Использование клеточных технологий при лечении хронической ишемии нижних конечностей

Ишемия нижних конечностей (ИНК) — заболевание, обусловленное поражением сосудов нижних конечностей, брюшной аорты и подвздошных артерий (Смолянинов А.Б. и соавт., 2007; Ларионов П.М. и соавт., 2010). Выделяют ряд ведущих патогенетических механизмов ишемии: окклюзионный, кардиогенный, дистонический, извращенного кровотока. Окклюзионная ИНК является наиболее частым видом нарушения кровообращения нижних конечностей, а ишемия извращенного кровотока, напротив, отмечается редко и только в некоторых анатомических областях (ветви дуги аорты, чревно-брыжеечный анастомоз и др.). Существуют также смешанные, или сочетанные формы ишемии, объединяющие различные ее виды (Мишалов В.Г. и соавт., 2005).

Клинически данное заболевание может протекать как в острой, так и в хронической формах. В большинстве случаев причинами острой ИНК являются ишемическая болезнь сердца (60%), ревматоидные пороки сердца (30%) и аневризма грудной аорты (5%). К возникновению острой ишемии нижних конечностей также приводят травмы, инфекции, заболевания крови и медикаментозные интоксикации. Хроническое течение данного заболевания отмечается при облитерирующем атеросклерозе, эндартериите и тромбангиите (болезни Бюргера) (Мишалов В.Г. и соавт., 2005; Смолянинов А.Б. и соавт., 2007). У 70% больных, страдающих ИНК, наблюдаются тяжелые поражения сердца, у 25% в анамнезе инсульт, у 36% — артериальная гипертензия, у 16% — пневмосклероз, у 33% — нефросклероз (Мишалов В.Г. и соавт., 2005). Сахарный диабет, гиперхолестеринемия, курение повышают риск развития обструктивного поражения периферических сосудов, ведущего к возникновению хронической ИНК (Смолянинов А.Б. и соавт., 2007).

Распространенность хронической ИНК составляет в среднем 2–3%, при этом у лиц в возрасте >50 лет это заболевание диагностируют в 9–10% случаев, а у лиц старше 60 лет — 35–50% (Пашков В.Д., 2007; Баженов М.С., 2008). Количество людей с хронической ИНК продолжает увеличиваться, в ближайшие годы ожидается возрастание числа пациентов данной категории на 5–7% (Пашков В.Д., 2007).

Прогрессирование болезни приводит к развитию гангрены, ведущей к ампутации конечности. Частота ампутаций при сосудистой патологии как в Украине, так и за ее пределами достигает 59%, а показатель летальности доходит до 48%. Несмотря на проводимое консервативное лечение, болезнь в подавляющем большинстве случаев неуклонно прогрессирует. Выполнение реконструктивных операций дает шанс на спасение конечностей, но наличие тяжелых сопутствующих патологий, неоперабельное поражение дистального сосудистого русла, системность и распространенность заболевания делают невозможным их выполнение у 50–75% пациентов (Руднев Н.Е., 2003; Демидова О.А., 2006; Баженов М.С., 2008). Методы непрямой ревас­куляризации, по эффективности не усту­пающие классическим технологиям восстановления кровотока, являются альтернативой ампутации конечности в неоперабельной клинической ситуации. Механизм их действия основан на стойкой рефлекторной дилатации микрососудистого русла и стимуляции регионального кровообращения (Демидова О.А., 2006; Поляченко Ю.В. та співавт., 2011a).

В последние 30 лет целью многих исследований стало изучение способов нормализации кровообращения нижних конечностей путем стимуляции ангиогенеза (процесса развития капиллярной сети от уже существующих сосудов). Изучается возможность использования клеточных технологий для поиска новых методов экзогенной стимуляции ангиогенеза при помощи прогениторных стволовых клеток периферической крови, костного мозга, эмбриональной и жировой ткани (Поляченко Ю.В. та співавт., 2011б).

