RU2590859C1 - Method of distant hepatocyte regeneration stimulation - Google Patents
Method of distant hepatocyte regeneration stimulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590859C1 RU2590859C1 RU2015126176/14A RU2015126176A RU2590859C1 RU 2590859 C1 RU2590859 C1 RU 2590859C1 RU 2015126176/14 A RU2015126176/14 A RU 2015126176/14A RU 2015126176 A RU2015126176 A RU 2015126176A RU 2590859 C1 RU2590859 C1 RU 2590859C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liver
- regeneration
- cells
- bone marrow
- hepatocytes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биологии и медицине, конкретно к регенеративной медицине, и касается стимуляции регенерации гепатоцитов и может быть использовано для коррекции структурно-функциональных нарушений печени, прежде всего, ее возрастных изменений.The invention relates to biology and medicine, specifically to regenerative medicine, and for stimulating the regeneration of hepatocytes and can be used to correct structural and functional disorders of the liver, primarily its age-related changes.
Печень во взрослом организме, как правило, находится в состоянии покоя, которое сопровождается непролиферирующим состоянием гепатоцитов [Бадер А. Способ регенерации ткани: Патент РФ на изобретение №2392314 от 20.06.2010]. Физиологическая регенерация печени, в отличие от репаративной, слабо выражена. Одним из принципиальных показателей регенерации печени является количество (доля) двуядерных гепатоцитов (делящихся и неделящихся), количество которых невелико в интактной печени и, к тому же, значительно снижается с возрастом [Северин М.В., Б.Г. Юшков, Ястребов А.П. Регенерация тканей при экстремальных воздействиях на организм. Екатеринбург: УрГМИ, 1993. - 187 с - С. 82-91]. Существует обратно пропорциональная зависимость, когда небольшие потери клеток печени восстанавливаются медленно, большие потери клеток печени - значительно быстрее [Северин М.В., Б.Г. Юшков, Ястребов А.П. Регенерация тканей при экстремальных воздействиях на организм. Екатеринбург: УрГМИ, 199. - 187 с - С. 79; Бадер А. Способ регенерации ткан: Патент РФ на изобретение №2392314 от 20.06.2010].The liver in the adult body, as a rule, is at rest, which is accompanied by a non-proliferating state of hepatocytes [Bader A. Method of tissue regeneration: RF patent for the invention No. 2392314 from 06.20.2010]. Physiological regeneration of the liver, in contrast to reparative, is poorly expressed. One of the principal indicators of liver regeneration is the number (fraction) of binuclear hepatocytes (fissile and non-fissile), the number of which is small in the intact liver and, moreover, significantly decreases with age [Severin MV, B.G. Yushkov, Yastrebov A.P. Tissue regeneration under extreme effects on the body. Yekaterinburg: Ural State Medical Institute, 1993. - 187 s - S. 82-91]. There is an inverse proportion when small losses of liver cells are restored slowly, large losses of liver cells are much faster [Severin MV, B.G. Yushkov, Yastrebov A.P. Tissue regeneration under extreme effects on the body. Yekaterinburg: Ural State Medical Institute, 199 .-- 187 s - S. 79; Bader A. Method of tissue regeneration: RF patent for the invention No. 2392314 from 06.20.2010].
Медленные подпороговые потери гепатоцитов не компенсируются организмом, когда процесс достигает "критического числа" (для печени это число составляет 10% работающих гепатоцитов), это приводит к необратимым процессам и гибели организма [Северин М.В., Б.Г. Юшков, Ястребов А.П. Регенерация тканей при экстремальных воздействиях на организм. Екатеринбург: УрГМИ, 1993. - 187 с - С. 79]. Поэтому разработка методов стимуляции регенерации печени, в первую очередь, ее физиологической компоненты, является одной из важнейших социально-экономических задач антивозрастной (регенеративной) медицины, направленной на сохранение активного долголетия в условиях увеличения среднего возраста населения планеты.Slow subthreshold losses of hepatocytes are not compensated by the body when the process reaches a "critical number" (for the liver this number is 10% of the working hepatocytes), this leads to irreversible processes and death of the body [Severin MV, B.G. Yushkov, Yastrebov A.P. Tissue regeneration under extreme effects on the body. Yekaterinburg: Ural State Medical Institute, 1993. - 187 s - S. 79]. Therefore, the development of methods for stimulating liver regeneration, first of all, its physiological components, is one of the most important socio-economic tasks of anti-aging (regenerative) medicine, aimed at maintaining active longevity in conditions of increasing the average age of the planet's population.
Известен широкий спектр лекарственных препаратов, биотехнологических (гормоны, рекомбинантные факторы роста клеток, цитокины, биологически активные вещества и т.п.) и клеточных составов, способных оказывать стимулирующее влияние на рост и регенерацию гепатоцитов, функциональную активность печени, прежде всего, при репаративной и патологической регенерации органа.A wide range of drugs is known, biotechnological (hormones, recombinant cell growth factors, cytokines, biologically active substances, etc.) and cellular compositions that can have a stimulating effect on the growth and regeneration of hepatocytes, the functional activity of the liver, especially in case of reparative and pathological organ regeneration.
Например, доказаны стимулирующие регенерацию печени эффекты дегидротимина, тимина, метацила, пентоксила, тироксина, преднизолона, пролактина, хориогонина, ДНК и продуктов регенерирующей печени [Карагюлян СР., Сванадзе Н.Л. Усиление регенерации при обширных поражениях печени // Хирургия. - 1985. - №2. - С. 139-143]. Вагосимпатическая новокаиновая блокада сосудисто-нервных пучков на шее при механическом повреждении печени способствует увеличению доли двуядерных гепатоцитов, что является маркером стимуляции репаративной регенерации и гипертрофии органа [Тараско А.Д., Ибатуллин И.А., Итс В.Э., Арефьева А.К. Способ стимуляции репаративной регенерации и гипертрофии печени при моделировании ее механического повреждения в эксперименте: Патент РФ на изобретение №2168336 от 08.09.1999].For example, the effects of dehydrotimine, thymine, metacil, pentoxyl, thyroxine, prednisolone, prolactin, choriogonin, DNA, and products of the regenerating liver have been proven to stimulate liver regeneration [Karagyulyan SR, Svanadze N.L. Strengthening regeneration with extensive liver damage // Surgery. - 1985. - No. 2. - S. 139-143]. Vagosympathetic novocaine blockage of the neurovascular bundles in the neck with mechanical damage to the liver increases the proportion of binuclear hepatocytes, which is a marker of stimulation of reparative regeneration and organ hypertrophy [Tarasko A.D., Ibatullin I.A., Its V.E., Aref'eva A. TO. A method of stimulating reparative regeneration and hypertrophy of the liver when modeling its mechanical damage in the experiment: RF patent for the invention No. 2168336 from 09/08/1999].
Ближе к существу изобретения являются способы, использующие биотехнологические и клеточные композиции и технологии, которые применяются для местного или системного влияния на регенерацию печени.Closer to the essence of the invention are methods using biotechnological and cellular compositions and technologies that are used for local or systemic effects on liver regeneration.
Один подход базируется на применении комплексных гетерологичных экстрактов тканей, например экстрактов из гипофиза или гипоталамуса, для индукции размножения клеток, например гепатоцитов. Однако применение экстрактов из тканей животных или человека в лаборатории или в клинике проблематично из-за возможности передачи вирусных заболеваний, например, таких как вирус папилломы человека, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота, вирусов свиней или овец. Кроме того, трудно определить и стандартизовать качество экстрактов, так как оно, среди прочего, зависит от источника и условий культивирования [Бадер А. Способ регенерации ткани: Патент РФ на изобретение №2392314 от 20.06.2010].One approach is based on the use of complex heterologous tissue extracts, such as extracts from the pituitary or hypothalamus, to induce cell reproduction, such as hepatocytes. However, the use of extracts from animal or human tissues in a laboratory or clinic is problematic due to the possibility of transmission of viral diseases, such as human papillomavirus, spongiform encephalopathy in cattle, swine or sheep viruses. In addition, it is difficult to determine and standardize the quality of the extracts, since it, among other things, depends on the source and cultivation conditions [Bader A. Method for tissue regeneration: RF patent for the invention No. 2392314 from 06.20.2010].
