Проблемы клеточной кардиомиопластики: результаты проведенных исследований

Результаты проведенных исследований не позволяют определить одно­значно преимущественную эффективность восстановления функции миокарда. Подтверждением этому служит работа Sakai et al. (1999). Авторы трансплантиро­вали в миокард три типа клеток: фетальные кардиомиоциты, фибробласты, глад­комышечные клетки. Пересаженные фибробласты способствовали формированию самого толстого рубца, тем самым оказывали наиболее выраженное влияние на процесс ремоделирования левого желудочка, но функцию сердца улучшали незна­чительно.

Жесткость новообразованного фиброзного рубца может впоследствии уменьшить диастолическое наполнение левого желудочка. Более выраженный при­рост функциональных показателей был отмечен после пересадки кардиомиоцитов и гладкомышечных клеток. Причем кардиомиоциты более значимо улучшали функцию миокарда, чем гладкомышечные клетки. Возможно, выявленные разли­чия связаны с потенциальной возможностью активного сокращения и расслабле­ния пересаженных кардиомиоцитов. В то же время гладкомышечные клетки ве­дут себя пассивно при сокращениях миокарда.

После пересадки клеток в миокард наблюдались структурные перестройки в мышце сердца. Так, введенные в миокард клетки выделяют различные биоактив­ные вещества: ростовые факторы, цитокины и др. Особенно активны в этом отно­шении стволовые, в том числе и фетальные, клетки. Основные эффекты от их им­плантации выражаются в мощной индукции репаративных процессов в месте по­вреждения. В свою очередь микроокружение, в которое попадают введенные клет­ки, также оказывает влияние на их развитие. Так, мезеихимальные стволовые клетки под влия­нием микроокружения развиваются в фенотип кардиомиоцитов, однако механиз­мы этой трансформации остаются неустановленными.

Эмбриональные миоциты в культуре могут трансформироваться в фенотип волокон Пуркинье в ответ на паракринный сигнал. Такому превращению способ­ствовал эндотелин после добавления его в культуральную среду. Кроме того, эндотелиоциты выделяют другие биоактивные вещества (окись азота, натрийуретические пептиды, ростовые факторы и др.), которые в культуре взрослых кардио­миоцитов стимулируют синтез белка, индуцируют миофибриллогенез.
Фетальные кардиомиоциты и гладкомышечные элементы стимулируют ангио­генез, который развивается в толще и вокруг трансплантата. Около привитых клеток-сателлитов кровеносных сосудов было замечено очень немного.

Трансплантированные клетки оказывают значительное влияние на ремоделирование миокарда после инфаркта. По многочисленным данным, улучшаются эла­стические свойства рубца. Он становится менее ригидным. Усиливается кровена­полнение левого желудочка в диастоле. Снижается интенсивность рубцевания. Трансплантированные клетки также предупреждали дилатацию левого желудоч­ка. Однако ни в одном исследовании не было доказано, что пересаженные клетки замещают собой рубцовую ткань.

Как правило, трансплантированные клетки фор­мировали устойчивые ростки новообразованной ткани, которая интегрировалась с миокардом хозяина в различной степени. При этом наблюдали островки, окру­женные рубцовой тканью, или появление щелевых контактов донорских клеток с миокардом реципиента, но активное участие в систоле сократительных по морфо­логическим критериям донорских клеток однозначно не доказано. Отмечается лишь достоверное улучшение систолических показателей. Для активного участия пересаженных клеток в систоле левого желудочка необходимо соблюдать несколь­ко условий.

Во-первых, клетки должны содержать сократительные структуры.

Во-вторых, между клетками должны присутствовать вставочные диски со щелевыми контактами для проведения потенциалов возбуждения к пересаженным клеткам от кардиомиоцитов хозяина.

В-третьих, должна отсутствовать реакция отторже­ния.

В-четвертых, пересаженные клетки должны способствовать репарации по­врежденного участка, то есть замещать соединительную ткань и формировать пол­ноценную мышечную архитектонику.

Основой слаженной работы миокарда является волоконная геометрия сердеч­ной мышцы. В то же время мышечные волокна пересаженных клеток располага­лись вдоль короткой (поперечной) оси сердца, повторяя ориентацию, формируе­мую фибробластами и коллагеновыми волокнами в процессе рубцевания. Пред­полагается, что такой тип ориентации возникает под влиянием механической рав­нодействующей, влияние которой аналогично ориентирует незакрепленные вве­денные клетки, хотя в работе Matsushita et al. (1999) указывается на парал­лельное расположение трансплантированных кардиомиоцитов и клеток миокар­да реципиента.

Следует отметить, что при инъекционном введении клеток определенная часть их (иногда существенная) гибнет от ишемии, поскольку в месте инъекции нет должного уровня васкуляризации, который формируется позже. Так, например, после пересадки изогеииых кардиомиоцитов новорожденных крысят в криоповрежденный крысиный миокард через 18 часов погибало примерно 45 % Транспланти­руемых клеток. Пул оставшихся клеток в динамике нарастал довольно медленно, если вводилось 3-10 млн клеток, а при пересадке 10-25 млн кардиомиоцитов их количество в последующем не увеличивалось.