В 1997 г. впервые из фракции взрослых мононуклеарных клеток периферической крови была изолирована популяция предшественников эндотелиальных клеток, которые представляют собой пул клеток, участвующий в репарации эндотелия путем замещения поврежденных клеток, а также в неоваскуляризации ишемизированных тканей (Руда М.М. и соавт., 2007). Еще в 2002 г. в доклинических исследованиях установлено, что систематическая трансплантация эндотелиальных клеток-предшественников улучшает выживание конечности за счет увеличения кровяного потока в ишемизированной ткани (Kawamoto A. et al., 2002).

В 2005 г. описаны клинические исследования по трансплантации мононуклеарной фракции периферической крови группе пациентов с терминальной стадией ИНК на фоне диализной формы хронической почечной недостаточности, облитерирующего атеросклероза и сахарного диабета. Установлено положительное влияние подкожной имплантации аутологических стволовых клеток периферической крови, нормализация температуры конечности и уменьшение выраженности симптомов заболевания, что позволило сохранить 22 конечности (Kawamura A. et al., 2005).

Однако в связи с малым уровнем предшественников эндотелиальных клеток в периферической крови в настоящее время наибольшее распространение среди технологий клеточной стимуляции нео­ангиогенеза получило применение аутологичных мононуклеаров костного мозга, которые участвуют в неоангиогенезе при эндотелизации сосудистых протезов, васкуляризации в период постнатального роста, опухолевом росте, при атеросклерозе, а также играют важную роль в заживлении ран и при ИНК (Смолянинов А.Б. и соавт., 2007). Проведенные российскими учеными доклинические исследования показали, что инъекция мононуклеарных клеток костного мозга в поврежденный ишемией участок повышает плотность капилляров по сравнению с контролем в полтора раза (Ларионов П.М. и соавт., 2010).

В 2007 г. в ГУ «Национальный институт хирургии и транспланталогии имени А.А. Шалимова НАМН Украины» проходило исследование возможности применения аутотрансплантации костного мозга и ротационной трепанации в комплексном лечении пациентов с хронической критической ИНК. Анализ результатов за период наблюдения 6 и 12 мес показал устранение критической ишемии, заживление ран стопы, что позволило избежать ампутации ишемизированной конечности у 88,2% пациентов (Дрюк Н.Ф., Киримов В.И., 2007). Подобные клинические исследования были проведены в 2010 г. на базе ГУ «Институт неотложной и восстановительной хирургии имени В.К. Гусака» НАМН Украины. В результате стимуляции ангиогенеза аутотранс­плантацией стволовых клеток костного мозга в мышечную ткань голени ишемизированой конечности пациентам, страдающим артериальной недостаточностью IIIа–IV стадии (согласно классификации Покровского — Фонтейна), зарегистрировано увеличение дистанции безболевой ходьбы у всех пациентов, начиная с 8 нед наблюдения, а также статистически достоверное улучшение показателей регионарной гемодинамики у 88,9% пациентов за время исследования (24 нед) (Гринь В.К. и соавт., 2010).

Двойное слепое пилотное исследование показало, что применение трансплантации аутологических стволовых клеток костного мозга достоверно приводит к уменьшению выраженности боли в покое и удлинению периода до ампутации у опытной группы по сравнению с контролем, получавшим плацебо в виде периферической крови (Benoit E. et al., 2011). В другом исследовании продемонстрировано ускорение заживления ран и уменьшение выраженности боли в состоянии покоя у пациентов с обширной гангреной и предстоящей ампутацией, но выживаемость и процент пациентов, сохранивших конечности после инъекции мононуклеаров костного мозга, в результате оставались неизменными (Walter D.H. et al., 2011). Исследование с участием 20 пациентов с терминальной стадией хронической ишемии нижних конечностей после внутримышечного введения мононуклеарных клеток костного мозга выявило удлинение дистанций ходьбы в более чем 2 раза, повышение лодыжечно-­плечевого индекса у 40% пациентов, улучшение состояния кожи и уменьшение выраженности боли в состоянии покоя — у 50% пациентов (Gabr H. et al., 2011).