Другой подход использует индукцию роста клеток посредством введения гормонов (например, соматотропный гормон, СТГ), факторов роста, например, таких как трансформирующий фактор роста бета (TGF-beta, ТФР-бета), эпидермальный фактор роста (EGF, ЭФР), сосудисто-эндотелиальный фактор роста (VEGF, СЭФР) или фактор роста гепатоцитов (HGF, ФРГ), эритропоэтин (ЭПО), тромбопоэтин (ТПО), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF, ГМ-КСФ), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF, Г-КСФ) и др. [Бадер А. Способ регенерации ткани: Патент РФ на изобретение №2392314 от 20.06.2010]. Они имитируют гуморальный (паракринный - местный и через кровь) путь регуляторного влияния клеток организма (например, костного мозга) на регенерацию других клеточных систем, включая гепатоциты. В то же время, их применение in vivo не лишено проблем из-за выраженных побочных эффектов, связанных с трудностью индивидуального подбора терапевтической дозы для каждого пациента и широким спектром клеточных и внутриклеточных эффектов, например:Another approach uses the induction of cell growth by introducing hormones (e.g., growth hormone, STH), growth factors, such as transforming growth factor beta (TGF-beta, TGF-beta), epidermal growth factor (EGF, EGF), vascular endothelial growth factor (VEGF, VEGF) or hepatocyte growth factor (HGF, West Germany), erythropoietin (EPO), thrombopoietin (TPO), granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF, GM-CSF), granulocyte colony-stimulating , G-KSF) and others [Bader A. Method of tissue regeneration: RF patent n and invention No. 2392314 of 06/20/2010]. They mimic the humoral (paracrine - local and via blood) pathway of the regulatory effect of body cells (e.g., bone marrow) on the regeneration of other cellular systems, including hepatocytes. At the same time, their use in vivo is not without problems because of the pronounced side effects associated with the difficulty of individually selecting a therapeutic dose for each patient and a wide range of cellular and intracellular effects, for example:
1) развивается лихорадка;1) a fever develops;
2) активируются онкогены, запускающие деление клеток, но, с другой стороны, приводящие к опухолевой трансформации клеток. Тем более, что в условиях патологии печени и в условиях физиологического старения организма накапливаются мутантные клетки, что можно зафиксировать, в частности, по появлению и накоплению патологических митозов [Северин М.В., Б.Г. Юшков, Ястребов А.П. Регенерация тканей при экстремальных воздействиях на организм. Екатеринбург: УрГМИ, 1993. - 187 с - С. 85-91].2) oncogenes are activated, triggering cell division, but, on the other hand, leading to tumor cell transformation. Moreover, under conditions of liver pathology and physiological aging of the body, mutant cells accumulate, which can be fixed, in particular, by the appearance and accumulation of pathological mitoses [Severin MV, B.G. Yushkov, Yastrebov A.P. Tissue regeneration under extreme effects on the body. Yekaterinburg: Ural State Medical Institute, 1993. - 187 s. - P. 85-91].
С точки зрения клеточных технологий, известны способ лечения хронических заболеваний, способ получения биотрансплантата, биотрансплантат для лечения любых хронических заболеваний, включая жировую дистрофию печени [Shumakov V.I., Gureev S.V., Onischenko N.A., Temnov A.A. Method for treating chronic illnesses (variants), method for producing a biograft (variants) and a biograft (variants): WO 2007091919 (A1) - 2007-08-16]. До забора стволовых и прогениторных клеток из костного мозга проводят иммунокоррекцию, культивируют клетки с тканеспецифическим антигеном 7-15 суток для получения биотрансплантата. Для получения тканеспецифичекого антигена берут свежевыделенную ткань органа, идентичного поврежденному. В качестве источника может быть использована аллогенная или ксеногенная ткань, при возможности используется биопсийный материал. Биотрансплантат вводят в неизвестное место, что на экспериментальной модели жировой дистрофии печени у морских свинок в 5 раз повышает процент двуядерных гепатоцитов.From the point of view of cellular technologies, there is a known method for treating chronic diseases, a method for producing a biograft, a biograft for treating any chronic diseases, including fatty liver [Shumakov V.I., Gureev S.V., Onischenko N.A., Temnov A.A. Method for treating chronic illnesses (variants), method for producing a biograft (variants) and a biograft (variants): WO 2007091919 (A1) - 2007-08-16]. Before stem and progenitor cells are taken from the bone marrow, immunocorrection is carried out, cells with tissue-specific antigen are cultured for 7-15 days to obtain a biograft. To obtain tissue-specific antigen, freshly isolated tissue of an organ identical to the damaged is taken. Allogeneic or xenogenic tissue may be used as a source, and biopsy material may be used if possible. The biograft is introduced into an unknown place, which in the experimental model of fatty degeneration of the liver in guinea pigs increases the percentage of binuclear hepatocytes by 5 times.
Известен похожий на предыдущий способ продукции и применения композиции для стимуляции роста, а также регенерации клеток [Botin A.S., Onischenko N.A., Temnov A.A. Growth stimulating and cell regenerating composition and a method for the production thereof: WO 2008082323 (A1) - 2008-07-10]. Композиция использует лизат, в том числе, стволовых и прогениторных клеток костного мозга. Сами клетки тоже могут входить в состав композиции на фармацевтически приемлемом носителе или без такового. Клетки, забранные у пациента, предварительно культивируют до 60 сут с тканеспецифическим антигеном, соответствующим поврежденному органу, регенерацию клеток которого требуется простимулировать. Фармакологическую композицию можно применять в качестве косметических добавок, пищевых добавок и добавок в корм животных, внутреннего введения, культивирования клеток, фармацевтического применения, а также для стимуляции роста волос. Как результат, на экспериментальной модели жировой дистрофии печени у морских свинок в 5 раз повышается процент двуядерных гепатоцитов.Known similar to the previous method of production and use of the composition to stimulate growth and cell regeneration [Botin A.S., Onischenko N.A., Temnov A.A. Growth stimulating and cell regenerating composition and a method for the production thereof: WO 2008082323 (A1) - 2008-07-10]. The composition uses a lysate, including stem and progenitor bone marrow cells. The cells themselves can also be included in the composition on a pharmaceutically acceptable carrier or without it. Cells taken from a patient are pre-cultured for up to 60 days with a tissue-specific antigen corresponding to a damaged organ whose cell regeneration needs to be stimulated. The pharmacological composition can be used as cosmetic additives, food additives and additives in animal feed, internal administration, cell culture, pharmaceutical use, as well as to stimulate hair growth. As a result, in the experimental model of fatty degeneration of the liver in guinea pigs, the percentage of binuclear hepatocytes increases 5 times.
К недостаткам известных способов относятся:The disadvantages of the known methods include:
- 5-7 этапов для получения биотрансплантата или композиции, начиная с забора клеток, свидетельствующие о дороговизне и сложности подготовительных процедур;- 5-7 steps to obtain a biograft or composition, starting with cell collection, indicating the high cost and complexity of the preparatory procedures;
- длительные манипуляции с клетками вне организма требуют высококлассного специализированного оборудования и квалифицированного персонала, несут повышенный риск инфицирования клеточного материала;- long-term manipulations with cells outside the body require high-quality specialized equipment and qualified personnel, carry an increased risk of infection of cellular material;
- иммунокоррекция не всегда приемлема при аутоиммунных и эссенциальных заболеваниях печени;- immunocorrection is not always acceptable for autoimmune and essential liver diseases;
- не обозначен путь введения композиции в организм морских свинок для регенерации печени. Назначение композиции стволовых клеток через желудочно-кишечный тракт дорого и нецелесообразно, поскольку слабое усвоение введенного материала требует назначения больших доз композиции, эффект сомнителен; парентеральное введение клеточного лизата, содержащего внутриклеточные органеллы, которые являются антигеном, в сочетании с тканеспецифическим антигеном могут провоцировать развитие аллергических и аутоиммунных заболеваний;- not indicated the route of introduction of the composition into the body of guinea pigs for liver regeneration. The appointment of a stem cell composition through the gastrointestinal tract is expensive and impractical, since poor assimilation of the introduced material requires the administration of large doses of the composition, the effect is doubtful; parenteral administration of a cell lysate containing intracellular organelles, which are an antigen, in combination with a tissue-specific antigen can provoke the development of allergic and autoimmune diseases;
- отсутствие универсальности способов, так как в каждом конкретном случае подбирается тканеспецифический антиген и донорский материал (аутологичный, аллогенный, ксеногенный).- the lack of universality of the methods, as in each case a tissue-specific antigen and donor material (autologous, allogeneic, xenogenic) are selected.
Регенерация ткани печени является одним из важнейших показателей в хирургической гепатологии. Важным разделом является внедрение и разработка новых способов и методов стимуляции регенераторных процессов в печени.Regeneration of liver tissue is one of the most important indicators in surgical hepatology. An important section is the introduction and development of new methods and methods for stimulating regenerative processes in the liver.
