации и формирования грануляционной ткани, оказывая противовоспалительные и противоапоптотические эффекты благодаря выделению ангиогенных цитокинов. Экзосомы, выделяемые ASCs, рассматриваются как новые противовоспалительные агенты, особенно в контексте лечения таких заболеваний, как ревматоидный артрит. Они представляют собой новый терапевтический агент, демонстрируя важные 叩 отивовоспалительные эффекты. ASCs улучшают цвет, эластичность, текстуру рубцов, уменьшают их толщину и размер. Способствуют регенерации здоровых тканей, сокращению количества фибробластов и переорганизации коллагена, приближая его к структуре коллагена у нормальной кожи. С молекулярной точки зрения ASCs уменьшают гипертрофированные рубцы через прямую дифференциацию и паракринные механизмы [25—28].

Исследования показали, что кондиционированная среда, полученная от адипозных стволовых клеток (ADSC-CM), уменьшает экспрессию коллагенов Col1 и Col3, а также а -глад-комышечного актина ( α -SMA). Это приводит к образованию более тонких и упорядоченных коллагеновых волокон в тканях гипертрофированных рубцов. Также было продемонстрировано, что ADSC-CM снижает уровень белка p-p38 в фибробластах, принимающих участие в разрастании гипертрофированных рубцов, что дополнительно снижает экспрессию p-p38 после применения его ингибитора SB203580. SB203580 приводит к заметному снижению экспрессии Col1, Col3 и а -SMA в фибробластах и культивируемых тканях гипертрофированных рубцов, создавая более упорядоченное расположение и более тонкие коллагеновые волокна у мышей BALB/c [25—29].

ASCs демонстрируют значительный потенциал в улучшении состояния гипертрофированных рубцов и заживлении ран. Их применение может сформировать новый терапевтический подход для лечения гипертрофированных рубцов, при этом эффект уменьшения рубцов достигается за счет ингибирования пути сигнализации 卩 38/MAPK. Несмотря на позитивные результаты, отмечается, что пока не проводились исследования на людях для изучения эффекта ASCs на гипертрофированные рубцы [25—29].

Стволовые клетки и риск рака

Роль адипозных стволовых клеток по данным современных научных исследований при развитии и прогрессировании рака противоречива. С одной стороны, ASCs способны подавлять опухолевые клетки, вызывая их апоптоз, с другой — они могут способствовать развитию рака, усиливая секрецию воспалительных цитокинов в микроокружении опухоли. Важно отметить, что взаимодействие ASCs с опухолевыми клетками происходит через множество механизмов, включая изменение микроокружения опухоли и ремоделирование внеклеточного матрикса, а также через экзосомальное высвобождение протуморо-генных факторов [30; 31].

ASCs могут способствовать эпителиально-мезенхимальному переходу и инвазивности клеток тройного негативного рака молочной железы. В клеточных линиях человека, производных от различных типов рака молочной железы, ASCs подавляли цитотоксичность цисплатина и паклитаксела. Это исследование улучшает наше понимание того, как клетки стромы, вербованные из жировой ткани, стимулируют 叩огрессирование карциномы к химиотерапевтической устойчивости/метастазам и очерчивает новый подход к комбинированному лечению рака [32].

Недавние исследования по изучению взаимодействия ASCs и раковых клеток в контексте мышей gp130F/F демонстрируют, что подавление инфламмасом может уменьшать развитие опухолей. Конкретно нокаут гена ASC приводит к уменьшению опухолевого развития у мышей gp130F/F, которые склонны к спонтанному возникновению опухолей. Это открытие подчеркивает важную роль ASC в прогрессировании рака и предлагает новые направления для исследования в рамках терапии рака, особенно в отношении манипуляции c инфламмасомами и их компонентами [33—35].

При использовании адипозных стволовых клеток (ASCs) основное внимание уделяется их биологии, безопасности и регенеративному потенциалу. Современные данные демонстрируют значительный потенциал ASCs в тканевой инженерии и регенеративной медицине. Они способны поддерживать самообновление и обладают повышенным муль-тидифференцировочным потенциалом, что позволяет им восстанавливать поврежденные органы и ткани. Однако остаются спорными подходы к оптимальным методам подготовки ASCs при применении их в различных областях и при потенциальных рисках, связанных с взаимодействием ASCs и раковых клеток, которые может способствовать инвазивности опухолей [36].

С точки зрения этики и законодательства доступ к человеческим тканям является ключевым для медицинских исследований. Законы и регулирование, касающиеся этичного и законного доступа к тканям, зачастую препятствуют внедрению подобных технологий в клиническую практику. В последнее время наблюдается значительный рост интереса к терапевтическому применению адипозной ткани и ASCs. Для облегчения исследований в этой области и для поддержки зарубежных коллег и сотрудников за рубежом был создан Исследовательский банк тканей (RTB) для сбора, хранения и распространения клеток, полученных из человеческой адипозной ткани, с соответствующим этическим одобрением для последующих исследований. В этом контексте обсуждаются юридические, этические и практические во 叩 осы, связанные с банкингом адипозной ткани [37].

Заключение

В литературном обзоре о стволовых жировых клетках были рассмотрены возможности и универсальность ASCs, продемонстрирована их ценность в регенеративной медицине благодаря способности к дифференцировке, регенерации и паракринной активности. Использование ASCs простирается от лечения кардиоваскулярных и неврологических расстройств до применения в реконструктивной хирургии и тканевой инженерии.

Развитие методов изоляции и культивирования ASCs открыло новые перспективы в их клиническом использовании. Стандартизация этих процессов критически важна для обеспечения безопасности и эффективности применения клеточных продуктов в медицине.

Несмотря на обширные возможности ASCs, существуют определенные риски и этические дилеммы, особенно связанные с взаимодействием ASCs с опухолевыми клетками и их возможной ролью в прогрессировании рака. Тщательное изучение и регулирование этих аспектов являются первостепенными для безопасного применения ASCs.

Текущие исследования ASCs остаются неполными и требуют дальнейшего изучения, особенно в контексте их влияния на различные заболевания и взаимодействия с разными типами тканей. Изучение механизмов их действия на молекулярном уровне может открыть новые подходы к лечению и предотвращению многих заболеваний.

ASCs представляют собой одно из наиболее перспективных направлений в современной биомедицине. Уникальные свойства стволовых жировых клеток и широкий спектр потенциальных применений делают их перспективными в развитии регенеративной медицины и клеточной терапии. Однако для полноценного использования их потенциала требуется дальнейшее глубокое и мультидисциплинарное изучение.