Основные тенденции терапевтического неоангиогенеза в лечении хронической ишемии нижних конечностей (обзор литературы)

ОБЗОРЫ

© Деев Р.В., Мжаванадзе Н.Д., 2013 УДК 616.137.8/.9-005.4-08

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО НЕОАНГИОГЕНЕЗА В ЛЕЧЕНИИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИШЕМИИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Р.В. ДЕЕВ 1, Н.Д. МЖАВАНАДЗЕ2

ОАО «Институт Стволовых Клеток Человека», г. Москва

Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова,

г. Рязань

MAJOR TRENDS IN THERAPEUTIC NEOANGIOGENESIS IN TREATMENT OF CHRONIC LOWER LIMB ISCHEMIA

R.V. DEEV1, N.D. MZHAVANADZE2

OJSC Human Stem Cells Institute, Moscow

В современной литературе искусственную индукцию новообразования сосудов принято называть терапевтическим неоангиогенезом. Данный процесс представляет собой тактику улучшения перфузии ишемизированных тканей с помощью усиления естественных процессов новообразования сосудов и регулируется сложным взаимодействием различных проангиогенных факторов. Главные направления терапевтического неоангиогенеза — это генная терапия, клеточная терапия, применение генномодифицированных клеток и постгеномные технологии (применение рекомбинантных факторов роста). Методы, использующие геннотерапевтические конструкции для индукции новообразования сосудов, являются наиболее изученными и зарегистрированными и рекомендованными к применению в ряде стран, в то время как постгеномные и клеточные технологии в лечении хронической ишемии нижних конечностей находятся большей частью в стадии экспериментальных исследований, либо 1-2а фазы клинических испытаний. Данная статья представ-

ляет собой обзор литературы, посвященный основным тенденциям принципиально нового направления современной ангиологии и сосудистой хирургии -терапевтического неоангиогенеза.

Ключевые слова: терапевтический неоангиогенез, хроническая ишемия нижних конечностей, генная терапия, клеточная терапия, постгеномные технологии.

Artificial induction of novel formation of vessels is referred to as therapeutic neoangiogenesis, i.e. a strategy of improvement of perfusion of ischemic tissues due to enhanced natural angiogenesis which is upregulated by a number of angiogenic factors. There are certain technologies used for therapeutic neoangiogenesis, such as gene therapy, cell therapy, genetically modified cell therapy and post-genomic technologies (recombinant growth factors). Genetic constructions are widely researched and are registered in several countries for treatment of chronic lower limb ischemia while cell therapy and post-genomic technologies are currently researches in experiment or phase 1-2a clinical trials. Hereby is a literature review of current trends in therapeutic neoangiogenesis.

Key words: therapeutic neoangiogenesis, chronic lower limb ischemia, gene therapy, cell therapy, post-genomic technologies.

Развитие хронической ишемии, то есть состояние недостатка кислорода, является стимулом к ангиогенезу per se. У человека существует врожденная способность образовывать коллатерали, естественные шунты при артериальных гемодинамически значимых стенозах и окклюзиях. Эта способность может быть выражена по-разному, что объясняет неодинаковую реакцию на окклюзии артерий конечности у разных людей: развитие перемежающейся хромоты или асимптомное течение у одних лиц и тяжелую, вплоть до необратимой декомпенсацию кровообращения у других [1, 2, 3]. Знание патогенеза хронической ишемии и факторов, ответственных за коллатеральное кровообращение и адаптацию тканей к ишемии, являются основополагающими в разработке новых методов лечения хронической ишемии нижних конечностей (ХИНК).

Терапевтический ангиогенез представляет собой направленную индукцию новообразования капилляров от посткапиллярных венул, активацию эндотелиальных клеток, экспрессию в них протеаз, деградацию внеклеточного матрикса, пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, образование ими первичных высокопроницаемых сосудистых структур, последующую стабилизацию и aging - "взросление" этих структур с привлечением перицитов и гладкомышечных клеток и организации их в сложную трехмерную сосудистую сеть [4]. Индуцировать новообразование сосудов возможно, применяя различные методы и технологии: постгеномные, клеточные и генные. У всех из вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки, речь о которых пойдет далее.