Выделяют различные способы стимуляции регенерации печени, такие как перевязка печеночной артерии, ветвей воротной вены, гепатофреникопексия [Дударев В.А., Фокин Д.В. Экспериментально морфологическое обоснование стимуляции регенерации печени // INTERNATIONAL JOURNAL OF EXPERIMENTAL EDUCATION. 2014. №8. C. l12-113; C. 112], денервация печеночной артерии [P. Mallet-Guy P. Effects de La neurectomien periartere hepatigue sur L, evolution de L, hepatiti toxigue experimentale. - Lyon Hir., 1962, V. 58. - p. 242-258], резекция печени [Нарциссов T.B. Резекция печени при циррозе // Хирургия. - 1973. - №5. - С. 79-84]. Подобные травматичные вмешательства в организм, вызывающие осложнения в 20% случаев, неприемлемы для стимуляции физиологических процессов, лежащих в основе регенерации гепатоцитов.Various methods of stimulating liver regeneration are distinguished, such as ligation of the hepatic artery, portal vein branches, hepatophrenicopexy [Dudarev V.A., Fokin D.V. Experimental morphological substantiation of stimulation of liver regeneration // INTERNATIONAL JOURNAL OF EXPERIMENTAL EDUCATION. 2014. No8. C. l12-113; C. 112], denervation of the hepatic artery [P. Mallet-Guy P. Effects de La neurectomien periartere hepatigue sur L, evolution de L, hepatiti toxigue experimentale. - Lyon Hir., 1962, V. 58. - p. 242-258], resection of the liver [Narcissus T.B. Resection of the liver with cirrhosis // Surgery. - 1973. - No. 5. - S. 79-84]. Such traumatic interventions in the body, causing complications in 20% of cases, are unacceptable for stimulating the physiological processes that underlie the regeneration of hepatocytes.
Существует группа способов лечения печеночной недостаточности, основанных на использовании "вне организма"- экстракорпорально:There is a group of methods for treating liver failure, based on the use of "outside the body" - extracorporeal:
- суспензии изолированных ксеногенных гепатоцитов в экстракорпоральной системе «вспомогательная печень», через которую перфузируется кровь реципиента с пораженной печенью [Шумаков В.И. и соавторы. Очерки по физиологическим проблемам трансплантологии и применения искусственных органов // Тула. - Репрорникс. - 1998. - с. 343-362];- suspensions of isolated xenogenic hepatocytes in the extracorporeal system “auxiliary liver”, through which the blood of the recipient with the affected liver is perfused [Shumakov V.I. and coauthors. Essays on the physiological problems of transplantology and the use of artificial organs // Tula. - Reporters. - 1998. - p. 343-362];
- микрофрагментов ткани печени [Соловьев В.В., Онищенко Н.А., Акатов B.C., Лежнев Э.И. Функциональная активность гепатоцитов в фрагментах печени in vitro: зависимость от размеров фрагментов и длительности их культивирования. // Бюл. Экспер. Биол. и Мед., - 1997, - №10, - с. 406-408];- microfragments of liver tissue [Soloviev V.V., Onishchenko N.A., Akatov B.C., Lezhnev E.I. Functional activity of hepatocytes in liver fragments in vitro: dependence on the size of the fragments and the duration of their cultivation. // Bull. Expert. Biol. and Med., - 1997, - No. 10, - p. 406-408];
- изолированных гепатоцитов с микроносителями (например, цитодексом-3), которые предварительно покрывают коллагеном [Dimetriou А.А., Rozga J., Podesta L. Early clinical experience with a hybrid bioartificial liver // Scan. J. gastroenterol. - 1995. - 30. - Suppl. 208. - p. 111-117; Chen S., Eguchi S. Watanabe Hepatic support strategies // Transplant. Proc. - 1996. - 28, №4. - p. 2036-2038];- isolated hepatocytes with microcarriers (for example, cytodex-3) that are pre-coated with collagen [Dimetriou A.A., Rozga J., Podesta L. Early clinical experience with a hybrid bioartificial liver // Scan. J. gastroenterol. - 1995. - 30. - Suppl. 208. - p. 111-117; Chen S., Eguchi S. Watanabe Hepatic support strategies // Transplant. Proc. - 1996. - 28, No. 4. - p. 2036-2038];
- экстракорпоральных систем, заполненных коллагеновым гелем с гепатоцитами [Naka S., Takeshita К., Yamamoto Т. Bioartificial liver support system using porcine hepatocytes entrapped in a three-dimensional hollow fiber module with collagen gel: an evaluation in the swine acute liver failure model // Artif. Organs. - 1999. - V. 23. - Р. 822-828].- extracorporeal systems filled with collagen gel with hepatocytes [Naka S., Takeshita K., Yamamoto T. Bioartificial liver support system using porcine hepatocytes entrapped in a three-dimensional hollow fiber module with collagen gel: an evaluation in the swine acute liver failure model // Artif. Organs. - 1999. - V. 23. - R. 822-828].
Основными недостатками способов, использующих гепатоциты вне организма (экстракорпорально), для коррекции печеночной недостаточности, являются:The main disadvantages of methods using hepatocytes outside the body (extracorporeally) for the correction of liver failure are:
- малый срок работы изолированных гепатоцитов (не более 1-2 дня);- short life of isolated hepatocytes (no more than 1-2 days);
- необходимость регулярно осуществлять сеансы подключения к перфузионным системам «биоискусственная печень»;- the need to regularly conduct sessions connecting to perfusion systems "bioartificial liver";
- дороговизна.- high cost.
Так, для стимуляции регенерации печени при фиброзных изменениях различного генеза на модели цирроза печени в эксперименте с помощью иглы-инжектора в ткань печени вводят препарат «EMBRYOBLASTE» на глубину до 0,1 см. Как отмечают авторы, препарат вызывает увеличение объема гепатоцитов (гипертрофию) [Дударев В.А., Киргизов И.В., Якимова С.И., Фокин Д.В., Воробьева Е.Л., Складнева В.О. Способ стимуляции регенерации печени при фиброзных изменениях в эксперименте: Патент РФ на изобретение №2455701 от 10.07.2012]. Данные о стимуляции регенерации гепатоцитов не представлены.So, to stimulate liver regeneration in case of fibrotic changes of various origins on the model of liver cirrhosis in the experiment, the drug EMBRYOBLASTE is injected into the liver tissue with a needle-injector to a depth of 0.1 cm. As the authors note, the drug causes an increase in the volume of hepatocytes (hypertrophy) [Dudarev V.A., Kirgizov I.V., Yakimova S.I., Fokin D.V., Vorobyeva E.L., Skladneva V.O. A method of stimulating liver regeneration with fibrotic changes in the experiment: RF patent for the invention No. 2455701 from 10.07.2012]. Data on the stimulation of hepatocyte regeneration are not presented.
Для стимуляции регенерации гепатоцитов проводят курсовое (до 5 раз) введение диспергированного биоматериала "Аллоплант" посредством эндоскопического канюлирования пупочной вены [Галимов О.В., Нуртдинов М.А., Шумкин A.M., Зиангиров Р.А., Хафизов Н.Х., Хафизов Т.Н., Тимербулатов М.В., Гарифуллин Б.М., Сендерович Е.И., Булгаков В.Р., Зиганшин И.М. Способ лечения токсического гепатита и цирроза печени: Патент РФ на изобретение №2205647 от 10.06.2003].To stimulate the regeneration of hepatocytes, a course (up to 5 times) administration of dispersed Alloplant biomaterial is carried out by means of endoscopic cannulation of the umbilical vein [Galimov OV, Nurtdinov MA, Shumkin AM, Ziangirov RA, Khafizov N.Kh., Khafizov T.N., Timerbulatov M.V., Garifullin B.M., Senderovich E.I., Bulgakov V.R., Ziganshin I.M. A method for the treatment of toxic hepatitis and cirrhosis of the liver: RF patent for the invention No. 2205647 from 06/10/2003].
Для стимуляции регенерации проводят аутотрансплантацию фрагментов печени, которые, однако, погибают, если не обеспечить отвод ядовитой желчи, продуцируемой гепатоцитами [Северин М.В., Б.Г. Юшков, Ястребов А.П. Регенерация тканей при экстремальных воздействиях на организм. Екатеринбург: УрГМИ, 1993. - 187 с - С. 70-71]. Создание отвода (анастомозов) является микрохирургической операцией, которая требуют высококлассных специалистов. Происходит рассасывание основой части пересаженного материала. У пересаженных фрагментов ткани низкая функциональная и регенерирующая активность.To stimulate regeneration, autologous transplantation of fragments of the liver is carried out, which, however, die if the hepatocytes produced by poisonous bile are not removed [Severin MV, B.G. Yushkov, Yastrebov A.P. Tissue regeneration under extreme effects on the body. Yekaterinburg: Ural State Medical Institute, 1993. - 187 s - S. 70-71]. The creation of a tap (anastomoses) is a microsurgical operation that requires highly skilled specialists. There is a resorption of the base part of the transplanted material. Transplanted tissue fragments have low functional and regenerative activity.