Также изучена возможность местного применения концентрата аутологических клеток костного мозга у больных сахарным диабетом, на фоне которого развился облитерирующий эндартериит, приведший к критической ишемии конечностей. В течение 120 дней частота ампутаций в контрольной группе, получающей стандартную медикаментозную терапию, составляла 44%. В основной группе на протяжении данного срока 79% пациентов сохранили конечности, при этом у них повысилось артериальное давление в сосудах пораженной конечности и лодыжечно-плечевой индекс. Корреляции между возрастом пациентов и частотой выздоровления не выявлено, однако зафиксирован заслуживающий внимания факт: у 21% пациентов опытной группы, у которых терапевтические меры оказались безуспешными и в результате была проведена ампутация, выявлена относительная лимфопения в концентрате клеток костного мозга. Авторы исследования отнесли лимфопению и тромбоцитопению к потенциальным причинным факторам болезни (Procházka V. et al., 2010).

Необходимая при получении аутологических мононуклеаров костного мозга и периферической крови стимуляция костного мозга является серьезной нагрузкой для ослабленного болезнью организма и неприемлема для многих пациентов старшей возрастной группы. Исследования последних лет показывают, что стимуляция мобилизации клеток-предшественников, находящихся в нише стволовых клеток, может привести к серьезным осложнениям у части пациентов в возрасте старше 70 лет (Jonsson T.B. et al., 2012). Некоторые патологии ведут к уменьшению количества и жизнеспособности эндотелиальных клеток-предшественников в костном мозге. Например, при сахарном диабете 2-го типа не только напрямую нарушаются функциональные способности предшественников эндотелиальных клеток, но и повреждается костномозговая ниша, которая в норме обес­печивает созревание клеток и их мобилизацию. Известно, что длительная инкубация в среде с высокой концентрацией глюкозы приводит в зависимому от дозы уменьшению количества и пролиферативной активности этих клеток, ускорению их старения и нарушению миграции (Руда М.М. и соавт., 2007). В связи с этим существует необходимость поиска новых альтернативных источников клеток — предшественников эндотелиоцитов, одним из которых является использование мультипотентных стромальных клеток, полученных из жировой ткани.

Выделение жировой ткани человека низкотравматично и относительно безопасно, не требует интенсивной медикаментозной подготовки пациента. Мезенхимальные стволовые клетки, выделяемые из животной жировой ткани, обладают высокой пластичностью и способностью к пролиферации, а также легко поддаются трансфекции. Как показывают результаты доклинических и клинических исследований, у пациентов с хронической ишемией конечностей трансплантация мультипотентных стромальных клеток, получаемых из аутологичной жировой ткани, способна стимулировать процессы ангиогенеза, что приводит к снижению ишемического воздействия за счет активизации регенераторных сил мышцы (Поляченко Ю.В. та співавт., 2010а; б; 2011в).

Более поздние публикации результатов пилотных клинических исследований H.C. Lee и соавторов (2012) подтверждают эффективность и безопасность применения эндотелиальных клеток-предшественников, выделенных из жировой ткани. С помощью цифровой ангиографии выявлено формирование многочисленных коллатеральных сосудистых сетей, в результате чего по прошествии 6 мес у 66,7% пациентов отмечено уменьшение выраженности боли в состоянии покоя и значительное увеличение расстояния безболезненной ходьбы.

Также рассматривается вопрос о применении прогениторных клеток фетальных тканей, которые обладают гораздо более высокой способностью к пролиферации, чем взрослые мультипотентные клетки. Результаты экспериментов, проведенных in vitro и in vivo, свидетельствуют о высоком потенциале к дифференциации в ангиобласты и эндотелиоциты прогениторных клеток фетальной печени человека 6–8 нед гестации. Доклинические исследования подтвердили проангиогенный и пролиферативный эффект трансплантации мезенхимальных стромальных клеток, реализуемый посредством стимуляции ангиогенных и митогенных сигнальных путей (Laurila J.P. et al., 2009; Поляченко Ю.В. та співавт., 2010в; г; 2011б).

Клинические исследования трансплантации прогениторных стволовых клеток фетальной печени показали в результате уменьшение выраженности боли в состоянии покоя у 67% пациентов, увеличение дистанции безболевой ходьбы. Также у 48% пациентов с ИНК IV стадии эпителизировались поврежденные в результате трофических расстройств участки. У 82,5% пациентов через 1–3 мес констатировали снижение степени ишемии по Покровскому — Фонтейну; у остальных 9,2% — степень ишемии оставалась неизменной или наблюдалось ухудшение клинического состояния. Так, у 3 пациентов с ИНК IV степени с гнойно-­воспалительным процессом на стопе введение клеточного трансплантата привело к стимуляции гнойно-­воспалительного процесса, прогрессированию некротического процесса и активации латентной микотической инфекции, что стало показанием к ампутации конечности. (Поляченко Ю.В. та співавт., 2011в).