Постгеномные технологии: исследования показали, что применение рекомбинантных факторов - сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF [5] и основного фактора роста фибробластов FGF [6], стимулирует рост коллатеральных сосудов и способствует улучшению перфузии ише-мизированных конечностей в экспериментах на животных. Первые клинические исследования у больных с ХИНК, в которых использовали вышеуказанные рекомбинантные ангио-генные факторы роста дали весьма обнадеживающие предварительные результаты [110]. Дальнейшие клинические исследования разнообразных факторов роста, включая VEGF, FGF-1, фактор роста гепатоцитов FHG в лечении больных ХИНК показали, что подобный подход является безопасным, но недостаточно эффективным: новообразованные сосуды и пролифе-ративные свойства несосудистых клеток были довольно сомнительными [4, 7]. Проведено крупное исследование TRAFFIC (терапевтический ангиогенез с рекомбинантным фактором роста фибробластов 2 у больных с перемежающей хромотой), результаты которого вселили некоторый оптимизм относительно возможности использования рекомбинантного FGF-2, что однако не открыло дорогу широкому применению фактору роста фибробла-стов 2 [4]. В исследовании RAVE (регионарный ангиогенез с помощью VEGF) положительных результатов получено не было [8]. В сфере применения рекомбинантных ангиогенных факторов роста требуются дополнительные исследования в отношении

показателей безопасности и эффективности, а также оптимизация сочетаний и режимов введения ангиогенных белков, что может в конечном итоге способствовать повышению их эффективности в лечении хронической ишемии нижних конечностей [9].

Клеточная терапия: следующее направление терапевтического ангио-генеза в лечении хронической ишемии конечностей [10, 11, 12]. Контролируемые исследования показали положительные результаты применения клеточных технологий в улучшении перфузии ишемизированных тканей, как в отношении ХИНК, так и ишемии миокарда [11, 13]. Экспериментальная клеточная терапия в разные периоды своего развития имела различные векторы: в 2004 году сообщалось об эффективности скелетных миобластов в лечении сердечнососудистых заболеваний, однако, несмотря на положительные результаты, широкого распространения скелетные миобласты в лечении хронической ишемии нижних конечностей не получили [14]. Большое количество (более 800) экспериментальных и клинических исследований в сфере лечения ХИНК основывались на использовании прогениторных эндотелиальных клеток (ПЭК) [15]. В условиях ишемии, созданной экспериментально, доказано увеличение числа циркулирующих ПЭК с их внедрением в капилляры и артериолы с дальнейшей дифференцировкой в клетки эндотелия с последующим новообразованием сосудов [16]. В условиях ишемии ангиогенные факторы роста (VEGF, FGF) связываются с соответствую-

щими рецепторами и обеспечивают миграцию ПЭК в зону ишемического повреждения. Не менее перспективными к использованию являются мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки, обладающие высоким пролиферативным потенциалом и способностью к самообновлению, а также способностью секретировать широкий спектр ангиогенных и антиа-поптотических факторов роста [17]. Одним из перспективных направлений клеточной терапии является использование жировой ткани, полученной при выполнении липосакции, с выделением из нее клеток стромально васкуляр-ной фракции (стромальные клетки жировой ткани), способных дифференцироваться в адипоциты, эндотелиальные клетки, хондробласты, остеобласты и миобласты [18]. Оптимистичные результаты получены в отношении использования мононуклеаров костного мозга, в свою очередь в отношении мононуклеаров периферической крови были получены обратные результаты [19]. Перспективным является использованием в стволовых клеток-предшественниц пуповинной крови, обладающих высокой пролифератив-ной способностью [20], а также использование эндометриальных регенеративных клеток [21]. В настоящее время клеточная терапия ХИНК не вошла в клиническую практику, что связано с гибелью значительного количества клеток после трансплантации в поврежденную и ишемизированную ткань, а также трудностями в получении достаточного количества клеток для клинических целей, отсутствием данных об отдаленной безопасности.

Генетически модифицированные клетки: в настоящее время проводятся экспериментальные исследования по созданию оптимальных генетически модифицированных клеток для лечения ХИНК, что предусматривает получение и использование клеток, экс-прессирующих и гиперэкспрессиру-ющих ангиогенные факторы, что позволит в будущем уменьшить необходимую для трансплантации терапевтическую дозу клеток и повысить эффективность клеточной терапии [4].