Известен способ, заключающийся во введении ксеногенных гепатоцитов: подкожно в переднюю брюшную стенку до операции и под капсулу почки во время частичной резекции печени. Метод повышает регенерацию печени [Чикотеев С.П., Плеханов А.Н., Товаршинов А.И., Гольдберг О.А., Лепехова С.А., Корнилов Н.Г. Способ пострезекционной регенерации печени в эксперименте: Патент РФ на изобретение №2232550 от 20.07.2004].There is a method consisting in the introduction of xenogenic hepatocytes: subcutaneously into the anterior abdominal wall before surgery and under the capsule of the kidney during partial resection of the liver. The method increases liver regeneration [Chikoteev S.P., Plekhanov A.N., Tovarshinov A.I., Goldberg O.A., Lepekhova S.A., Kornilov N.G. The method of post-resection liver regeneration in the experiment: RF patent for the invention No. 2232550 from 07.20.2004].
Показан способ лечения хронических диффузных заболеваний печени, предусматривающий инъекционное введение суспензии фетальных клеток, тканей человека, причем введение осуществляют подкожно в 4-5 точках передней брюшной стенки, а курс содержит 2-4 инъекции [Трансплантация фетальных тканей и клеток человека/под ред. Г.Т. Сухих.- М., Международный институт биологической медицины, 1996 г., стр. 84-86]. Альтернативой рассматривают внутрибрюшинное назначение суспензии фетальных клеток печени и/или селезенки, и/или тимуса [Курбатова Г.Р., Гиниатуллин Р.У., Козель А.И., Игнатьева Е.Н. Способ патогенетической терапии хронических заболеваний печени: Патент РФ на изобретение №2203675 от 10.05.2003]. Однако инородные по своим антигенам клетки в брюшной полости активируют резидентные макрофаги, которые быстро утилизируют чужеродные клетки и способны провоцировать развитие воспаления (перитонита), что и было подтверждено заявителями.A method for the treatment of chronic diffuse liver diseases is shown, which involves the injection of a suspension of fetal cells, human tissues, moreover, the introduction is carried out subcutaneously at 4-5 points of the anterior abdominal wall, and the course contains 2-4 injections [Transplantation of fetal tissues and human cells / ed. G.T. Sukhikh.- M., International Institute of Biological Medicine, 1996, pp. 84-86]. An alternative is the intraperitoneal administration of a suspension of fetal cells of the liver and / or spleen and / or thymus [Kurbatova GR, Giniatullin R.U., Kozel A.I., Ignatieva E.N. A method for the pathogenetic therapy of chronic liver diseases: RF Patent for the invention No. 2203675 of 05/10/2003]. However, cells that are foreign in their antigens in the abdominal cavity activate resident macrophages, which quickly utilize foreign cells and are capable of provoking the development of inflammation (peritonitis), which was confirmed by the applicants.
Проведенные авторами эксперименты на мышах показали, что подкожное введение даже сингенных (от животных одной линии) гепатоцитов с использованием подложки неэффективно для длительной стимуляции регенерации печени, поскольку через 45 суток после имплантации происходит их гибель и полная утилизация макрофагами. На препаратах взамен клеток печени обнаруживаются гемосидерофаги, кровеносные сосуды, соединительная и жировая ткани, замещающие ткань печени (Фиг. 1).The experiments performed by the authors on mice showed that subcutaneous administration of even syngeneic (from animals of the same line) hepatocytes using a substrate is ineffective for long-term stimulation of liver regeneration, since 45 days after implantation, they die and are completely utilized by macrophages. On preparations instead of liver cells, hemosiderophages, blood vessels, connective and adipose tissues that replace liver tissue are found (Fig. 1).
Известен способ лечения печеночной недостаточности с использованием полимерного матрикса, в качестве которого применяют гель и аллогенные клетки донора. Трансплантируют гель с клеточным материалом в паренхиму печени и/или брыжейку тонкой кишки. Сразу после трансплантации аллогенных клеток печени и прогениторных клеток костного мозга на геле назначают иммуносупрессанты в профилактической дозе, что позволяет увеличить срок выживания клеток, активизировать их пролиферацию [Готье С.В., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е., Севастьянов В.И. Способ и трансплантат для лечения печеночной недостаточности: Патент РФ на изобретение №2425647 от 10.08.2011].A known method of treating liver failure using a polymer matrix, which is used as a gel and allogeneic donor cells. A gel with cellular material is transplanted into the liver parenchyma and / or mesentery of the small intestine. Immediately after the transplantation of allogeneic liver cells and bone marrow progenitor cells, immunosuppressants are prescribed on a gel in a prophylactic dose, which allows to increase the survival time of cells and enhance their proliferation [Gauthier SV, Shagidulin M.Yu., Onishchenko NA, Krasheninnikov M .E., Sevastyanov V.I. Method and transplant for the treatment of liver failure: RF patent for the invention No. 2425647 from 08/10/2011].
Наиболее близким к предлагаемому является способ лечения печеночной недостаточности [Готье С.В., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е., Севастьянов В.И. Способ и трансплантат для лечения печеночной недостаточности: Патент РФ на изобретение №2425648 от 10.08.2011], использующий аутологичные прогениторные клетки костного мозга, предварительно культивируемые in vitro в течение 7 суток. Осуществляют также забор аутологичных клеток печени. Проводят сокультивирование аутологичных клеток печени и прогениторных клеток костного мозга в течение 2-3 суток. Только после этого проводят иммобилизацию смеси аутологичных клеток печени и прогениторных клеток костного мозга на носитель - биодеградируемый полимерный трехмерный матрикс. После этого обеспечивают трансплантацию носителя с клетками, вводя его в брыжейку тонкой кишки. После трансплантации аутологичных клеток печени и прогениторных клеток костного мозга на матриксе назначают антикоагулянты и антиагреганты в профилактической дозе.Closest to the proposed is a method of treating liver failure [Gauthier S.V., Shagidulin M.Yu., Onishchenko N.A., Krasheninnikov M.E., Sevastyanov V.I. Method and transplant for the treatment of liver failure: RF patent for the invention No. 2425648 of 08/10/2011], using autologous progenitor bone marrow cells previously cultured in vitro for 7 days. Autologous liver cells are also taken. Autologous cells of the liver and progenitor cells of the bone marrow are co-cultured for 2-3 days. Only after this, a mixture of autologous liver cells and bone marrow progenitor cells is immobilized onto a carrier - a biodegradable polymer three-dimensional matrix. After this, the carrier is transplanted with cells, introducing it into the mesentery of the small intestine. After transplantation of autologous liver cells and bone marrow progenitor cells, anticoagulants and antiplatelet agents are prescribed in a prophylactic dose on the matrix.
Однако вышеописанный способ недостаточно эффективен, использование ксеногенного и фетального материала нежелательно.However, the above method is not effective enough, the use of xenogenic and fetal material is undesirable.
