Стволовые клеткии нейронные сети мозга

НЕЙРОНАУКИ

Резюме. В статье анализируется проблема восстановления нейронных сетей мозга с помощью клеточных технологий. Обсуждается перспектива использования интраназального периневрального транспорта мезенхимальных стволовых клеток в головной мозг при травмах и инсультах в клинической практике. Ключевые слова: нейродеструктивные процессы, нейронные сети, терапия, клеточные технологии, восстановление функций.

Светлана Пашкевич,

завлабораторией нейрофизиологии Института физиологии НАН Беларуси, кандидат биологических наук

Юрий Шанько,

замдиректора по научной работе РНПЦ неврологии и нейрохирургии, член-корреспондент

Заболевания головного и спинного мозга являются одними из наиболее частых причин дисфункций центральной нервной системы, которыми страдают миллионы людей в разных странах мира. Так, летальность в остром периоде внутричерепных кровоизлияний составляет 38-93%. Расходы на лечение пациентов с этими болезнями чрезвычайно высоки и будут продолжать расти в связи с увеличением общей заболеваемости и стоимости диагностических, лечебных и реабилитационных мероприятий, направленных на восстановление деятельности нейронных сетей и когнитивных функций мозга [1]. Финансовые издержки для пострадавших лиц, их семей и государства огромны.

Растет число исследований и научных статей по данной проблеме, но ни в одной из работ до сих пор нет обоснования гарантированных способов полного избавления от тяжелого недуга [2].

Недавние изыскания ученых начали менять ситуацию [2, 3]. Речь идет о перспективах применения клеточных технологий для лечения заболеваний мозга. Помимо хорошо известного терапевтического потенциала гемопоэтических стволовых клеток костного мозга обнаружены стволовые клетки в разных органах и тканях. Их репаративный потенциал не только продолжает изучаться, но и уже успешно используется в разнообразных клеточных технологиях в клинической практике [4, 5]. Так, в последние годы стволовые клетки привлекают внимание и ученых-теоретиков, и клиницистов разных специальностей, а также профессионалов в других сферах коммерческой деятельности. Именно последние, опережая развитие клеточных технологий, привнесли в интересную и перспективную область ряд негативных нюансов, к примеру, авантюрно применяя стволовые клетки с целью омоложения или достижения бессмертия. При этом не учитывается, что эти клетки обладают колоссальными возможностями развития в разнообразных направлениях, включая их преобразование при определенных условиях в недифференцированные, способные проявлять онкогенный потенциал, то есть признаки опухолевых тканей. Следовательно, на данном

этапе целесообразно углублять представления об условиях, при которых выявляются побочные эффекты стволовых клеток. Именно поэтому в статье акцентировано внимание на экспериментальном и прикладном аспектах анализа условий реализации их позитивного (восстановительного) потенциала. В частности, предлагается обратить внимание на слабо изученные до сих пор возможности применения стволовых клеток в процессах периневральной миграции, направленных на восстановление нейронных сетей мозга после травм или различных заболеваний.

Локализованы популяции недифференцированных клеток в гиппокампе, обонятельных луковицах, субвентрикулярной зоне переднего мозга и эпенди-мальной зоне спинного мозга, которые при определенных условиях проявляют свойства нервных стволовых клеток. Они реагируют на призывы сигнальных молекул, образующихся при инсультах и травмах головного и спинного мозга, внося за счет миграции к очагам деструкции значительное количество новых клеток, которые участвуют в трофических процессах и образовании глиального рубца в области повреждения. В связи с этим возникает основа для появления инновационных терапевтических стратегий, основанных на модуляции функциональной активности эндогенных нервных стволовых клеток при поражениях ЦНС [6].

Сотрудники РНПЦ неврологии и нейрохирургии Министерства здравоохранения Республики Беларусь, Института физиологии НАН Беларуси и кафедры биофизики физического факультета БГУ начали инициативную научную работу, направленную на поиск эффективных путей активации эндогенного потенциала стволовых клеток в организме животных и человека.

Традиционно введение суспензии стволовых клеток выполняют в сосудистое русло (венозное или артериальное), либо суспензию клеток имплантируют непосредственно в поврежденные ткани [7-9]. Данные процедуры имеют ряд недостатков, к которым относятся диффузное распределение введенных стволовых клеток по всем отделам кровеносной системы, низкая эффективность преодоления гематоэнцефалическо-го барьера, дополнительные хирургические манипуляции, что сопровождается резким снижением числа стволовых клеток, проникающих в область нейроде-струкции. Для повышения количества имплантированного клеточного материала в области повреждения мозга применяют также методику непосредственно-

го введения стволовых клеток в этот отдел ЦНС [10]. Очевидный недостаток данного способа - серьезная дополнительная операционная травма и, как следствие, увеличение реабилитационного периода. Для эффективного применения клеточной терапии в неврологической практике целесообразно разработать альтернативный способ доставки стволовых клеток в различные отделы центральной нервной системы, который сочетал бы с минимизацией дополнительных оперативных вмешательств высокую эффективность их миграции в область повреждения.

Один из способов решения этой проблемы - пери-невральная подача стволовых клеток в головной или спинной мозг. Применение данного метода позволяет значительно повысить число имплантированных клеток в области повреждения. Кроме того, перемещение вдоль волокон черепных нервов дает возможность стволовым элементам естественным образом преодолевать гематоэнцефалический барьер. Еще один способ - введение суспензии стволовых клеток в рецептивное поле обонятельного нерва. Именно этот метод применялся в совместной работе экспериментаторов и клиницистов в рамках научного проекта по разработке и внедрению метода лечения мозговых инсультов с использованием стволовых клеток в подпрограмме «Трансплантация клеток, тканей и органов» в ГНТП «Новые методы оказания медицинской помощи на 2016-2020 гг.». Руководители проекта - член-корреспондент Юрий Шанько и академик Владимир Кульчицкий.

