РЕГЕНЕРАТИВНАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ У ЛОШАДЕЙ

В основе клеточной регенеративной медицины лежат свойства стволовых клеток. Безопасными на сегодняшний день тканевые стволовых клетки взрослого организма – мультипотентными мезенхимными стволовыми клетками (ММСК). Одним из отличительных их признаков является способность дифференцироваться в ткани различных типов, что способствует регенерации тканей. Другим отличительными свойствами ММСК являются их достаточно сильные противовоспалительные и иммуномодулирующие свойства и высокий потенциал для лечения воспалительных, иммуноопосредованных и ишемических состояний. В ветеринарные практики, лечения лошадей ММСК показали эффективность при лечении опорно-двигательного аппарата: тендинопатий, травмы мениска и хряща [104]. При хронических воспалительных заболеваниях, к которым часто приводят в том числе и травмы лошадей, вызывая длительное лечение кортикостероидами, что является терапевтической основой в конноспортивной практике и является источником серьезных потенциальных осложнений. Таким образом, существует неудовлетворенная потребность в альтернативных противовоспалительных способах лечения острых и хронических заболеваний у лошадей. При этом клеточная регенеративная медицина применения ММСК лошадей используется в мировой ветеринарии с 2003 года и способна предоставить новые, эффективные методы лечения, подтвержденные большим количеством публикаций в мировых цитируемых изданиях. При использовании MМСК для регенерации тканей считается, что они могут либо дифференцироваться непосредственно в клетки пораженной ткани, либо биоактивные молекулы, высвобождаемые из поврежденной клетки, стимулируют ММСК, которые усиливают активность резидентных клеток для восстановления [17]. ММСК имеют большое количество взаимодействий с окружающими клетками, которые включают межклеточный контакт, секрецию медиатора и продукцию внеклеточных везикул [62]. Также известно, что ММСК способны секретировать факторы, которые усиливают ангиогенез, рекрутировать местные стволовые клетки, и взаимодействовать как с врожденной, так и с адаптивной иммунной системой, что предоставляет большой потенциал и для терапии лошадей [13, 28, 95].

 

Травмы сухожилий у лошадей

shutterstock 257741017 jpgТравмы сухожилий, как одно из наиболее распространенных ортопедических расстройств, являются основной причиной преждевременного ухода на пенсию или потери спортивных результатов среди лошадей. Сухожилия - это плотная соединительная ткань, которая соединяет мышцы с костями и передает силы, генерируемые мышцами, к костям для передвижения. Внеклеточный матрикс сухожилия, который в основном состоит из коллагеновых фибрилл I типа, представленных теноцитами, которые отвечают за синтез компонентов коллагена и внеклеточного матрикса [124]. Теноциты, будучи окончательно дифференцированными, представляют собой удлиненные клетки с удлиненными ядрами внутри пучков. В дополнение к теноцитам, сухожилия содержат стволовые клетки / клетки-предшественники (КП) округлой формы с яйцевидным ядром между пучками. В целом, расположение различных типов КП плохо изучено, но они, скорее всего, ограничены эндотеноном и прилегают к сосудистой сети [146]. Известно, что до 46% травм опорно-двигательного аппарата - это травмы сухожилий, включая тендинопатии [9]. Большинство случаев тендинопатии были вызваны сочетанием внутренних и внешних факторов, включая возраст, пол, заболевания, род занятий и физическую подготовку. Тендинопатия состоит из ряда реакций, вызванных физическим злоупотреблением. Если физическая нагрузка сохраняется длительно, в конечном итоге происходит дефектная реакция заживления на накопленные микротравмы, что приводит к дегенеративной тендинопатии. Стойкая гипоксия является одним из основных факторов развития тендинопатии после усиления экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), который индуцирует экспрессию матриксных металлопротеиназ (ММР), что приводит к деградации сухожильного матрикса [161]. В последнее время все большее количество врачей и ученых доказывают, что воспаление и дегенерация не могут рассматриваться как два отдельных процесса при тендинопатии. Тендинопатия может быть классифицирована как острая, из-за чрезмерной перегрузки, или хроническая, из-за дегенеративного состояния, которое сохраняется в течении длительного времени [170]. Тендинопатия может включать повреждения сухожилий, такие как паратенонит, тендинит и тендиноз [108]. Процесс заживления сухожилий протекает достаточно медленно; плохая способность к заживлению происходит из-за гиповаскулярности в сочетании с гипоклеточностью сухожилия. Образование рубцов и внематочная минерализация после повреждения сухожилий могут вызвать разрыв в сухожилиях из-за повышенной экспрессии коллагена типа III (COL3), который имеет меньшие по размеру волокна и меньше сшивки по сравнению с коллагеном типа I (COL1), что приводит к ухудшению биомеханических свойств [125, 129]. Традиционные методы направленны на уменьшение боли и воспаления, что является клинической проблемой для восстановления функциональности ткани. В качестве одними из препаратов первого выбора являются глюкокортикоиды. Глюкокортикоиды, обычно используются для облегчения воспаления и боли при тендинопатии. Однако глюкокортикоидный разрыв сухожилий очень распространен в клинической практике. Учеными было показано, что дексаметазон истощает пул стволовых клеток и приводит к образованию нетканозных тканей, которые делают сухожилие подверженным разрыву [188]. В качестве альтернативного варианта лечения, в последние годы, используется терапия стволовыми клетками. Некоторые исследования показали, что лечение мультипотентными мезенхимными стволовыми клетками (ММСК) привело к улучшению организации волокон, уменьшилось воспалительный инфильтрат, улучшение типа коллагена в травме [42]. Имплантация аллогенных (клеток донора) ММСК также указывает на отсутствие вызванного воспаления. Ультрасонографические исследования были использованы для выявления благоприятных результатов инъекций ММСК у спортивных лошадей. Известно, что эффективность трансплантации зависит от способа введения ММСК, лучшие результаты были показаны при интралезиональной инъекции.