К недостаткам использования известных хирургических способов, в том числе и прототипа, относятся:The disadvantages of using known surgical methods, including the prototype, include:
- дороговизна и сложность подготовительных процедур вне организма (до 7-10 этапов манипуляций с клетками), требующих высококлассного специализированного оборудования и квалифицированного персонала, повышенный риск инфицирования клеточного материала;- the high cost and complexity of preparatory procedures outside the body (up to 7-10 stages of cell manipulation), requiring high-quality specialized equipment and qualified personnel, an increased risk of infection of cellular material;
- воспалительная реакция на трансплантат. Полимерные материалы подвергаются биоразрушению, вызванному гигантскими многоядерными клетками инородных тел [Biomaterials Science: an introduction to Materials in Medicine / ed. by B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, J.E. Lemons. - 2nd ed. - Elsevier Inc., 2004. P. 296-304; Хлусов И.А., Нечаев K.A., Дворниченко M.B., Хлусова М.Ю., Саприна Т.В., Твердохлебов С.И. Влияние гибридных имплантатов на основе трехмерной полимерной матрицы на динамику старения лейкозньгх мышей // Биотехносфера. 2010. №5-6(11-12). С. 15-19], которые способствуют развитию хронического гранулематозного воспаления [Biomaterials Science: an introduction to Materials in Medicine / ed. by B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, J.E. Lemons. - 2nd ed. - Elsevier Inc., 2004. P. 296-304];- inflammatory reaction to the transplant. Polymeric materials undergo biodegradation caused by giant multinucleated foreign body cells [Biomaterials Science: an introduction to Materials in Medicine / ed. by BD Ratner, AS Hoffman, FJ Schoen, JE Lemons. - 2 nd ed. - Elsevier Inc., 2004. P. 296-304; Khlusov I.A., Nechaev KA, Dvornichenko MB, Khlusova M.Yu., Saprina T.V., Tverdokhlebov S.I. The effect of hybrid implants based on a three-dimensional polymer matrix on the aging dynamics of leukemic mice // Biotechnosphere. 2010. No. 5-6 (11-12). S. 15-19], which contribute to the development of chronic granulomatous inflammation [Biomaterials Science: an introduction to Materials in Medicine / ed. by BD Ratner, AS Hoffman, FJ Schoen, JE Lemons. - 2 nd ed. - Elsevier Inc., 2004. P. 296-304];
- малая выживаемость введенных гепатоцитов или других клеток вследствие нарушения кровообращения в трансплантате, особенно на фоне фиброза печени;- low survival rate of the introduced hepatocytes or other cells due to circulatory disorders in the transplant, especially against the background of liver fibrosis;
- использование фармакологических препаратов (антикоагулянтов и антиагрегантов), увеличивающих нагрузку на восстанавливающуюся печень;- the use of pharmacological preparations (anticoagulants and antiplatelet agents) that increase the load on the recovering liver;
- травматичность полостной операции, эндоскопического или лапароскопического введения трансплантата в брыжейку тонкой кишки или паренхиму печени, возможность осложнений (кровотечение, тромбообразование, нагноение, риск опухолевой трансформации и т.п.), необходимость навигации для доставки трансплантата (под контролем УЗИ или эндоскопа), что обусловливает применение способа только в специализированных отделениях, занимающихся лечением и коррекцией печеночной недостаточности, с привлечением высококвалифицированных специалистов;- the invasiveness of abdominal surgery, endoscopic or laparoscopic transplantation into the mesentery of the small intestine or liver parenchyma, the possibility of complications (bleeding, thrombosis, suppuration, the risk of tumor transformation, etc.), the need to navigate to deliver the transplant (under the supervision of an ultrasound or endoscope), which determines the application of the method only in specialized departments involved in the treatment and correction of liver failure, with the involvement of highly qualified specialists;
- коррекция печеночной недостаточности за счет пролиферации и функционирования введенных извне гепатоцитов (заместительная терапия), при этом не доказана стимуляция регенерации гепатоцитов в поврежденной печени;- correction of liver failure due to the proliferation and functioning of hepatocytes introduced from the outside (replacement therapy), while stimulation of hepatocyte regeneration in the damaged liver has not been proven;
- практически не представлены геометрические параметры применяемых матриксов-носителей клеток и препаратов, хотя в литературе известны многочисленные факты существенного влияния характеристик носителей, например параметров их пористости, на жизнедеятельность клеток и тканей [Gauthier О., Bouler J.-M., Aguado Е. е.а. Macroporous biphasic calcium phosphate ceramics: influence macropore diameter and macroporosity percentage on bone ingrowth // Biomaterials. 1998. V. 19 (1-3). P. 133-139; Sous M., Bareille R., Rouais F. et al. Cellular biocompatibility and resistance to compression of macroporous beta-tricalcium phosphate ceramics // Biomaterials. 1998. V. 19. Р. 2147-2153].- the geometrical parameters of the used matrix carriers of cells and preparations are practically not presented, although numerous facts are known in the literature of a significant influence of the characteristics of carriers, for example, their porosity parameters, on the vital activity of cells and tissues [Gauthier O., Bouler J.-M., Aguado E. e.a. Macroporous biphasic calcium phosphate ceramics: influence macropore diameter and macroporosity percentage on bone ingrowth // Biomaterials. 1998. V. 19 (1-3). P. 133-139; Sous M., Bareille R., Rouais F. et al. Cellular biocompatibility and resistance to compression of macroporous beta-tricalcium phosphate ceramics // Biomaterials. 1998. V. 19. R. 2147-2153].
Подобных недостатков лишен предлагаемый способ дистантной стимуляции регенерации гепатоцитов.Such disadvantages are deprived of the proposed method for distant stimulation of hepatocyte regeneration.
Новый технический результат - повышение регенераторного потенциала эндогенных гепатоцитов на протяжении длительного срока, расширение области применения, снижение риска возможных осложнений, повышение удобства пользования и сокращение затрат.A new technical result is an increase in the regenerative potential of endogenous hepatocytes over a long period of time, an expansion in the scope of application, a decrease in the risk of possible complications, an increase in usability and cost reduction.
Для достижении нового технического результата в способе дистантной стимуляции регенерации гепатоцитов, включающем введение в организм трансплантата, вводят подкожно трансплантат, в состав которого входит кальцийфосфатный матрикс, обладающим пористой структурой с диаметром пор материала в диапазоне 150-600 мкм, несущий предварительно нанесенный сингенный костный мозг.To achieve a new technical result in a method for distantly stimulating the regeneration of hepatocytes, including the introduction of a graft into the body, a graft is introduced subcutaneously, which includes a calcium phosphate matrix having a porous structure with a pore diameter of the material in the range of 150-600 μm, bearing a pre-applied syngeneous bone marrow.
Также, в случае отсутствия возможности забора клеточного материала, подкожно вводят трансплантат без предварительно нанесенного костного мозга.Also, in the absence of the possibility of collecting cellular material, a graft is introduced subcutaneously without previously applied bone marrow.
Также вводят трансплантат, выполненный в виде параллелепипеда или цилиндра.A graft made in the form of a parallelepiped or cylinder is also introduced.
Для дистантной стимуляции регенерации гепатоцитов способ применяется впервые.For distant stimulation of hepatocyte regeneration, the method is used for the first time.
Способ осуществляют следующим образомThe method is as follows
1) В качестве матрикса трансплантата используют матрикс, выполненный из фосфатов кальция, с диаметром пор материала в диапазоне от 150 до 600 мкм. Наиболее оптимальной является геометрическая форма матрикса, например в виде параллелепипеда или цилиндра, с размерами, подходящими для подкожного или внутримышечного малоинвазивного введения через разрез кожи, например, троакаром. Выбор технических параметров (диаметр пор) основан на сохранении прочности при довольно значительной пористости материала матрикса трансплантата.1) A matrix made of calcium phosphates with a pore diameter of the material in the range from 150 to 600 μm is used as a transplant matrix. The most optimal is the geometric shape of the matrix, for example in the form of a parallelepiped or cylinder, with dimensions suitable for subcutaneous or intramuscular minimally invasive administration through a skin incision, for example, a trocar. The choice of technical parameters (pore diameter) is based on maintaining strength with a rather significant porosity of the graft matrix material.
2) Костный мозг выделяют из костей (бедренной, берцовой, подвздошной, грудины и т.п.) известными способами (аспирация, трепанобиопсия, стернальная пункция, при операциях на костях и т.п.), вводят в пористую структуру материала (шприцем, автоматическим дозатором и т.п.), при возможности культивируют не более 1 часа при 35-37°C в синтетической питательной среде для культивирования клеток (например, ДМЕМ, MEM, RPMI-1640, F12 и т.п.) [Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей / Под ред. В.В. Новицкого, В.П. Шахова, И.А. Хлусова. - Томск: STT, 2004. - 386 с - С. 37-40; С. 141-143; с. 297-300].2) The bone marrow is isolated from bones (femur, tibia, ileum, sternum, etc.) by known methods (aspiration, trepanobiopsy, sternal puncture, for bone operations, etc.), injected into the porous structure of the material (syringe, automatic dispenser, etc.), if possible, are cultured for no more than 1 hour at 35-37 ° C in a synthetic nutrient medium for cell culture (for example, DMEM, MEM, RPMI-1640, F12, etc.) [Introduction to cell culture methods, bioengineering of organs and tissues / Ed. V.V. Novitsky, V.P. Shakhova, I.A. Khlusova. - Tomsk: STT, 2004 .-- 386 s .-- S. 37-40; S. 141-143; from. 297-300].
3) экспериментальному животному вводят трансплантат в виде матрикса-носителя, предварительно насыщенного клетками костного мозга, либо в виде матрикса-носителя, подкожно (внутримышечно), любыми из известных малотравматичных способов (троакар, малый разрез) под местным или системным обезболиванием.3) the transplant is administered to the experimental animal in the form of a carrier matrix pre-saturated with bone marrow cells, or as a carrier matrix, subcutaneously (intramuscularly), by any of the known less traumatic methods (trocar, small incision) under local or systemic anesthesia.