Генная терапия: появление технологии рекомбинантной ДНК в 1990-е сделала возможным применение генной терапии. Более 15 лет проводятся экспериментальные и клинические исследования, посвященные возможности использования генетических конструкций в лечении хронической ишемии нижних конечностей

[22]. Для разработки геннотерапевти-ческих конструкций в лечении хронической ишемии используются гены наиболее известных в отношении проангиогенных свойств факторов, таких как: сосудистый эндотелиаль-ный фактор роста, фактор роста фиб-робластов, гепатоцитарный фактор роста; фактор, полученный из стро-мальных клеток, ангиопоэтин, индуцированный гипоксией фактор-1а

[23]. Наиболее мощным в отношении индукции новообразования сосудов и исследованным, как экспериментально, так и клинически, геном на данный момент является ген фактора VEGF. VEGF активирует пролиферацию и дифференцировку эндотелио-цитов, то есть влияет на развитие новых кровеносных сосудов (ангиоге-

нез) и выживание незрелых кровеносных сосудов (сосудистая поддержка). Более того, VEGF индуцирует экспрессию антиапоптических белков Ь^-2 и А1 в сосудистых эндотелиаль-ных клетках. Таким образом, VEGF играет центральную роль в процессе ангиогенеза [24]. Исследование различных конструкций, как с вирусными векторами, так и плазмидными ДНК, несущие ген VEGF, проводились в разное время, как за рубежом, так и в России. Результаты экспериментальных и клинических исследований российских исследователей дали основание к получению в 2011 году государственной регистрации на территории России, а далее и Украины, геннотера-певтического индуктора неоангиогене-за - препарата на основе ДНК-плазмид с геном сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF под названием «Неоваскулген». В настоящее время геннотерапевтический ангиогенез является новым подходом к лечению ХИНК, в особенности при невозможности проведения пациенту реконструктивного вмешательства на артериях нижних конечностей.

В настоящее время существует множество методов терапевтического неоангиогенеза, способствующих улучшению перфузии ишемизирован-ных тканей. Некоторые из этих методов, такие как клеточные и постгеномные технологии, требуют продолжения экспериментальных и клинических исследования, другие - такие, как геннотерапевтическая индукция неоангиогенеза, требуют проведения крупных многоцентровых рандомизированных плацебо-контролируемых

клинических исследований эффективности и безопасности, которые определят роль и место терапевтического неоангиогенеза в стандартизированных алгоритмах лечения хронической ишемии нижних конечностей.

Литература

1. Национальные рекомендации по ведению пациентов с патологией артерий нижних конечностей [Текст] // Ангиология и сосудистая хирургия. - 2013. - Т. 19, № 2 (Прил.). - C. 1-67.

2. Шойхет Я.Н. Клеточные технологии в лечении заболеваний периферических артерий [Текст] / Я.Н. Шойхет, Н.Г. Хореев // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. - 2011. - Т. 6, № 3. - С. 15-23.

3. Grundmann S. Arteriogenesis: basic mechanisms and therapeutic stimulation [Text] / S. Grundmann [et al.] // Eur J Clin Invest. - 2007. - Vol. 37, № 10. - P. 755-766.

4. Парфенова Е.В. Терапевтический ангиогенез: достижения, проблемы, перспективы [Текст] / Е.В. Парфенова, В.А. Ткачук // Кардиологический вестник. - 2007. - Т. 2. - С. 5-15.

5. Therapeutic angiogenesis: a single intraarterial bolus of vascular endotheli-al growth factor augments revascularization in a rabbit ischemic hind limb model [Text] / S. Takeshita [et al.] // J Clin Invest. -1994. - Vol. 93. - P. 662-670.

6. Enhanced angiogenesis and growth of collaterals by in vivo administration of recombinant basic fibroblast growth factor in a rabbit model of acute lower limb ischemia: dose-response effect of basic fibroblastgrowth factor

[Text] / R. Baffour [et al.] // J Vasc Surg.

- 1992. - Vol. 16. - P. 181-191.

7. Springer M.A. Balansing act: Therapeutic approaches for the modulation of angiogenesis [Text] / M.A. Springer // Curr Opin Invest Drugs. -2006. - Vol. 7. - P. 243-250.

8. Rajagopalan S. Regional angiogenesis with vascular endothelial growth factor in peripheral arterial disease: a phase II randomized, double-blind, controlled study of adenoviral delivery of vascular endothelial growth factor 121 in patients with disabling intermittent claudication [Text] / S. Rajagopalan, E.R. Mohler III, R.J. Lederman // Circulation. - 2003. -Vol. 108. - P. 1933-1938.

