Закрыть
Вход
facebook youtube instagram
instagram youtube facebook

Стволовые клетки и белковые функции кожи. Чего боится пациент, к чему стремится доктор

02.04.2021
288
9 мин на прочтение
Глаголева Екатерина Николаевна
Все, что надо знать о стволовых клетках в косметологии сегодня, в одной редакционной статье под руководством главного редактора Портала

Несколько недель назад, когда мы с моим невероятным другом и соавтором Стасей Золотовой задумали цикл статей о положении стволовых клеток в современной косметологии, я сделала один деловой звонок, который начался так:

– Добрый день. Меня зовут Екатерина Глаголева, я президент Ассоциации регенеративной эстетической медицины в России.
– Добрый день. Опять «косметички» что-то новое придумали.

Разговор, начатый в стиле Жванецкого, был обречен на успех. Мы с собеседником быстро нашли общий язык, но я задумалась. Действительно, с 2008 года «косметички» – они же врачи эстетической медицины, косметологи, дерматологи, пластические хирурги, стоматологи, неврологи, гинекологи и психотерапевты, – борясь за внешнюю и внутреннюю красоту своих пациентов и опираясь на достижения инженеров, биохимиков, технологов, генетиков и разработчиков новых ингредиентов и активных веществ, смогли далеко продвинуться в лечении серьезных нозологий и улучшении качества жизни.

Так почему же во многих отраслях медицины мы до сих пор слышим это умильно-пренебрежительное: «Опять со своими сенсациями?»

Мне просто нравится, как выглядят эти клетки. Эпителиальные ткани, нейронные связи в коже – это просто потрясающее зрелище

Такие слова Я-Чи Сю, руководителя Гарвардской лаборатории, одной из передовых в исследованиях аутологичных методов, могут стать достойным ответом. Цель исследования доцента кафедры стволовых клеток и регенеративной биологии и ее команды – выяснить, как взаимодействуют стволовые клетки между собой, вплетаясь в регенеративные процессы. И выбрала биолог для этого именно кожу. Почему?

Стволовые клетки и белковые функции кожи

Многообразие

Кожа содержит самые разные типы клеток, в том числе несколько популяций стволовых клеток, ответственных за обновление различных тканей – эпидермиса, волосяного фолликула и меланоцита. На поведение этих стволовых клеток сильно влияют соседние с ними ткани: нервные, иммунные клетки, мышцы, кровеносные сосуды, дермальные фибробласты... Кожа регулярно подвергается различным повреждениям, включая травмы и инфекции, и дает нам уникальную возможность сравнить межклеточные взаимодействия во время гомеостаза и восстановления повреждений. То, что мы узнаем, может помочь в поисках способов манипулирования стволовыми клетками при разных патологических состояниях, например выпадении волос, вызванном химиотерапией, хронических незаживающих ранах и ожогах

Отзывчивость

Именно в современной косметологии и дерматологии обнаружилось огромное количество точек приложения теоретических знаний к практическим. В настоящее время ведутся научные разработки и публикуются исследования в нескольких направлениях, среди самых перспективных выделяют:

  • использование аутологичной плазмы (всех ее фракций);
  • применение аутологичных фибробластов;
  • экзосомы;
  • стволовые клетки.

Что к чему, или Какое во всем этом прикладное значение

Стволовые клетки

Исследование Nowacki et al. 2020 года показало, что в клинической практике предпочтительны мезенхимальные стволовые клетки (МСК)2. В отличие от эмбриональных стволовых клеток или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, они доступны, способны дифференцировать на многие типы клеток и не собирают вокруг себя такого количества этических вопросов3.

Самой популярной разновидностью МСК являются стволовые клетки, полученные из адипоцитов. Это плюрипотентные клетки стромальной васкулярной фракции жировой ткани, со способностью дифференцироваться в мезодерму, эктодерму и энтодерму4, обладают регенерирующими и ранозаживляющими свойствами5.

Еще один источник стволовых клеток – амниотическая жидкость, пуповинная кровь и желе Уортона, обладающие большей пролиферативностью и потенциалом дифференциации по сравнению с адипоцитами. Однако с некоторыми из них есть сложности в работе.

Как описали Kluth et al., неонатальные стромальные клетки из пуповинной крови являются многообещающей альтернативой МСК. Это популяции клеток с более высоким потенциалом дифференцировки и пролиферации, которые могут представлять потенциальный интерес для клинического применения в регенеративной медицине6, однако пока не найден маркер, который позволит проспективно изолировать популяции этих клеток непосредственно из пуповинной крови7.