Предлагаемый способ основан на анализе результатов экспериментальных исследований. Сущность способа иллюстрируется следующими примерами. The proposed method is based on the analysis of the results of experimental studies. The essence of the method is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Изготавливали трансплантат - параллелепипеды с линейным размером (5×5×1 мм3), прессовали из порошка формовым способом при давлении 130 килограммов силы на 1 квадратный сантиметр, отжигали при 600°C. Фазовый состав исходного порошка соответствовал формуле гидроксилапатита Са10(PO4)6(ОН)2 с карбоксильными группами. Для получения в параллелепипедах пор различного диаметра (в диапазоне 150-600 мкм) применяли частицы гидроксилапатита соответствующего линейного размера. Объемная пористость материала составила 50-70%. [Karlov A.V., Khlusov I.A. Mikrostrukturische charakteristiken der poren, die osteoinduktiven eigenschaften der kalziumphosphatkeramik bilden // Biomedizinische Technik. - 2000. - Band 45. - Erganzungsband 1. - Р. 123-124]. Пористые образцы состояли из фосфатов кальция, преимущественно, гидроксилапатита и трикальцийфосфата, с примесью карбоксильных групп, натрия и хлора, что соответствует природным минералам костной ткани. В Таблице 1 представлены данные о распределении кальцийфосфатных образцов с различным линейным размером пор в динамике эксперимента, М±m, где М - среднее значение, m - ошибка среднего.A graft was made - parallelepipeds with a linear size (5 × 5 × 1 mm 3 ), pressed from the powder by a shaped method at a pressure of 130 kilograms of force per 1 square centimeter, annealed at 600 ° C. The phase composition of the starting powder corresponded to the formula of hydroxylapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 with carboxyl groups. To obtain pores of various diameters in the parallelepipeds (in the range of 150-600 μm), hydroxylapatite particles of the corresponding linear size were used. The bulk porosity of the material was 50-70%. [Karlov AV, Khlusov IA Mikrostrukturische charakteristiken der poren, die osteoinduktiven eigenschaften der kalziumphosphatkeramik bilden // Biomedizinische Technik. - 2000. - Band 45. -
Мышам линии CBA/CaLac под эфирным наркозом подкожно, через срединный разрез кожи, вводили по 1 трансплантату в форме параллелепипеда. До введения животным в поры подложек вносили в асептических условиях взвесь сингенного костного мозга, выделенного из бедренной (берцовой) кости мышей по известной методике [Шахов В.П., Хлусов И.А., Дамбаев Г.Ц., Зайцев К.В., Егорова А.Б., Шахова С.С., Загребин Л.В., Волгушев С.А. Введение в методы культуры клеток, биоинженерии органов и тканей / Под ред. В.В. Новицкого, В.П. Шахова, И.А. Хлусова. - Томск: STT, 2004. - 386 с. - С. 141-143]. Костный мозг служил источником стволовых клеток и ростовых факторов. Для адгезии клеток подложки перед введением животным культивировали в течение 45 мин в культуральной среде DMEM/F12 в асептических условиях.CBA / CaLac mice under ether anesthesia were injected subcutaneously through a midline skin incision with 1 parallelepiped graft. Before the animals were introduced into the pores of the substrates, under suspension aseptic conditions, a suspension of syngeneous bone marrow isolated from the femur (tibia) of the mice was applied according to the known method [Shakhov V.P., Khlusov I.A., Dambaev G.Ts., Zaitsev K.V. , Egorova A.B., Shakhova S.S., Zagrebin L.V., Volgushev S.A. Introduction to cell culture methods, bioengineering of organs and tissues / Ed. V.V. Novitsky, V.P. Shakhova, I.A. Khlusova. - Tomsk: STT, 2004 .-- 386 p. - S. 141-143]. Bone marrow served as a source of stem cells and growth factors. For cell adhesion, the substrates were cultured for 45 minutes in DMEM / F12 culture medium under aseptic conditions before administration to animals.
Использовали по 5 мышей в контрольной и подопытной группах в каждой точке эксперимента. Ложнооперированную группу составили 8 животных.Used 5 mice in the control and experimental groups at each point of the experiment. False-operated group consisted of 8 animals.
Через 1-6 недель животных умерщвляли эфирным наркозом, трансплантаты в форме параллелепипедов извлекали. Забирали часть печени для гистологического анализа методом световой микроскопии тонких (толщина менее 10 мкм) срезов. Трансплантаты фиксировали в 10% нейтральном формалине, декальцинировали, затем трансплантаты и части печени заливали парафином и выполняли тонкие (10 мкм) срезы перпендикулярно поверхности трансплантатов, окрашивали гематоксилином-эозином по стандартной методике. Результаты выражали как среднее значение и ошибка среднего (М±m) или как медиана (Me), первый (Q1) и третий квартили (Q3).After 1-6 weeks, the animals were killed by ether anesthesia, parallelepiped-shaped grafts were removed. Part of the liver was taken for histological analysis by light microscopy of thin sections (thickness less than 10 μm). The grafts were fixed in 10% neutral formalin, decalcified, then the grafts and parts of the liver were embedded with paraffin and thin (10 μm) sections were performed perpendicular to the surface of the grafts, stained with hematoxylin-eosin according to the standard method. The results were expressed as mean and error of the mean (M ± m) or as median (Me), first (Q1) and third quartile (Q3).
В гистологических срезах трансплантатов отмечали рост костного мозга и/или кости (Фиг. 2). Срезы печени фотографировали с разрешением 8 мегапикселей. Количественную оценку регенераторных процессов проводили при помощи компьютерной морфометрии срезов печени на 10 цифровых микрофотографиях различных полей зрения [Автандилов Г.Г. Диагностическая медицинская плоидометрия. М.: Медицина, 2006. - 192 с]. Считали процент двуядерных гепатоцитов от общего количества печеночных клеток в поле зрения.In histological sections of the grafts, bone marrow and / or bone growth was noted (Fig. 2). Slices of the liver were photographed with a resolution of 8 megapixels. Regenerative processes were quantified using computer morphometry of liver sections in 10 digital micrographs of various fields of view [G. Avtandilov. Diagnostic medical ploidometry. M .: Medicine, 2006. - 192 s]. Counted the percentage of binuclear hepatocytes of the total number of liver cells in the field of view.
Результаты показали, что при подкожном введении трансплантатов в порах кальцийфосфатного матрикса даже без предварительно нанесенного костного мозга отмечалось развитие васкуляризированной соединительной ткани, к которой примыкают участки мышечной ткани (фиг. 2а). В пористом материале, засеянном костным мозгом ех vivo, в порах вырастают участки грубоволокнистой кости с лакунами, заполненными красным костным мозгом (фиг. 2б).The results showed that with subcutaneous injection of grafts in the pores of the calcium phosphate matrix, even without previously applied bone marrow, the development of vascularized connective tissue was observed, to which sections of muscle tissue were adjacent (Fig. 2a). In a porous material seeded with ex vivo bone marrow, sections of coarse fiber with lacunae filled with red bone marrow grow in the pores (Fig. 2b).
Изучение регенераторной активности печени (фиг. 3, на котором показан процент двуядерных гепатоцитов в печени мышей в динамике регенерации после имплантации пористого кальцийфосфатного материала (контроль), несущего костный мозг (опыт)) показало, что введение кальцийфосфатного пористого матрикса без костного мозга (контроль) вызывало статистически значимое (Р<0,05 согласно t-критерию Стьюдента) увеличение (до 128-178% от исходного уровня) показателя на 1-4-й неделях после операции (в интервале диаметра пор материала 150-600 мкм). Добавление костного мозга (опыт) приводило к повышенному уровню (до 127-203% от исходного, Р<0,05 согласно t-критерию Стьюдента) двуядерных гепатоцитов на протяжении всех 6 недель исследования (Р<0,05 согласно Т-критерию Вилкоксона) в сравнении как с исходным значением, так и показателями у контрольных мышей.A study of the regenerative activity of the liver (Fig. 3, which shows the percentage of binuclear hepatocytes in the liver of mice in the dynamics of regeneration after implantation of porous calcium phosphate material (control) bearing bone marrow (experiment)) showed that the administration of calcium phosphate porous matrix without bone marrow (control) caused a statistically significant (P <0.05 according to Student t-test) increase (up to 128-178% of the initial level) of the indicator at weeks 1-4 after the operation (in the range of the pore diameter of the material 150-600 microns). The addition of bone marrow (experience) led to an increased level (up to 127-203% of the initial, P <0.05 according to the Student t-test) of binuclear hepatocytes throughout the entire 6 weeks of the study (P <0.05 according to the Wilcoxon T-test) in comparison with both the initial value and the performance of control mice.
Таким образом, на фоне ложнооперированных животных, малоинвазивное подкожное введение трансплантатов, выполненных из пористых кальцийфосфатных матриксов с диаметром пор в диапазоне 150-600 мкм, вызывает отдаленное (дистантное) регуляторное воздействие на печень реципиента, приводящее к длительной стимуляции регенерации гепатоцитов, одним из механизмов которой может быть регенерация капиллярного русла не только в месте имплантации, но и в ткани печени. Также, предварительно нанесенный костный мозг донора усиливает и пролонгирует местные регенераторные процессы, что приводит к формированию на матриксах системы "кость/костный мозг" с характерным для данных тканей богатым кровоснабжением. При этом значительно возрастает, по амплитуде и продолжительности действия, дистантный стимулирующий эффект на регенерацию гепатоцитов.Thus, against the background of false-operated animals, minimally invasive subcutaneous injection of grafts made of porous calcium phosphate matrices with pore diameters in the range of 150-600 μm causes a distant (distant) regulatory effect on the recipient's liver, leading to long-term stimulation of hepatocyte regeneration, one of the mechanisms of which there may be regeneration of the capillary bed not only at the site of implantation, but also in the liver tissue. Also, pre-applied donor bone marrow enhances and prolongs local regenerative processes, which leads to the formation of a bone / bone marrow system with rich blood supply characteristic of these tissues. At the same time, the distant stimulating effect on the regeneration of hepatocytes significantly increases, in amplitude and duration of action.