Поиск новых, альтернативных источников эндотелиальных клеток-предшественников актуален по сей день. Постоянно совершенствуются уже существующие методы улучшения реваскуляризации. Комплексное лечение с использованием фракции мононуклеарных прогениторных клеток, полученной из периферической крови, костного мозга, жировой ткани и фетального материала проводится для стимуляции ангиогенеза у пациентов с неоперабельными поражениями дистального сосудистого русла нижних конечностей и/или анатомо-функциональной недостаточностью коллатеральных путей кровотока при полной проходимости проксимального сегмента артерий и наличии ишемии IIb–IV стадии, больных преклонного возраста и с выраженной сопутствующей патологией. При трансплантации эндотелиальных клеток предшественников происходит увеличение сосудистой сети, заживление трофических язв и других повреждений ишемизированных участков, увеличение дистанции и скорости ходьбы, уменьшение выраженности боли в покое, что позволяет сохранить конечность большинству пациентов. Лечение хронической ИНК с помощью описанных путей стимуляции ангиогенеза мультипотентными прогениторными клетками является эффективным методом непрямой реваскуляризации.

Список использованной литературы

• Баженов М.С. (2008) Особенности консервативной терапии и ее роль в комплексном лечении хронической ишемии нижних конечностей у геронтологических больных. Дис. … канд. мед. наук, Москва, 113 с.
• Гринь В.К., Штутин А.А., Попандопуло А.Г. и др. (2010) Аутотрансплантация стромальных стволовых клеток в лечении облитерирующих заболеваний артерий нижних конечностей. Вестн. неотлож. и восстанов. медицины, 4 (11): 512–513.
• Демидова О.А. (2006) Комбинированное лечение хронической ишемии нижних конечностей с использованием стимуляторов ангиогенеза. Дис. … канд. мед. наук, Москва, 119 с.
• Дрюк Н.Ф., Киримов В.И. (2007) Реваскуляризирующие операции при облитерирующем поражении артерий голени и стопы у больных с хронической критической ишемией нижних конечностей. Клін. хірургія, 5–6: 48–49.
• Ларионов П.М., Чернявский А.М., Новрузов Р.Б. и др. (2010) Стимуляция ангиогенеза внутримышечной имплантацией клеток мононуклеарной фракции аутологичного костного мозга при ишемии конечностей крысы. Клеточные технологии в биологии и медицине, 4: 211–215.
• Мишалов В.Г., Черняк В.А., Дабабсех И.М. (2005) Изучение патогенеза и моделирование хронической критической ишемии нижних конечностей в эксперименте. Серце і судини, 2: 102–108.
• Пашков Д.В. (2007) Экспериментальное обоснование нового способа фармакологической и хирургической коррекции хронической ишемии конечностей. Дис. … канд. мед. наук, Курск, 138 с.
• Поляченко Ю.В., Домбровський Д.Б., Мартиненко С.І. (2010a) Трансплантація мультипотентних стромальних клітин жирової тканини в лікуванні хронічної ішемії кінцівок. Вестн. неотлож. и восстанов. медицины, 4 (11): 489–494.
• Поляченко Ю.В., Дрюк М.Ф., Домбровський Д.Б. (2010б) Стан ендотеліоцитів судин у хворих із хронічною ішемією кінцівок після трансплантації мультипотентних стромальних клітин жирової тканини. Укр. мед. альманах, 3 (13): 150–154.
• Поляченко Ю.В., Салютін Р.В. (2011a) Ультраструктурні зміни ендотеліоцитів капілярів м’язової тканини у хворих з хронічною ішемією кінцівок після трансплантації прогеніторних клітин фетальної печінки. Клін. хірургія, 6: 41–45.
• Поляченко Ю.В., Салютін Р.В., Домбровський Д.Б. (2010в) Гістологічна структура м’язової тканини та імуногістохімічна характеристика ангіогенезу після трансплантації аспірату кісткового мозку та гемопоетичних стовбурових клітин фетальної печінки за умов експериментальної ішемії. Укр. мед. альманах, 3(13): 150–153.