Журнал Nature в 2020 году опубликовал подробную статью с описанием всех возможностей применения ткани пуповины как неограниченного источника мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток в различных областях регенеративной медицины и тканевой инженерии8.

В 2015 году Kalaszczynska et al. представили подобный обзор преимуществ желе Уортона. Доказательства, собранные биологами, показали, что эти клетки обладают терапевтическими свойствами. Получение этих клеток достаточно просто, не имеет побочных эффектов, связанных со сбором взрослых стволовых клеток из костного мозга или жировой ткани. При этом скорость их распространения, иммунный статус, отсутствие этических проблем, неопухолевые свойства делают их идеальными как для аутологичного, так и для аллогенного (донорского) использования в регенеративной медицине9.

Аутологичная плазма

В эту категорию обычно относят плазму крови, обогащенную тромбоцитами (PRP, ПРП-терапия), и богатый тромбоцитами фибрин (PRF), содержащие трансформирующий фактор роста и VEGF10.

В первую очередь они отличаются методом забора, скоростью роста высвобожденного фактора и способом активации формирования сгустка.

Исследованиями сочетанных методов тромбоцитарной терапии и стволовых клеток из жировой ткани активно занимаются азиатские ученые. В одном исследовании 2018 года команда Liang et al. показала, что PRF увеличивал дифференциацию стволовых клеток, полученных из наножира11, и улучшил показатели эстетической коррекции лица. В другом исследовании 2016 года Stessuk et al. продемонстрировали, что культивируемые PRP обладали стимулирующим действием на распространение и миграцию кожных фибробластов и кератиноцитов12.

Аутологичные фибробласты

Мезенхимальные клетки, которые синтезируют коллаген и гликозаминогликаны и участвуют в репарации кожи13. Это наиболее разработанная клеточная культура, которая уже представлена в клинической практике (например, лаборатории Fibrocell Technologies, США; Therapy компании Isolagen, Inc, США и многие другие).

В России этим направлением занимается лаборатория, возглавляемая врачом-биофизиком, к. б. н., экспертом «Сколково» Вадимом Зориным. Его команда обнаружила клетки группы МСК с высокой регенеративной способностью, которые способны дифференцироваться, например, в миобласты. А получают их забором биоптата десны. Ткань легкодоступна, клетки легко размножаются, а процедура мало инвазивна (раневой дефект быстро заживает без образования рубца)14.

Аутологичные культивированные фибробласты могут вводиться и в дерму пациента. Проведенные исследования показали, что эффект заполнения носогубных складок сохранялся до 48 месяцев, а в некоторых публикациях коррекция назоюгальной борозды отмечалась уже после первой процедуры15.

Экзосомы

В популярной литературе можно встретить их описание как «межклеточной почты». Это микроскопические мембранные пузырьки, или внеклеточные везикулы, которые передают сигналы между клетками и играют важную роль во многих областях биологии, а еще их можно использовать в лечении. Под влиянием этих сигналов клетка может менять свои биологические свойства, например, сигналинг потенциально может влиять на ускорение или торможение регенерации.

В 2007 году H. Valadi с соавт. обнаружил, что экзосомы могут переносить нуклеиновые кислоты, а уже в 2013 году Джеймс Ротман, Рэнди Шекман и Томас Зюдоф получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие везикулярного транспорта. Было обнаружено, что экзосомы могут нести в себе самые разные составляющие, такие как белки, липиды, мРНК, микроРНК, малые интерферирующие РНК и ДНК16.

Экзосомы – это новый шаг в развитии способов доставки лекарственных средств, а значит, в перспективе и космецевтических составов. Они выигрывают перед липосомами и полимерными наночастицами благодаря длительному периоду полураспада, который обеспечивает их стабильность, и биосовместимости, неиммуногенности и потенциально контролируемой адресной доставке.

Стволовые клетки и белковые функции кожи

Безопасность

Здесь сломает копья не одно поколение ученых. Как только звучат слова «регенерация» и «репарация», у одних перед глазами встает картина заживления пораненного пальца, у других – как отрастает хвост у 35-летней красотки, которая занималась глупостями. Оставим мракобесие, что говорят нам великие ученые.