Для проверки работы указанных в прототипе полимерных материалов-носителей (полилактиды, широко распространенные в медицинской имплантационной практике) в условиях подкожной имплантации, был проведен эксперимент, описанный в примере 2.To test the operation of the polymeric carrier materials indicated in the prototype (polylactides widely used in medical implantation practice) under the conditions of subcutaneous implantation, the experiment described in Example 2 was carried out.
Пример 2Example 2
Применили полилактидные матриксы (PLA) с линейными размерами 15×15 мм и толщиной не более 1 мм, с сопоставимой пористостью, приготовленные согласно [Tverdokhlebov S.I., Stankevich К.S., Bolbasov Е.N., Khlusov I.А., Kulagina I.V., Zaytsev К.V. Nonwoven Polylactide Scaffolds Obtained by Solution Blow Spinning and the In Vitro Degradation Dynamics // Advanced Materials Research. - 2014 - Vol. 872. - p. 257-263]. В каждой группе было по 9 матриксов. Экспериментальное исследование in vivo выполнено на 27 половозрелых белых крысах-самцах породы Wistar массой 200 г, содержащихся в стандартных условиях вивария. Под эфирным наркозом крысам вводили по 1 трансплантату, выполненному из полимера (PLA), подкожно, в область живота, через кожный разрез по аналогичной схеме, как описано нами в примере 1. В качестве контроля служила группа (9 животных) ложнооперированных крыс, которым выполняли срединный разрез кожи без введения подложек (Таблица 2 - Количество двуядерных гепатоцитов у крыс Wistar через 60 дней после подкожной имплантации полимерных подложек из полимолочной кислоты (PLA-контроль) с костным мозгом (PLA-опыт), Me (Q1-Q3) Примечание: n - число просчитанных полей зрения при компьютерной морфометрии).We applied polylactide matrices (PLA) with linear dimensions of 15 × 15 mm and a thickness of not more than 1 mm, with comparable porosity, prepared according to [Tverdokhlebov SI, Stankevich K.S., Bolbasov E.N., Khlusov I.A., Kulagina IV , Zaytsev K.V. Nonwoven Polylactide Scaffolds Obtained by Solution Blow Spinning and the In Vitro Degradation Dynamics // Advanced Materials Research. - 2014 - Vol. 872. - p. 257-263]. Each group had 9 matrices. An in vivo experimental study was performed on 27 sexually mature white Wistar male rats weighing 200 g contained in standard vivarium conditions. Under ether anesthesia, the rats were injected with 1 transplant made of polymer (PLA), subcutaneously, in the abdomen, through a skin incision according to a similar scheme, as described in Example 1. As a control, a group (9 animals) of false-operated rats, which were performed midline skin incision without the introduction of substrates (Table 2 - The number of binuclear hepatocytes in Wistar rats 60 days after subcutaneous implantation of polymer substrates from polylactic acid (PLA control) with bone marrow (PLA experiment), Me (Q1-Q3) Note: n - number of calculated fields vision with computer morphometry).
В конце опыта (60 дней после введения трансплантатов) крыс выводили из эксперимента под эфирным наркозом. Подготовку препаратов печени и их количественную морфометрию выполняли, как представлено в примере 1. Считали число двуядерных гепатоцитов в поле зрения.At the end of the experiment (60 days after transplantation), the rats were withdrawn from the experiment under ether anesthesia. Preparation of liver preparations and their quantitative morphometry were performed as shown in Example 1. The number of binuclear hepatocytes in the field of view was calculated.
Результаты показали, что подкожная имплантация трансплантатов из полимолочной кислоты как с костным мозгом, так и без него, не вызвала видимых морфологических изменений со стороны печени, связанных с деструктивными процессами. В то же время, количество двуядерных гепатоцитов в контрольной и подопытной группах также статистически значимо не возрастало (табл. 2).The results showed that subcutaneous implantation of polylactic acid transplants, with and without bone marrow, did not cause visible morphological changes in the liver associated with destructive processes. At the same time, the number of binuclear hepatocytes in the control and experimental groups also did not statistically significantly increase (Table 2).
Итак, при подкожном введении именно трансплантаты, выполненные в виде пористого кальцийфосфатного матрикса, несущие предварительно нанесенный костный мозг (или без такового), способствуют дистантной, продолжительной стимуляции регенерации гепатоцитов в печени реципиента.So, with subcutaneous administration, it is transplants made in the form of a porous calcium phosphate matrix that carry pre-applied bone marrow (or without it) that contribute to distant, long-term stimulation of hepatocyte regeneration in the recipient's liver.
Продолжительность регенераторного эффекта 1 процедуры введения трансплантата, выполненного из кальцийфосфатного материала, от 4-х до 6-и недель у мышей при пересчете через среднюю продолжительность жизни (70 лет у людей и 2-3 года у мышей) может составить до 210 недель у человека. При этом достигается универсальность, экономичность и удобство пользования.The duration of the regenerative effect of 1 procedure for the introduction of a graft made of calcium phosphate material from 4 to 6 weeks in mice when calculated through the average life expectancy (70 years in humans and 2-3 years in mice) can be up to 210 weeks in humans . At the same time, versatility, efficiency and ease of use are achieved.
Предлагаемый способ обладает малой инвазивностью, создает адекватные условия для врастания кровеносных сосудов за счет строения трансплантата, технических параметров его структуры, что пролонгирует адекватные условия жизнеобеспечения подсаженных клеток; условия для пролиферации, дифференцировки и созревания стромальных и кроветворных клеток костного мозга, формирования костной и кроветворной тканей.The proposed method has low invasiveness, creates adequate conditions for the growth of blood vessels due to the structure of the graft, the technical parameters of its structure, which prolongs the adequate life conditions of the planted cells; conditions for the proliferation, differentiation and maturation of stromal and hematopoietic cells of the bone marrow, the formation of bone and hematopoietic tissues.
Использование аутологичных (сингенных) клеток взрослых доноров предупреждает нежелательную активацию иммунной системы, позволяет этой системе оказывать в организме длительное биорегуляторное воздействие. В предлагаемом изобретении не используются ткани и/или клеточный материал эмбрионов человека.The use of autologous (syngeneic) cells of adult donors prevents unwanted activation of the immune system, allows this system to have a long bioregulatory effect in the body. The present invention does not use tissue and / or cellular material of human embryos.
Использование костного мозга, который в процессе ремоделирования и репаративной регенерации (на матриксе остаются донорские стромальные клетки, стволовые кроветворные клетки реципиента через врастающие кровеносные сосуды постепенно замещают погибающие кроветворные клетки пересаженного костного мозга) способствует установлению системы прямых и обратных связей с организмом хозяина, за счет чего регенерация гепатоцитов становится контролируемой.The use of bone marrow, which in the process of remodeling and reparative regeneration (donor stromal cells remain on the matrix, the stem hematopoietic cells of the recipient through the growing blood vessels gradually replace the dying hematopoietic cells of the transplanted bone marrow) helps to establish a system of direct and feedback connections with the host organism, due to which hepatocyte regeneration becomes controlled.
Выбор костного мозга определялся следующими фактами:The choice of bone marrow was determined by the following facts:
- высоким содержанием стволовых клеток;- high content of stem cells;
- устойчивостью к гипоксии, способностью клеток выживать до момента врастания кровеносных сосудов в трансплантат;- resistance to hypoxia, the ability of cells to survive until the moment when the blood vessels grow into the transplant;
- высокой активностью регенераторных процессов (быстро пролиферирующая клеточная система) и способностью к ремоделированию. Проведенные нами предварительные эксперименты показали, что на аналогичном матриксе клетки печени, в отличие от костного мозга, не выживают при подкожном введении (фиг. 1);- high activity of regenerative processes (rapidly proliferating cell system) and the ability to remodeling. Our preliminary experiments showed that, on a similar matrix, liver cells, unlike bone marrow, do not survive with subcutaneous injection (Fig. 1);
- активной секрецией многочисленных биологически активных веществ и цитокинов, стимулирующих регенерацию различных клеток, включая гепатоциты (описано выше).- active secretion of numerous biologically active substances and cytokines that stimulate the regeneration of various cells, including hepatocytes (described above).