• Поляченко Ю.В., Салютін Р.В., Мартиненко С.І., Паляниця С.С. (2010г) Трансплантація прогеніторних клітин фетальної печінки як метод непрямої реваскуляризації у хворих з хронічною ішемією кінцівки. Вестн. неотлож. и восстанов. медицины, 4(11): 455–458.
• Поляченко Ю.В., Салютін Р.В., Мартиненко С.І., Паляниця С.С. (2011б) Гістологічна та імуногістохімічна характеристика стимульованого ангіогенезу внаслідок трансплантації прогеніторних клітин фетальної печінки. Буковин. мед. вісн., 1(15): 69–72.
• Поляченко Ю.В., Салютін Р.В., Паляниця С.С. та ін. (2011в) Клітинна стимуляція ангіогенезу як метод непрямої реваскуляризації у хворих на хронічну ішемію нижніх кінцівок. Метод.рекомендації. Київ, 28 с.
• Руда М.М., Арефьева Т.И., Выборов О.Н. и др. (2007) Предшественники эндотелиальных клеток и дисфункция эндотелия у больных ишемической болезнью сердца и сопутствующим сахарным диабетом. Нефрология, 1: 53–60.
• Руднев Н.Е. (2003) Особенности консервативной терапии и ее роль в комплексном лечении хронической ишемии нижних конечностей у геронтологических больных. Дис. … д-ра мед. наук, Москва, 246 с.
• Смолянинов А.Б., Пыхтин Е.В., Булгин Д.В., Томонага М. (2007) Клеточные технологии в лечении терминальной стадии хронической ишемии нижних конечностей. Клеточная транспланталогия и тканевая инженерия, 3(ІІ): 40–46.
• Benoit E., O’Donnell T.F.Jr., Iafrati M.D. et al. (2011) The role of amputation as an outcome measure in cellular therapy for critical limb ischemia: implications for clinical trial design. J. Transl. Med., 9: 165.
• Gabr H., Hedayet A., Imam U., Nasser M. (2011) Limb salvage using intramuscular injection of unfractionated autologous bone marrow mononuclear cells in critical limb ischemia: a prospective pilot clinical trial. Exp. Clin. Transplant, 9(3): 197–202.
• Jonsson T.B., Larzon T., Arfvidsson B. et al. (2012) Adverse events during treatment of critical limb ischemia with autologous peripheral blood mononuclear cell implant. Int. Angiol., 31(1): 77–84.
• Kawamoto A., Asahara T., Losordo D.W. (2002) Transplantation of endothelial progenitor cells for therapeutic neovascularization. Cardiovasc. Radiat. Med., 3(3–4): 221–225.
• Kawamura A., Horie T., Tsuda I. et al. (2005) Prevention of limb amputation in patients with limbs ulcers by autologous peripheral blood mononuclear cell implantation. Ther. Apher. Dial., 9(1): 59–63.
• Laurila J.P., Laatikainen L., Castellone M.D. et al. (2009) Human embryonic stem cell-derived mesenchymal stromal cell transplantation in a rat hind limb injury model. Cytotherapy, 11(6): 726–737.
• Lee H.C., An S.G., Lee H.W. et al. (2012) Safety and effect of adipose tissue-derived stem cell implantation in patients with critical limb ischemia: a pilot study. Circ. J., 76(7): 1750–1760.
• Procházka V., Gumulec J., Jalůvka F. et al. (2010) Cell therapy, a new standard in management of chronic critical limb ischemia and foot ulcer. Cell Transplant., 19(11): 1413–1424.
• Walter D.H., Krankenberg H., Balzer J.O. et al. (2011) Intraarterial administration of bone marrow mononuclear cells in patients with critical limb ischemia: a randomized-start, placebo-controlled pilot trial (PROVASA). Circ. Cardiovasc. Interv., 4(1): 26–37.

Адрес для переписки:
Салютин Руслан Викторович
01021, Киев, ул. Грушевского, 7
Координационный центр трансплантации органов,
тканей и клеток МЗ Украины