Патологии суставов у лошадей

11Как и в медицине, дегенеративное заболевание суставов — это широко распространенная проблема в ветеринарной медицине, в том числе у лошадей. Данное заболевание начинается с травмы или патологии в мягких тканях, субхондральной кости, суставном хряще или с сочетанием всех факторов. Первоначальный триггер приводит к прогрессирующей деградации суставного хряща вместе с изменениями в кости и окружающих его мягких тканях [112]. Какова бы ни была первичная причина, воспаления сустава, синовит является важным усугубляющим фактором или медиатором развития дегенеративного процесса в суставах. Синовит приводит к выработке провоспалительных цитокинов и матрикс-деградирующих ферментов, способствующих развитию болезни [113, 158]. Кроме того, синовит является причиной боли и выпота в суставах, что вызывает (микро) нестабильность суставов. Приблизительно 25% лошадей страдают от одной из стадии дегенеративного заболевания суставов, будь то ранняя стадия, в основном характеризующаяся воспалительным компонентом и измененным метаболизмом хряща, или более хроническая стадия, характеризующаяся изменениями в костях с перемежающимися воспалительными вспышками и сильное разрушение хряща [20]. В настоящее время как в медицине, так и в ветеринарии существуют различные методы лечения и облегчающие боль и повышающие комфорт пациента. Подобно человеческой медицине, наиболее часто используемые в лошадиной практике лекарственные средства для воспаления суставов на ранней стадии представляют собой нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), кортикостероиды, глюкозамин, сульфат хондроитина и гиалуроновую кислоту [68, 107, 123]. НПВС умеренно уменьшают боль и воспаление, связанные с дегенеративным процессом в суставах. Однако они требуют ежедневного введения, а осложнения на желудочно-кишечном тракте и мочевыделительной системе являются хорошо известными побочными эффектами [36, 68]. Кортикостероиды эффективно уменьшают воспаление и боль, но часто их необходимо вводить многократно для поддержания их эффекта. Кроме того, некоторыми специалистами применение кортикостероидов иногда оспариваются, так как они потенциально оказывают негативное влияние на уже нарушенный метаболизм хряща [36, 166]. Кроме того, они наиболее эффективны при сильном воспалительном компоненте и меньше, когда основной проблемой является деградация тканей. Так же есть данные, что гиалуроновая кислота уменьшает воспаление, особенно при внутривенном введении. Однако при внутрисуставном введении этот эффект гораздо менее выражен и, как сообщается, может вызывать острые воспалительные реакции [36]. Из-за этого гиалуроновая кислота часто комбинируется на практике с кортикостероидоми, для внутрисуставного введения. Недавнее исследования внутрисуставного применения гиалуроновой кислоты, не выявили преимуществ использования гиалуроновой кислоты в сочетании с триамцинолоном по сравнению с одним только триамцинолоном [41]. Глюкозамин и хондроитинсульфат доступны в качестве нутрицевтиков и популярны в конской практике. Однако, поскольку нутрицевтики не регламентированы, они не проходят стандартных испытаний на безопасность и эффективность, и часто отсутствует информация об их биодоступности при пероральном приеме [36, 107]. Таким образом, в настоящее время большинство существующих методов лечения направлены на уменьшение симптомов дегенеративных заболеваний суставов, а не на предотвращение дальнейшей деградации. В поисках альтернатив лечения, изучались клеточные методы лечения из-за их биологической природы и регенеративного потенциала [19, 61, 176]. Действительно, есть признаки того, что внутрисуставное применение мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток (ММСК) улучшает заживление хряща [14, 20, 61, 177]. Кроме того, наблюдения in vitro (в лаборатории) показали, что хондрогенные индуцированные ММСК продуцируют специфические для хряща вещества, такие как аггрекан, гликозаминогликаны и коллаген типа II, которые способствуют восстановлению хряща [5, 14, 19, 153, 154, 155]. Классическая гипотеза о том, что ММСК мигрируют в место повреждения, интегрируются в ткани и дифференцируются в функциональные клетки, постепенно отбрасывается. В настоящее время делается вывод, что ММСК регенерируют поврежденную ткань с помощью паракринных сигналов, межклеточного контакта через нанотрубки, слияния клеток или секреции внеклеточных везикул. Эти механизмы считаются ответственными за противовоспалительный и ангиогенный эффект, который ММСК проявляют при определенных обстоятельствах, а также за причину, по которой они могут стимулировать локальное выживание и пролиферацию клеток [82, 115]. Таким образом, терапия на основе ММСК потенциально может обеспечить более долговременное решение для дегенеративного заболевания суставов, поскольку они могут стимулировать локальное восстановление хряща и, таким образом, замедлять или даже полностью изменять процесс заболевания. В литературных данных сообщается наличие от 76% до 86% лошадей, которые смогли вернуться к работе или предыдущим спортивным достижениям после клеточной регенеративной терапии ММСК. Исследования ветеринарных пациентов с использованием аутологичных (клеток хозяина) или аллогенных (клеток донора) ММСК. Эти исследования сообщают о безопасности и эффективности лечения стволовыми клетками на основе среднего количества животных [18 20, 59].

Ламинит

afae68c46095Ламинит - это изнурительное заболевание стопы у копытных, характеризуется патологическими изменениями сложных пластинчатых структур, которые поддерживают аппендикулярный скелет в копыте. Ламинит - это многофакторная болезнь, которая включает в себя нарушение сосудистого, гематологического и воспалительного гомеостаза стопы. Интересно, что патогенез заболевания напоминает то, что наблюдается при метаболических синдромах и вызванной сепсисом недостаточности органов у людей и животных [3]. Большое разнообразие патологических состояний может привести к возникновению данного заболевания. Ламинит может быть следствием основного заболевания, такого как абдоминальная хирургия, желудочно-кишечные заболевания и пневмония или любое другое заболевание, вызывающее сепсис. Более того, было отмечено, что он также может возникать из-за не септической эндотоксемией [49, 119]. Термин «синдром системного воспалительного ответа» иногда используется для описания состояния, при котором у животного возникает системная реакция, вызывающая ламинит, в ответ на местное воспаление [49]. Кроме того, привести к ламиниту могут метаболические синдромы, такие как резистентность к инсулину и дисметаболизм кортикостероидов. Наиболее часто встречающаяся форма ламинита, связана с чрезмерным потреблением углеводов у лошадей на свободном пастбище [49, 86, 119]. Острые формы ламинита вызывают хромоту и боль; лошадь не хочет двигаться или вообще не двигается. Никаких четких изменений не видно на рентгенограммах. При хроническом ламините компоненты пластинки отделяются: хроническая форма характеризуется явным повреждением базальной мембраны дермы, так что структура разрушается. В этой форме возможными событиями являются вращение третьей фаланги или иногда опускание, когда фаланга, которая больше не прикреплена к стенке копыта, движется вниз, нанося серьезный повреждения подошве [54, 133]. Каковы бы ни были триггерные факторы, ведущие к заболеванию, молекулярные и клеточные процессы, которые играют ключевую роль в патогенезе как острого, так и хронического ламинита, включают высвобождение цитокинов и провоспалительных медиаторов, индукцию и активацию металлопротеиназ и деградацию базальной мембраны. В ходе развития ламинита ишемическое повреждение ламинарных тканей постепенно нарушает нормальную васкуляризацию стопы. При этом, наблюдается гипоксия-реперфузионное повреждение, нестабильность эндотелия и отек тканей, что приводит к ухудшению базальной мембраны, а также к сдавливанию и разрушению сосудов. Хроническая фаза ламинита характеризуется неадекватным регенеративным ответом с ламинарным воспалением, нейтрофильной инфильтрацией и активацией стромальных клеток [3]. На сегодняшний день знания о механизмах патогенеза, участвующих в возникновении и прогрессировании ламинарной недостаточности, в основном неполны, что имеет очевидные последствия как для профилактики, так и для терапии, которую можно применять [49, 86, 133]. Острый ламинит, часто связан с множеством первичных заболеваний, часто является локальным результатом системного воспалительного синдрома, когда