На данный момент обследовано более 20 пациентов с инсультами и инфарктами головного мозга, находившихся на лечении в неврологических отделениях Городской клинической больницы скорой медицинской помощи Минска и РНПЦ неврологии и нейрохирургии. При поступлении в приемное отделение проведена оценка неврологического статуса всех клиентов, а также нейрорадиологическое исследование (краниальная компьютерная томография), сделаны общеклинические лабораторные анализы. По результатам обследования устанавливали показания для проведения клеточной терапии. После получения информированного согласия пациента на ее выполнение осуществлялся забор жировой ткани (у каждого больного в области передней брюшной стенки параумбиликально) в объеме не менее 50 см3. В течение 6-10 дней из нее путем ферментативного расщепления, селективной адгезии к культуральному пластику и пассажирования получали клеточную суспензию, из которой выделяли ауто-

16 НАУКА И ИННОВАЦИИ | №6 (184) | Июнь 2018 |

http://innosfera.by

НЕЙРОНАУКИ

Рис. Технология восстановления нейронных сетей головного мозга после нейродеструкции

логичные мезенхимальные стволовые клетки (доктор медицинских наук Марина Зафранская, БелМАПО).

По мере наращивания аутологичных мезенхималь-ных стволовых клеток поэтапно (совместно с нейрохирургом Валерией Новицкой) проводили их эндоскопическое введение в подслизистый слой полости носа в зоне иннервации обонятельного нерва в количестве от 5 до 10 млн клеток в 5,0 мл 0,9%-го раствора хлорида натрия на одно введение, на 7-10-е, 12-15-е и на 2124-е сутки от момента взятия жировой ткани. Принципиально важно, что никаких побочных эффектов не отмечено ни в одном из случаев.

Использование клеточной терапии с помощью пе-риневральной доставки аутологичных мезенхималь-ных стволовых клеток к очагу поражения в комплексном лечении инфаркта головного мозга обеспечивало у всех пациентов улучшение неврологического статуса, а именно восстановление двигательных, чувствительных и речевых функций (рисунок). Положительная динамика отчетливо выявлялась в первые 24 часа после начала клеточной терапии, в последующие дни наступала стабилизация процесса до следующего введения клеток. Фактически зафиксирован устойчиво развивающийся эффект улучшения неврологического статуса на протяжении суток после каждого интраназального введения во время курсовой клеточной терапии (4-5 процедур). На ее фоне в одном наблюдении отмечено отчетливое восстановление интеллекта в очень высокой степени. По предварительно полученным данным, непосредственно после первой инъекции мезенхимальных стволовых клеток при компьютерной томографии головного мозга выявлено заметное уменьшение размеров первичного очага и зоны перифокального отека, что свидетельствовало об их миграции к очагу поражения в течение 24 часов после попадания в организм.

Формулировать вывод о том, способна ли терапия аутологичными мезенхимальными стволовыми клет-

ками, взятыми из жировой ткани пациентов, обеспечить доказательные функциональные результаты при инфаркте головного мозга, преждевременно. Напоминаем, что речь идет о сочетании клеточной терапии с классическими методами лечения. Уже на этапе экспериментальных и клинических разработок можно сделать заключение, что данные исследований и предварительные клинические свидетельства указывают на очевидную эффективность разработанного метода в восстановлении нейронных сетей при комплексном лечении инфарктов и травм головного и спинного мозга. Разработка принципиально новой терапевтической стратегии в неврологии и нейрохирургии требует терпения и постоянного рационального диалога между учеными академического профиля и медиками. СИ

Статья поступила в редакцию 20.05.2018 г.

The article analyzes the problem of restoring neural networks of the brain with the help of cellular technologies. The prospect of using intranasal perineural transport of mesenchymal stem cells in the brain in traumas and strokes in clinical practice is discussed.

ЛИТЕРАТУРА

1. Zerna C., Lindsay M.P., Fang J., SwartzR. H., Smith E. E. Outcomes in Hospitalized Ischemic Stroke Patients with Dementia on Admission: A Population-Based Cohort Study // Can. J. Neurol. Sci. 2018, Vol. 45, N3. P. 290-294. doi: 10.1017/cjn.2018.9.

2. Bang 0. Y., Kim E. H., Cha J. M., Moon G. J. Adult Stem Cell Therapy for Stroke: Challenges and Progress // J. Stroke. 2016, Vol. 18, N3. P. 256-266.

3. Napoli E., Lippert T., Borlongan C. V. Stem Cell Therapy: Repurposing Cell-Based Regenerative Medicine Beyond Cell Replacement // Adv. Exp. Med. Biol. 2018. doi: 10.1007/5584_2018_174.

4. Баранов Е. В., Буравский А. В., КвачеваЗ. Б., Василевич И. Б., Третьяк С. И., Волотовский И. Д. Локальная трансплантация мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани и фибробластов кожи: особенности регенерации кожного покрова и сравнительная оценка показателей заживления экспериментальных раневых дефектов // Военная медицина. 2017, Т. 43, № 2. С. 79-86.

5. Куликовская В. И., Гилевская К. С., Пинчук С. В., Красковский А. Н., Василевич И. Б., Матиевский К. А., Агабеков В. Е., Волотовский И. Д. Биополимерные мультислойные пленки в качестве носителей мезенхимальных стволовых клеток. Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2017, Т. 61, № 3. С. 38-46.

Полный список литературы размещен на сайте ижя^ http://innosfera.by/2018/06/Stem_cells