Новости и мнения

Восстановление недостающей мышцы

По данным исследования, бесклеточный матрикс может помочь направить стволовые клетки к участкам повреждения и отрастить мышцы как у мышей, так и у людей.

Researchers have refined a method for regenerating large amounts of muscle lost after injury using material from pig bladders, according to a study published today (April 30) in Science Translational Medicine. Исследователи усовершенствовали метод регенерации большого количества мышц, потерянных после травмы, с использованием материала из свиньи, согласно исследованию, опубликованному сегодня (30 апреля) в Science Translational Medicine. Команда из Университета Питтсбурга, возглавляемая Стивеном Бадилаком , имплантировала внеклеточный матрикс, лишенный клеток, из слизистой оболочки мочевого пузыря свиней, сначала мышам, а затем пяти пациентам-мужчинам.

«Это хорошая корреляция лечения мышечного дефекта мышц у людей с попыткой понять реальное влияние на восстановление мышц, которое происходит», – говорит Джейсон Померанц , который занимается регенерацией тканей в Университете Калифорнии в Сан-Франциско. но не был вовлечен в исследование.

У всех пациентов мужского пола были черепно-мозговые травмы – три от военных инцидентов, два от несчастных случаев на лыжах – достаточно большие, чтобы их можно было классифицировать как потерю объема мышц. Мышечная ткань способна к самовосстановлению, но если потерять достаточно большой кусок, оставшаяся мышца не сможет восполнить недостающее и обычно заполняет разрывы рубцовой тканью. Многие исследователи изучают, как использовать стволовые клетки или клетки-предшественники мышц для восстановления мышечных повреждений, но даже самым успешным на сегодняшний день удалось создать только небольшие объемы клеток, которые все еще не достаточно велики, чтобы заменить потерянные ткани. потеря мышечной массы Их усилия были заблокированы иммуногенными ответами хозяина на стволовые клетки, неэффективными методами доставки и гибелью клеток после трансплантации.

Но слизистая оболочка мочевого пузыря давно используется в реконструктивных операциях человека. Он часто используется в качестве пассивного вспомогательного материала при ремонте грыжи брюшной стенки, реконструкции молочных желез и других применениях. Поэтому исследователи из Питтсбурга решили проверить субстрат. Команда удалила все клетки из оболочки мочевого пузыря, оставив после себя только внеклеточный белковый матрикс. Бадилак отметил, что большинство иммуногенных молекул входят в состав клеточных мембран, и, удалив весь клеточный материал – наиболее вероятную причину отклонения имплантатом организмом пациента – снизился риск отторжения.

С мышц-регенерирующими каркасами в руках исследователи сначала провели доклинические испытания на мышах, у которых были удалены участки их четырехглавой мышцы. Через две недели после имплантации исследователи заметили, что периваскулярные стволовые клетки переместились из своей обычной ниши рядом с кровеносными сосудами в имплантированный внеклеточный матрикс, который со временем разрушался. Они также видели признаки регенерации мышц до шести месяцев после имплантации. Восстановленная мышца у обработанных мышей была в конечном итоге иннервирована и васкуляризирована. У нелеченных мышей периваскулярные стволовые клетки редко покидали свои ниши, и не было никаких признаков восстановления мышц на шестимесячной отметке.

Исследователи предположили, что, поскольку внеклеточный матрикс со временем разлагается в организме, он высвобождает белки, которые привлекают механизмы для наращивания мышечной массы, включая периваскулярные стволовые клетки. Похоже, что вместо деструктивного иммунного ответа внеклеточный матрикс вызывает положительный иммунный ответ.

«Эти разложившиеся материалы, эти пептиды, которые высвобождаются, служат в качестве самонаводящегося устройства для собственных стволовых клеток организма [которые] рекрутируются в место повреждения, а затем становятся доступными для дифференциации в участок, соответствующий ткани», – сказал Бадилак.

Затем команда перешла к клиническим испытаниям, проверяя свой подход на пациентах, у которых у всех была физическая терапия по крайней мере шесть месяцев без каких-либо признаков прогресса. Каждый человек был ранен за 13 месяцев и семь лет до операции и потерял большую часть – от 58 до 90 процентов – мышц, представляющих интерес. Пациенты проходили строгую физиотерапию в течение 12-16 недель. Когда они достигли плато в своем прогрессе, исследователи удалили образовавшуюся рубцовую ткань и имплантировали внеклеточный матрикс мочевого пузыря свиньи. В течение нескольких дней после операции пациенты возвращались к режиму физиотерапии, который продолжался до 25 недель. Клиницисты измерили рост своих мышц, используя компьютерную томографию и МРТ, а также биопсию. Все пациенты испытали отрастание мышц и улучшили свои способности при выполнении повседневных задач. Три из пяти пациентов отвечали всем требованиям, которые исследователи установили для успешных операций. У двух оставшихся пациентов улучшилось большинство функций, но они не достигли предела.

Ранее исследователи показали, что отсутствие механического стресса на месте операции приводит к меньшей регенерации мышц.

«Сильный стресс и растяжение, воздействующие на эти клетки, высвобождают то, что мы называем паракринными факторами, что означает, что клетки общаются друг с другом, и привлекают клетки-предшественники в эту область, и как бы их включают», – сказал соавтор исследования Брайан Сикари.

«Очевидно, разочаровывает, что они не смогли увидеть последовательное улучшение, но ожидали, учитывая условия» небольшого клинического испытания, сказал Дон Корнелисон из Университета Миссури, который не принимал участия в исследовании. Корнелисон выразил интерес к тому, может ли техника быть легко воспроизведена в лаборатории для решения основных вопросов исследования о клеточных механизмах, которые лежат в основе восстановления.

В настоящее время исследователи продолжают проводить тематические исследования пациентов с потерей объемной мускулатуры и пытаются лучше понять клеточные механизмы, лежащие в основе этого процесса.

BM Sicari et al., «Ацеллюлярный биологический каркас способствует формированию скелетных мышц у мышей и людей с потерей объемной мышцы», Science Translational Medicine , doi: 10.1126 / scitranslmed.3008085, 2014.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *