Ученые нашли новый способ защитить стволовые клетки от сильного воспаления во время заживления ран. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Cytotherapy, исследователи из Индии обнаружили, что лечение мышей обычным противовоспалительным препаратом под названием целекоксиб способствует выживанию и заживлению стволовых клеток, когда они вводили клетки в раны.
Исследователи из Академии наук & Инновационные исследования, расположенные в CSIR-Индийском институте химической технологии, Хайдарабад, Индия, надеются, что этот метод может улучшить регенеративную терапию таких состояний, как хронические раны, когда сильное воспаление в ране может убить клетки, используемые в лечении регенеративных стволовых клеток. Лечение стволовыми клетками хронических ран могло бы быть более эффективным, если бы пациенты просто принимали противовоспалительные препараты во время лечения.
Хронические раны – это те, которые не заживают легко. У пациентов с диабетом хронические раны могут привести к серьезным осложнениям и, в некоторых случаях, в конечном итоге могут означать, что врачи должны ампутировать пораженную конечность. "Лечение хронических ран у пациентов с диабетом или у тех, кто проходит химиотерапию и лучевую терапию, является постоянной проблемой," говорит Амитава Дас, старший автор исследования.
Обычные методы лечения часто не работают, поэтому ученые пытаются найти новые способы залечить эти стойкие раны. Одним из возможных методов лечения является введение в рану стволовых клеток, которые могут превращаться в клетки других типов, такие как клетки кожи, такие как кератиноциты, чтобы помочь процессу заживления. Однако на пути к этой работе есть препятствия. "Терапия стволовыми клетками многообещающая, но она ограничена тяжелой микросредой травмы, которая часто воспаляется," говорит Дас.
Воспаление – это нормально при заживлении ран. По мере заживления ран белые кровяные тельца, такие как макрофаги, притягиваются к месту раны и выделяют вещества, называемые цитокинами, которые вызывают воспалительную реакцию. В месте раны ферменты, такие как циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2), также становятся более активными и способствуют воспалению. Это воспаление важно для нормального процесса заживления, влияя на рост тканей и изменения кровотока, которые позволяют ткани заживать; когда воспаление спадает, клетки кожи начинают расти, чтобы покрыть рану и помочь тканям срастаться. Однако в хронических ранах воспаление может быть более обширным и продолжительным.
Это плохая новость для стволовых клеток, которые могут быть введены в хроническую рану для ее заживления. Стволовые клетки не похожи на обычные лекарства – они живы и, как все формы жизни, могут погибнуть во враждебной среде. Сильное воспаление в хронических ранах убивает многие из инъецированных клеток, и это одна из причин, почему до сих пор стволовые клетки не работали в качестве лечения хронических ран.
Дас и его коллеги предположили, что целекоксиб, распространенный противовоспалительный препарат, который избирательно ингибирует провоспалительный фермент ЦОГ-2, улучшит выживаемость стволовых клеток и результаты лечения хронических ран. Целекоксиб имеет механизм действия, аналогичный другим хорошо известным противовоспалительным препаратам, которые вы можете принимать от головной боли, таким как аспирин и ибупрофен, и врачи обычно назначают его для снятия боли.
Чтобы проверить свою гипотезу, группа использовала экспериментальную модель раны у мышей. Исследователи разделили мышей на четыре группы. Они оставили контрольную группу полностью без лечения и лечили вторую группу, используя мышиные стволовые клетки из костного мозга, которые они вводили в кожу рядом с раной. Они лечили третью группу перорально, используя целекоксиб, и последняя группа получала целекоксиб перорально, а также инъекцию стволовых клеток в кожу возле раны. Через неделю ученые исследовали ткань раны на предмет заживления и воспаления и проверили, выжили ли стволовые клетки.
Как и ожидалось, в ранах наблюдалась воспалительная реакция на протяжении всего эксперимента. Однако мыши, получавшие как целекоксиб, так и стволовые клетки, показали лучшее заживление ран и больший рост тканей через неделю по сравнению с необработанными мышами или мышами, получавшими только стволовые клетки или целекоксиб. Значительно большее количество стволовых клеток выжило и интегрировалось в ткань раны у мышей, получавших целекоксиб, и в их ранах было меньше воспалительных лейкоцитов и более низкие уровни цитокинов, включая один цитокин, называемый интерлейкин-17A.
Чтобы узнать больше о том, как целекоксиб увеличивает выживаемость стволовых клеток и заживление ран, исследователи провели эксперименты по выявлению цитокинов или ферментов, прямо или косвенно влияющих на этот процесс. Используя макрофаги и стволовые клетки, выращенные в чашке, они показали, что интерлейкин-17a отвечает за активацию макрофагов, которые затем могут убивать стволовые клетки в ране. Ингибируя фермент ЦОГ-2 и, следовательно, ингибируя интерлейкин-17А, целекоксиб может косвенно предотвратить убийство макрофагами введенных стволовых клеток и вместо этого позволить им заживить рану.
Пока все хорошо, но оказывает ли целекоксиб какое-либо прямое воздействие на сами стволовые клетки?? Ученые обнаружили, что целекоксиб напрямую увеличивает дифференциацию стволовых клеток в кератиноциты – клетки кожи, необходимые для заживления ран. Помогая стволовым клеткам выжить и побуждая их дифференцироваться в клетки кожи, целекоксиб оказывает двусторонний лечебный эффект.
Эти результаты предполагают, что целекоксиб, обезболивающая таблетка, такая как аспирин, может приблизить лечение стволовыми клетками к реальности. "Благодаря этим открытиям мы смогли преодолеть некоторые ограничения успешной терапии стволовыми клетками хронических ран," говорит Дас. "Я лично считаю, что настоящие результаты дали луч надежды для пациентов с хроническими ранами. Мы также смогли определить молекулярные мишени, ответственные за эти эффекты, и это может помочь ученым определить новые лекарства, которые также могут помочь."