В 2019 году Prakoeswa et al. провели 8-недельное испытание 48 женщин с фотостарением кожи. С помощью микроигл им вводились стволовые клетки амниотической мембраны либо комбинированный физраствор17. Участки кожи, обработанные AMSC-CM, имели значительные улучшения клинических показателей пор и выраженность морщин, но без улучшения тона кожи.

В другом испытании 2014 года изучались кондиционированные среды с эндотелиальными клетками-предшественниками, полученными из эмбриональных стволовых клеток человека18. Двадцать пять женщин от 41 до 64 лет после пяти сеансов микронидлинга отметили уменьшение пигментации и морщин по сравнению с контролем.

Испытания на мышиных моделях также продемонстрировали увеличение толщины дермы, плотности коллагена, количества фибробластов после введения стволовых клеток19.

Подробный обзор представлен в ряде статей20.

Rohrich et al. сообщили, что из 174 опубликованных случаев пациентов, получавших ASC, и 121 пациента, включенного в клинические испытания в литературе по пластической хирургии, не было отмечено серьезных побочных эффектов21. Хотя это обнадеживает, важно, чтобы врачи действовали осторожно. Стандартные протоколы использования клеток все еще разрабатываются.

Возможности регенеративной эстетической медицины

  1. Замедление дегенерации кожи за счет увеличения выработки волокон коллагена и эластина22. Ремоделирование коллагена. Цитокины и факторы роста могут влиять на ремоделирование коллагена I и III типов за счет своего воздействия на дермальные фибробласты в комплексе с лазерным воздействием.
  2. Общий омолаживающий эффект. В одном из исследований утверждалось, что ASC сводят к минимуму появление морщин, вызванных УФ-В, у мышей за счет активации дермальных фибробластов секретируемыми факторами23.
  3. Терапия ранозаживления и рубцов. ASC способны напрямую или через паракринный механизм регулировать и координировать протекание воспалительных реакций, включая неоангиогенез и иммуномодуляцию за счет ускоренного заживления без чрезмерного фиброза24. Более того, было показано, что ASC экспрессируют различные факторы роста, в том числе трансформирующий фактор роста бета 1, инсулиноподобный фактор роста и фактор роста эндотелия сосудов, которые необходимы для процесса реваскуляризации и заживления25.
  4. Реконструкция груди. Аутологичный липотрансфер основан на удалении жировой ткани из одной области тела с последующим центрифугированием, разделением активных компонентов и последующей их пересадкой26.
  5. Лечение алопеции. Выпадение волос вызвано аберрантной цикличностью волосяных фолликулов и изменениями их морфологии. Современные стромальные сосудистые клетки из жировой ткани (ADSVC) являются альтернативой терапевтическим решениям27.
  6. Исследования показывают, что терапия стволовыми клетками способна облегчать течение разных дерматологических заболеваний, включая псориаз, системную склеродермию, ожоги и буллезный эпидермолиз28.

Таблица 1. Аутологичные методы в дерматологии29

Методика

Показания

Аутологичные сабституты кожи Клеточные Пересадка аутологичного жира Контуринг лица, увеличение губ, омоложение лица, рубцы на лице, включая шрамы постакне, увеличение объема полового члена, увеличение влагалища, атрофические состояния, такие как синдром Парри-Ромберга, липодистрофия
Аутологичные кератиноциты Ожоги
Аутологичные дермальные фибробласты из кожных сосочков Мужская андрогенная алопеция, выпадение волос по женскому типу
Аутологичные человеческие фибробласты Морщины, складки, постакне
Репигментационная клеточная терапия Культурная суспензия эпидермальных клеток Витилиго, депигментный невус, гало-невус, пиебальдизм, послеожоговая лейкодермия, химическая лейкодермия
Трансплантация культивированных чистых меланоцитов
Графтинг культивированных эпидермальных меланоцитов
Репигментационная тканевая терапия Миниграфтинг
Всасывающий блистерный графтинг
Сплит- и фул-графтинг
Аутологичная сыворотка Аллергия, атопический дерматит, иммунодефицит, сосудистые заболевания, хроническая крапивница
Аутологичная плазма Терапевтическое применение: очаговая алопеция, андрогенетическая алопеция, улучшение качества волос, липодерматосклероз.
Косметологическое применение: омоложение кожи, коррекция морщин, рубцы от угревой сыпи, растяжки, темные круги под глазами
Аутологичная терапия стволовыми клетками Лечение на основе мезенхимальных стволовых клеток Заживление ран, красная волчанка, болезнь Крона, терапия рака
Лечение на основе стволовых клеток волосяного фолликула
Аутологичная иммунотерапия Иммунотерапия на основе дендритных клеток Злокачественная меланома, кожная Т-клеточная лимфома
Адаптивный перенос Т-клеток Метастазирующая меланома
Аутоимплантационная терапия Вирусные бородавки

Вместо выводов

Люди продолжат летать в космос, биологи продолжат делать открытия, врачи буду интегрировать их в свою докторскую деятельность. Над всем этим всегда будет легкий флёр страха. Знают ли они, что делают? Ответ покажет наука… и жизнь.

Источники:

  1. https://hscrb.harvard.edu/news/beauty-skin-deep
  2. Nowacki M, Kloskowski T, Pietkun K, et al. The use of stem cells in aesthetic dermatology and plastic surgery procedures. A compact review of experimental and clinical applications. Postepy Dermatol Alergol 2017;34(6):526–34.
  3. Старцева О.И., Мельников Д.В., Захаренко А.С., Кириллова К.А., Иванов С.И., Пищикова Е.Д., Даштоян Г.Э. Мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани: современный взгляд, актуальность и перспективы применения в пластической хирургии // Research'n Practical Medicine Journal. 2016. №3.
  4. Zhu X, Du J, Liu G. The comparison of multilineage differentiation of bone marrow and adiposederived mesenchymal stem cells. Clin Lab 2012; 58(9–10):897–903; Brzoska M, Geiger H, Gauer S, et al. Epithelial differentiation of human adipose tissue-derived adult stem cells. Biochem Biophys Res Commun 2005; 330(1):142–50. 5.
  5. Conde-Green A, Marano AA, Lee ES, et al. Fat grafting and adipose-derived regenerative cells in burn wound healing and scarring: a systematic review of the literature. Plast Reconstr Surg 2016; 137(1):302–12.
  6. Harris DT. Umbilical cord tissue mesenchymal stem cells: characterization and clinical applications. Curr Stem Cell Res Ther. 2013 Sep;8(5):394-9. doi: 10.2174/1574888x11308050006. PMID: 23895058.
  7. Kluth SM, Radke TF, Kogler G. Potential application of cord blood-derived stromal cells in cellular therapy and regenerative medicine. J Blood Transfus 2012;2012:365182
  8. Mishra, S., Sevak, J.K., Das, A. et al. Umbilical cord tissue is a robust source for mesenchymal stem cells with enhanced myogenic differentiation potential compared to cord blood. Sci Rep 10, 18978 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-75102-9
  9. Kalaszczynska I, Ferdyn K. Wharton’s jelly derived mesenchymal stem cells: future of regenerative medicine? Recent findings and clinical significance. Biomed Res Int 2015;2015:430847.
  10. Marx RE, Carlson ER, Eichstaedt RM, et al. Plateletrich plasma: growth factor enhancement for bone grafts. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 1998;85(6):638–46; Choukroun J, Adda F, Schoeffer C, et al. PRF: an opportunity in perio-implantology. Implantodontie 2000;41:55–62; Barrientos S, Stojadinovic O, Golinko MS, et al. Growth factors and cytokines in wound healing. Wound Repair Regen 2008;16(5):585–601.
  11. Liang ZJ, Lu X, Li DQ, et al. Precise intradermal injection of nanofat-derived stromal cells combined with platelet-rich fibrin improves the efficacy of facial skin rejuvenation. Cell Physiol Biochem 2018;47(1):316–29.
  12. Stessuk T, Puzzi MB, Chaim EA, et al. Platelet-rich plasma (PRP) and adipose-derived mesenchymal stem cells: stimulatory effects on proliferation and migration of fibroblasts and keratinocytes in vitro. Arch Dermatol Res 2016;308(7):511–20.
  13. Thangapazham RL, Darling TN, Meyerle J. Alteration of skin properties with autologous dermal fibroblasts. Int J Mol Sci 2014;15(5):8407–27.
  14. Восстановить ткани с помощью клеток десны // Коммерсант Наука. 21.10.2020. URL: https://www.kommersant.ru/doc/4539042
  15. Weiss RA, Weiss MA, Beasley KL, et al. Autologous cultured fibroblast injection for facial contour deformities: a prospective, placebo-controlled, Phase III clinical trial. Dermatol Surg 2007;33(3): 263–8; Watson D, Keller GS, Lacombe V, et al. Autologous fibroblasts for treatment of facial rhytids and dermal depressions. A pilot study. Arch Facial Plast Surg 1999;1(3):165–70; Boss WK Jr, Usal H, Chernoff G, et al. Autologous cultured fibroblasts as cellular therapy in plastic surgery. Clin Plast Surg 2000;27(4):613–26.
