Морфологические и поведенческие эффекты трансплантации нейральных стволовых клеток: амфетаминовые пробы
Исследовались морфологические и поведенческие эффекты трансплантации нейральных стволовых клеток (линии МНР36), выделенных из гиппокампа 14-дневных эмбрионов. МЕ1Р36-клетки имплантировали над поврежденным полем СА1 гиппокампа. По данным гистологических исследований, трансплантированные клетки мигрировали в зону повреждения, восстанавливали структуру поля СА1 и дифференцировались в зрелые нервные и глиальные клетки, что приводило к восстановлению нарушенных когнитивных и поведенческих функций.
Аналогичные результаты получены при имплантации МНР36 в гиппокамп обезьян-мармозеток после цитотоксического повреждения поля СА1 гиппокампа, а также у крыс после цитотоксического повреждения холинэргических структур переднего мозга. Во всех случаях трансплантация клеток МНР36 сопровождалась восстановлением структуры и функций поврежденных образований мозга.
В ряде исследований проводили трансплантацию стволовых клеток при экспериментальной модели болезни Паркинсона. L. Studer et al. (1998) использовали клетки-предшественники, выделенные из вентрального отдела среднего мозга 12-дневных эмбрионов крыс. Они культивировали пролиферирующие клетки в бессывороточной среде, содержащей FGF2 в течение 1 недели. В последующем проводили роллерное культивирование нейросфер и дифференциацию клеток-предшественников в дофаминергические нейроны после удаления ростового фактора.
Такой подход позволял получать 30-кратное увеличение количества клеток. Амфетаминовые пробы показали, что клетки нейросфер, трансплантированные в стриатум крыс, компенсировали нарушения локомоторной активности животных, вызванные односторонним повреждением дофаминергических нейронов черной субстанции 6-гидроксидофамином.
В условиях экспериментальной модели Паркинсона проводилась трансплантация плюрипотентных клеток тератокарциномы человека в черную субстанцию и стриатум. Эти клетки активно пролиферировали, однако количество нейронов, экснрессируюгцих тирозингидроксилазу было недостаточным для восстановления функции нигростриарной системы.
При экспериментальном паркинсонизме у крыс для внутристриарной трансплантации использовали также мультипотентные генетически модифицированные стволовые клетки костного мозга крыс и человека (трансдукция генов, кодирующих тирозингидроксилазу и гуанозинтрифосфатцргклогидролазу — фермент, необходимый для выработки кофактора тирозингидроксилазы). Генетически модифицированные клетки синтезировали L-DOPA In vitro и при трансплантации в стриатум в значительной степени снижали уровень функциональных нарушений по результатам амфетаминовой пробы.
Для лечения экспериментального паркинсонизма крыс предложена стимуляция пролиферации, направленной миграции и дифференциации «покоящихся» стволовых клеток зрелого мозга. При одностороннем повреждении 6-гидроксидофамином дофаминергических нейронов черной субстанции и вентральной сегментальной области вводили в ипсилатеральный стриатум трансформирующий фактор роста (TGFa) через вживленную канюлю с помощью микроинжектора.
По данным гистологических исследований, в субвентрикулярной зоне стриатума и только на стороне повреждения активно пролиферируют стволовые клетки и генерируются нейрональные клетки-предшественники, которые мигрируют в область TGFa, где формируют зрелые нейроны.
Через 3-4 недели после операции в поведении животных наблюдали значительное улучшение локомоторной функции по показателям апоморфиновой вращательной пробы. Предполагается, что наблюдаемый эффект связан именно с TGFa, так как у больных паркинсонизмом незначительно повышается уровень эндогенного TGFa. Возможно, внутримозговая инфузия TGFa найдет клиническое применение в лечении паркинсонизма и других форм патологии центральной нервной системы.
Сделаны также попытки трансплантации клонированных нейральных клеток-предшественников человека крысам, у которых моделировали хорею Гентинтона. Большая часть трансплантированных клеток дифференцировалась и экспрессировала нейральные антигены, в том числе DARPP-32 — ингибитор фосфатазы, содержащийся в дофаминергических нейронах. Наблюдался дифференцированный рост аксонов этих нейронов в мозге реципиента без выраженной специфичности формирующихся связей.
Для трансплантации использовали также линейные нейральные постмитотические клетки тератокарциномы человека (NTera-2), которые дифференцировались под действием ретиноевой кислоты и были сходными по биохимическим показателям с нейронами стриатума. Клетки NTera-2 трансплантировали в стриатум крыс при его одностороннем повреждении хинолиновой кислотой. Крысам контрольной группы вводили ткань эмбрионального стриатума. При сравнении установлена равная степень восстановления нарушенных двигательных функций. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности генноинженерных технологий в создании клеток с заданными параметрами, необходимыми для клеточно-трансплантационной терапии заболеваний центральной нервной системы.