9. Shyu K.G. Synergistic effect of angiopoietin-1 and vascular endothelial growth factor on neoangiogenesis in hypercholesterolemic rabbit model with acute hind limb ischemia [Text] / K.G. Shyu, H. Chang, J.M. Isner // Life Sciences. - 2003. - Vol. 73. - P. 563-579.

10. Гольдберг Е.Д. Современные взгляды на проблему использования стволовых клеток и возможности их использования в медицине [Текст] / Е.Д. Гольдберг, А.М. Дыгай, В.В. Жданов // Клеточные технологии в биологии и медицине. - 2005. - № 4. - С. 184-189.

11. Lawall H. Stem cell and progenitor cell therapy in peripheral artery disease [Text] / H. Lawall, P. Bramlage, B. Amann // Thromb. Haemost. - 2010.

- Vol. 103. - P. 696-709.

12. Our top 10 developments in stem cell biology over the last 30 years [Text] / L. Armstrong [et al.] // Stem Cells. - 2012. - Vol. 30, №1. - P. 2-9.

13. Intramuscular transplantation of G-CSF-mobilized CD34(+) cells in

patients with critical limb ischemia: a phase I/IIa, multicenter, single-blinded, dose-escalation clinical trial [Text] / A. Kawamoto [et al.] // Stem Cells. - 2009.

- Vol. 27, №11. - P. 2857-2864.

14. Autologous skeletal myoblasts transduced with a new adenoviral bi-cistronic vector for treatment of hind limb ischemia [Text] / M.I. Niagara [et al.] // J. Vasc. Surg. - 2004. - Vol. 40. -P. 774-785.

15. Endothelial progenitor cells: identity defined? [Text] / F. Timmer-mans [et al.] // J. Cell Mol. Med. - 2009.

- Vol. 13. - P. 87-102.

16. Mobilization of endothelial progenitor cells in patients with acute myocardial infarction [Text] / S. Shintani [et al.] // Circulation. - 2001. -Vol. 103. - P. 2776-2779.

17. More insight into mesenchy-mal stem cells and their effects inside the body [Text] / Z. Zou [et al.] // Expert Opin Biol Ther. - 2010. - Vol. 10, №2.

- P. 215-230.

18. Early translation of adipose-derived cell therapy for cardiovascular disease [Text] / R. Sanz-Ruiz [et al.] // Cell Transpl. - 2009. - Vol. 18. -P. 245-254.

19. Therapeutic angiogenesis for patients with limb ischaemia by autolo-gous transplantation of bone-marrow cells: a pilot study and a randomized controlled trial [Text] / E. Tateishi-Yuyama [et al.] // Lancet. - 2002. - Vol. 360. - P. 427-435.

20. Murohara T. Therapeutic vas-culogenesis using human cord blood-derived endothelial progenitors [Text] / T. Murohara // Trends Cardiovasc Med.

- 2001. - Vol. 11. - P. 303-307.

21. Allogeneic endometrial regenerative cells: An «Off the shelf solution» for critical limb ischemia? [Text] / M.P. Murphy [et al.] // J. Transl. Med. - 2008. - Vol. 6. - P. 45.

22. Gupta R. Human Studies of Angiogenic Gene Therapy [Text] / R. Gupta, J. Tongers, D.W. Losordo // Circ. Res. - 2009. - Vol. 105. - P. 724-736.

23. Belch J. Effect of fibroblast growth factor NV1FGF on amputation

and death: a randomised placebo-controlled trial of gene therapy in critical limb ischaemia [Text] / J. Belch, W.R. Hiatt, I. Baumgartner // Lancet. - 2011. - Vol. 377, № 9781. - P. 1929-1937.

24. VEGF - фактор роста эндотелия сосудов. Информация для медицинских работников. - Электрон. дан. - 2013. - Режим доступа: http://www.vidal.ru/poisk_preparatov/ne ovasculgen.html.

Сведения об авторах

Деев Роман Вадимович - канд. мед. наук, мед. директор ОАО «Институт стволовых клеток человека», г. Москва.

Мжаванадзе Нина Джансуговна - аспирант кафедры ангиологии, сосудистой, оперативной хирургии и топографической анатомии ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава России, г. Рязань. E-mail: nina_mzhavanadze@mail.ru.