Выбор подложки (матрикса) определяется следующими фактамиThe choice of substrate (matrix) is determined by the following facts
- биосовместимостью, так как фосфаты кальция аналогичны таковым в костной ткани;- biocompatibility, since calcium phosphates are similar to those in bone tissue;
- многофункциональностью (выполняет одновременно функции матрикса и стимулирует регенерацию костного мозга);- multifunctionality (performs both matrix functions and stimulates bone marrow regeneration);
- достаточной механической прочностью для подкожного применения;- sufficient mechanical strength for subcutaneous use;
- пористой структурой, обеспечивающей неоваскуляризацию структуры имплантата, способствующей врастанию клеток в поры материала ("in-growth"), защищающей клетки от механического повреждения и смывания с материала, активирующей их регенерацию;- a porous structure that provides neovascularization of the implant structure, which promotes the growth of cells in the pores of the material ("in-growth"), protects cells from mechanical damage and rinsing from the material, activating their regeneration;
- возможностью стерилизации стандартными способами без изменения медико-технических свойств материала;- the possibility of sterilization by standard methods without changing the medical-technical properties of the material;
- способностью к постепенной биодеградации;- the ability to gradual biodegradation;
- фосфаты кальция разрешены к клиническому применению.- calcium phosphates are approved for clinical use.
Также, предлагаемый способ можно осуществлять с помощью троакаров различного диаметра для подкожного (внутримышечного) введения трансплантатов, позволяющих легко применять разработанный способ в клинической практике, поскольку троакаром владеет большинство хирургов и травматологов, что расширяет область применения, снижает риск возможных осложнений, повышает удобство пользования и сокращает затраты.Also, the proposed method can be carried out using trocars of various diameters for subcutaneous (intramuscular) introduction of transplants, which makes it easy to apply the developed method in clinical practice, since the majority of surgeons and traumatologists own the trocar, which expands the scope, reduces the risk of possible complications, increases the usability and reduces costs.
Предлагаемый способ обладает малой инвазивностью, создает адекватные условия для врастания кровеносных сосудов за счет строения трансплантата, технических параметров его структуры, что пролонгирует адекватные условия жизнеобеспечения подсаженных клеток; условия для пролиферации, дифференцировки и созревания стромальных и кроветворных клеток костного мозга, формирования костной и кроветворной тканей.The proposed method has low invasiveness, creates adequate conditions for the growth of blood vessels due to the structure of the graft, the technical parameters of its structure, which prolongs the adequate life conditions of the planted cells; conditions for the proliferation, differentiation and maturation of stromal and hematopoietic cells of the bone marrow, the formation of bone and hematopoietic tissues.
Таким образом, предлагаемый способ является перспективным для внедрения в клиническую практику.Thus, the proposed method is promising for implementation in clinical practice.
Приложениеapplication
Фиг. 1 Замещение гепатоцитов донора на кальцийфосфатном матриксе соединительной и жировой тканями через 45 суток после подкожного введения. Окраска гематоксилин-эозин. Увеличение 100.FIG. 1 Substitution of donor hepatocytes on the calcium phosphate matrix with connective and adipose tissues 45 days after subcutaneous administration. Hematoxylin-eosin stain. Increase 100.
Фиг 2 - Рост соединительной ткани (а), кости и костного мозга (б) в порах трансплантатов. Здесь: 1 - искусственный материал; 2 - соединительная ткань; 3 - костная ткань с костным мозгом; 4 - мышечная ткань. Окраска гематоксилин-эозин. Увеличение 100.Fig 2 - The growth of connective tissue (a), bone and bone marrow (b) in the pores of the grafts. Here: 1 - artificial material; 2 - connective tissue; 3 - bone tissue with bone marrow; 4 - muscle tissue. Hematoxylin-eosin stain. Increase 100.
Фиг 3 - Процент двуядерных гепатоцитов в печени мышей в динамике регенерации после имплантации пористого кальцийфосфатного матрикса материала (контроль), несущего костный мозг (опыт).Fig 3 - Percentage of binuclear hepatocytes in the liver of mice in the dynamics of regeneration after implantation of a porous calcium phosphate matrix material (control) carrying bone marrow (experiment).
Таблица 1 - Распределение кальцийфосфатных матриксов с различным линейным размером пор в динамике эксперимента, М±mTable 1 - Distribution of calcium phosphate matrices with different linear pore sizes in the dynamics of the experiment, M ± m
Таблица 2 - Количество двуядерных гепатоцитов у крыс Wistar через 60 дней после подкожной имплантации полимерных подложек из полимолочной кислоты (PLA-контроль) с костным мозгом (PLA-опыт), Me (Q1-Q3)Table 2 - The number of binuclear hepatocytes in Wistar rats 60 days after subcutaneous implantation of polymer substrates from polylactic acid (PLA control) with bone marrow (PLA experiment), Me (Q1-Q3)
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126176/14A RU2590859C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Method of distant hepatocyte regeneration stimulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126176/14A RU2590859C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Method of distant hepatocyte regeneration stimulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2590859C1 true RU2590859C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015126176/14A RU2590859C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Method of distant hepatocyte regeneration stimulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2590859C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1488798A1 (en) * | 2003-06-18 | 2004-12-22 | Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm) | HIP/PAP polypeptide composition for use in liver regeneration and for the prevention of liver failure |
RU2283140C2 (en) * | 2000-08-21 | 2006-09-10 | Дайтек Корпорейшн Лтд. | Porous carrier application |
RU2425648C1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-08-10 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method and transplant for treatment of liver failure |
RU2500432C2 (en) * | 2008-08-11 | 2013-12-10 | КоллЭнджин, Инк. | Biocomposites and methods for making them |
JP2014122190A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Nitto Denko Corp | Tissue regeneration promoter |
-
2015
- 2015-06-30 RU RU2015126176/14A patent/RU2590859C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2283140C2 (en) * | 2000-08-21 | 2006-09-10 | Дайтек Корпорейшн Лтд. | Porous carrier application |
EP1488798A1 (en) * | 2003-06-18 | 2004-12-22 | Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm) | HIP/PAP polypeptide composition for use in liver regeneration and for the prevention of liver failure |
RU2500432C2 (en) * | 2008-08-11 | 2013-12-10 | КоллЭнджин, Инк. | Biocomposites and methods for making them |
RU2425648C1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-08-10 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method and transplant for treatment of liver failure |
JP2014122190A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Nitto Denko Corp | Tissue regeneration promoter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Использование клеточных технологий для лечения заболеваний печени 04.01.2011, http://www.stemcells.ru/news-120. WANG W et al. Mesenchymal stem cells promote liver regeneration and prolong survival in small-for-size liver grafts: involvement of C-Jun N-terminal kinase, cyclin D1, and NF-κ?B. PLoS One. 2014 Dec 5;9(12):e112532. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2017219075B2 (en) | Muscle tissue regeneration using muscle fiber fragments | |
JP2020193202A (en) | Compositions and methods for cardiac therapy | |
US8968401B2 (en) | Synthetic scaffolds and organ and tissue transplantation | |
ES2546734T3 (en) | Rapid preparation and use of tissues and structures obtained by tissue engineering as individual implants | |
US20070104695A1 (en) | Breast augmentation and reconstruction system | |
KR102311639B1 (en) | Process for preparing three-dimensional construct for the regeneration of cardiac muscle tissues | |
RU2539918C1 (en) | Method for preparing tissue-specific matrix for tissue engineering of parenchymal organ | |
US20140328939A1 (en) | Method for preparing biocompatible small intestinal mucosa hydrogel capable of controlling in-vivo degradation period | |
KR100856135B1 (en) | Development of tissue engineered scaffolds for nerve regeneration using biocompatible and injectable hydrogel | |
RU2425645C1 (en) | Method and transplant for treatment of liver failure | |
Llames et al. | Tissue bioengineering and artificial organs | |
RU2590859C1 (en) | Method of distant hepatocyte regeneration stimulation | |
JP5140804B2 (en) | Bioregenerative capsule | |
RU2819284C2 (en) | Method of producing tissue-engineered periosteum from cell spheroids for repairing bone defects of subject | |
RU2818176C1 (en) | Method for producing tissue-engineered periosteum from cell spheroids for repairing bone defects in patients | |
RU2335538C2 (en) | Organization of cells similar to tissue and macroscopical designs similar to tissue obtained by means of culture of macromass of cells and method of macromass culture | |
RU2425646C1 (en) | Method and transplant for treatment of liver failure | |
RU158177U1 (en) | TRANSPLANT TO STIMULATE HEPATOCYTES REGENERATION | |
RU2425647C1 (en) | Method and transplant for treatment of liver failure | |
WO2022162063A1 (en) | Method for stimulating cell growth and proliferation of cells of interest, and method for preparing a liver or pancreas implant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170701 |