Считается, что причиной этому слу­жит тепловой шок пересаженного материала. Во избежание данного эффек­та культура миобластов подвергалась своеобразной «тренировке» перед трансплан­тацией путем воздействия высоких температур и гипоксии. После пересадки в сердце реципиента такие клетки были более жизнеспособными.

Несмотря на все сложности проблемы и ряд нерешенных вопросов, отсутствие теории механизмов ремоделирующего действия трансплантированных клеток, исследователи считают, что В результате клеточной терапии можно достичь сле­дующего:

1) предупреждения развития постинфарктной аневризмы;
2) ускорения процессов ремоделирования левого желудочка;
3) предотвращения распростране­ния очага некроза;
4) улучшения диастолических свойств миокарда;
5) улучше­ния нагнетательной функции сердца.

Клинические исследования необходимо проводить параллельно с эксперимен­тальными работами. На основе их анализа изучаются условия заживления ран, отрабатываются оптимальные методы введения клеток в интересующую область сердца, накопления необходимой концепции клеток различными способами, ос­нованными на применении катетера.

Кроме того, управляемое катетером направление клеток к сердцу человека имеет большие преимущества в восстановлении поврежденного миокарда, так как практически безопасно проводится под местной анестезией во время обычной катетеризации. Процедура кратковременная (занимает от 20 до 40 минут), позволя­ет вводить достаточное количество клеток костного мозга как очищенных, так и неочищенных из пунктата костного мозга. Это дает явные преимущества стволо­вым клеткам по сравнению с трансплантацией сердца либо терапевтическими методами лечения инфаркта.

Экспериментальные исследования необходимы для определения наиболее оп­тимального типа клеток костного мозга, пригодного для имплантации в зону ин­фаркта:

1. либо все мононуклеарные клетки костного мозга, либо отдельные группы, такие, например, как CD34+ или CD34″, CD45″ или АС133+-клетки;
2. анализа дифференциации клеток костного мозга в мышечные клетки, их вклада в процессы восстановления при различных заболеваниях сердца;
3. поражения сердца могут иметь мультифакториальную причину, включая инфаркт миокарда, миокардиты, кардиомиоиатии, сердечные нарушения из-за высокого давления или перегрузок.

Поэтому остается неясным, будет ли иметь терапевтический эффект во всех случаях введение одних и тех же типов стволо­вых клеток. Следует отметить, что восстановление органа стволовыми клетками в основе своей имеет единый биологический механизм. Перед исследователями стоит за­дача — найти наиболее практичный и специфический путь лечебного примене­ния стволовых клеток для каждого конкретного заболевания.

В последнее время, кроме фармакотерапии, лечение обширной сердечной не­достаточности основывается и на применении нетерапевтических мероприятий.
Все они направлены на то, чтоб:

1. не загружать сердце;

2. гармонизировать электри­ческий и механический показатели систолы и диастолы (вентрикулярная син­хронизация);

3. восстанавливать геометрию желудочков за счет уменьшения его раз­меров (миокардиальная резекция левого желудочка);

4. избавлять от митральной недостаточности.

Все эти меры имеют клиническое ограничение, что подтверждает необходимость поиска альтернативных лечебных мероприятий. В этом плане необходимо применение стволовых клеток для восстановления по­врежденных тканей. Возможно, что комбинация различных лечебных подходов, например, ресинхронизация желудочков вместе с восстановлением миокарда ство­ловыми клетками, дает наиболее оптимальный эффект.

Таким образом, терапия с помощью стволовых клеток — новое направление в лечении заболеваний сердца. Клинические испытания показали возможность кле­точной терапии острого инфаркта миокарда и у людей. Однако многие вопросы все еще остаются нерешенными как в экспериментальной, так и в клинической кардиологии.

Основные клинические проблемы можно сгруппировать следую­щим образом:

1. увеличение времени выживания пересаженных стволовых клеток в тканях реципиентов;
2. способность стволовых клеток к дифференцировке в миокардиоциты;
3. возможность пересаженных стволовых клеток находить свои оптимальные миокардиальные «ниши»;
4. оптимальное развитие сосудов в окружающих пересаженных клетках гипоперфузионных тканей;
5. способность окружающих тканей реципиента создавать оптимальные усло­вия для зависимой от окружения дифференцировки пересаженных клеток;
6. определение трансплантированных клеток с помощью специфических мар­керов;
7. оптимальный временной интервал введения стволовых клеток при сердечно-сосудистых заболеваниях;
8. аритмогенный потенциал имплантированных клеток;
9. адекватные методы определения специфических признаков клеток-предшественников, на основании чего можно было бы оценивать терапевтический эф­фект трансплантированных клеток;
10. развитие безопасной и воспроизводимой технологии, базирующейся на доставке с помощью катетеров, накопления стволовых клеток с целью восстанов­ления структуры и функции сердечной мышцы.

Все исследования в области клеточной терапии направлены на выяснение ис­тинной терапевтической значимости стволовых клеток в регенерации тканей и функции больного сердца.