метаболическая дисфункция, эндотелиальные и сосудистые изменения и деградация базальной мембраны приводят к ламинарному нарушению. Ослабление сосудов наблюдается как в острой, так и в хронической фазе, когда отек эндотелиальных клеток, накопление эритроцитов, а также экстравазация и инфильтрация лейкоцитов сопровождаются отеком и продуцированием провоспалительных цитокинов и биоактивных молекул [11, 86, 156]. Также наблюдалось локальное повышение уровня мРНК интерлейкина-1b (IL-1b), интерлейкина-8 (IL-8), интерлейкина-6 (IL-6) и циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2), в то время как Транскрипция гена воспалительного интерлейкина 10 (IL-10) подавляется. Интересно, что гены Matrix-Metalloproteinases-2 (MMP-2) и Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9), которые ответственны за деградацию внеклеточного матрикса и, следовательно, нарушение базальной мембраны, активируются [13]. Кроме того, в лёгких и печени наблюдается увеличение экспрессии гена фактора некроза опухоли α (TNFα), интерлейкина-6 (IL-6), интерлейкина-8 (IL-8) и интерлейкина-1 β (IL-1 β), что указывает на системное увеличение воспалительного статуса животного. Воспалительные медиаторы могут активировать процессы, которые, как известно, повреждают пластинчатый интерфейс, продуцируя, например, ММР-9 и ММР-2 [157]. Примечательно, что было высказано предположение, что молекулярные и клеточные пути, которые приводят к ламинарной недостаточности, аналогичны тем, которые наблюдаются при септической и / или токсической недостаточности органов на моделях человека и животных. Известно, что мультипотентные мезенхимные стволовые клетки (ММСК), используются в качестве терапевтического средства, способного контролировать несколько стадий недостаточности органов, защищая ткани и органы от воспалительного повреждения. ММСК продемонстрировали защитные эффекты против поражений тканей на моделях острого повреждения легких, острого респираторного дистресс-синдрома, острой печеночной и почечной недостаточности и острых черепно-мозговых травм [111, 118]. ММСК обладают иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами, оказывают антиоксидантное действие, защищая от гипоксии / реперфузионного повреждения, сохраняют целостность эндотелия и способствуют ангиогенезу [3]. Хотя молекулярные механизмы четко не определены, было продемонстрировано, как in vitro (в пробирке), так и на животных моделях, что ММСК могут продуцировать и секретировать биоактивные молекулы, включая антагонисты рецептора интерлейкина-1 (IL1-Ra, IRAPs), фактор, полученный из стромальных клеток -1 (SDF-1), ген 6, индуцируемый фактором некроза опухоли (TSG-6), и станниокальцин-1 (STC-1), которые участвуют в этих защитных действиях [111, 118]. Клинические исследования лошадей с ламинитом показали нормализацию общего состояния. После клеточной терапии лошади возвращаются к нормальному качеству жизни, а некоторые из них к прежнему уровню активности. Эти результаты можно считать очень важными, особенно для животных, не используемых в спорте, где основной целью является восстановление качества жизни [3, 110].