  16. Самойлова Е.М., Кальсин В.А., Беспалова В.А., Девиченский В.М., Баклаушев В.П. Экзосомы: от биологии к клинике // Гены и клетки. 2017. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ekzosomy-ot-biologii-k-klinike.
  17. Prakoeswa CRS, Pratiwi FD, Herwanto N, Citrashanty I, Indramaya DM, Murtiastutik D, Sukanto H, Rantam FA (2019) The effects of amniotic membrane stem cell-conditioned medium on photoaging. J Dermatolog Treat 30(5):478–482.
  18. Lee HJ, Lee EG, Kang S, Sung JH, Chung HM, Kim DH (2014) Efficacy of microneedling plus human stem cell conditioned medium for skin rejuvenation: a randomized, controlled, blinded split-face study. Ann Dermatol 26(5):584–591.
  19. Wang JV, Schoenberg E, Zaya R, Rohrer T, Zachary CB, Saedi N (2019) The rise of stem cells in skin rejuvenation: a new frontier. Clin Dermatol (In Press)
  20. Wang JV, Schoenberg E, Rohrer T, Zachary CB, Saedi N. Stem cells in aesthetic dermatology: bioethical and professional obligations. Arch Dermatol Res. 2019 Dec;311(10):833-835. doi: 10.1007/s00403-019-01955-4. Epub 2019 Jul 18. PMID: 31321506; Boháč M, Csöbönyeiová M, Kupcová I, Zamborský R, Fedeleš J, Koller J. Stem cell regenerative potential for plastic and reconstructive surgery. Cell Tissue Bank. 2016 Dec;17(4):735-744. doi: 10.1007/s10561-016-9583-4. Epub 2016 Sep 7. PMID: 27604466; Pourang A, Rockwell H, Karimi K. New Frontiers in Skin Rejuvenation, Including Stem Cells and Autologous Therapies. Facial Plast Surg Clin North Am. 2020 Feb;28(1):101-117. doi: 10.1016/j.fsc.2019.09.009. PMID: 31779934.
  21. Gir P, Oni G, Brown SA, et al. Human adipose stem cells: current clinical applications. Plastic and reconstructive surgery. 2012;129:1277–1290.
  22. McArdle A, Senarath-Yapa K, Walmsley GG, et al. The role of stem cells in aesthetic surgery: fact or fiction?. Plast Reconstr Surg. 2014;134(2):193-200. doi:10.1097/PRS.0000000000000404
  23. Kim WS, Park BS, Park SH, et al. Antiwrinkle effect of adipose-derived stem cell: activation of dermal fibroblast by secretory factors. Journal of dermatological science. 2009;53:96–102
  24. Vojtassak J, Danisovic L, Kubes M, Bakos D, Jarabek L, Ulicna M et al. Autologous biograft and mesenchymal stem cells in treatment of the diabetic foot. Neuro Endocrinol Lett 2006; 27 (Suppl 2): 134–137.
  25. Zuk PA, Zhu M, Mizuno H, et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies. Tissue engineering. 2001;7:211–228
  26. Coleman SR, Saboeiro AP. Fat grafting to the breast revisited: safety and efficacy. Plast Reconstr Surg. 2007;119:775–785. discussion 786–777.
  27. Anderi R, Makdissy N, Azar A, Rizk F, Hamade A. Cellular therapy with human autologous adipose-derived adult cells of stromal vascular fraction for alopecia areata. Stem Cell Res Ther. 2018;9(1):141. Published 2018 May 15. doi:10.1186/s13287-018-0889-y
  28. Wang JV, Schoenberg E, Rohrer T, Zachary CB, Saedi N. Stem cells in aesthetic dermatology: bioethical and professional obligations. Arch Dermatol Res. 2019 Dec;311(10):833-835. doi: 10.1007/s00403-019-01955-4. Epub 2019 Jul 18. PMID: 31321506.
  29. Kumar S, Mahajan BB, Kaur S, Singh A. Autologous therapies in dermatology. J Clin Aesthet Dermatol. 2014;7(12):38-45.

Комментарии

(0) комментариев
Войти чтобы оставить комментарий