Закупорка кровеносных сосудов, обычное состояние в пожилом возрасте или диабет, приводит к низкому кровотоку и приводит к низкому уровню кислорода, который может убивать клетки и ткани. Такие закупорки могут потребовать ампутации, что приведет к потере конечностей. Теперь, используя мышей в качестве модели, исследователи из Johns Hopkins разработали методы лечения, которые увеличивают кровоток, улучшают подвижность и уменьшают гибель тканей и необходимость ампутации. Результаты, опубликованные в Интернете на прошлой неделе в раннем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, обещают разработать клинические методы лечения.
"У молодого здорового человека гипоксия – низкий уровень кислорода – заставляет организм вырабатывать факторы, которые помогают координировать рост новых кровеносных сосудов, но этот процесс не работает так хорошо, как мы стареем," говорит Грегг Семенза, М.D., Ph.D., профессор педиатрии и генетической медицины и директор программы сосудистой биологии в Институте клеточной инженерии Джонса Хопкинса. "Теперь с помощью генной терапии и стволовых клеток мы можем помочь реактивировать реакцию организма на гипоксию и спасти конечности."
Ранее команда Семензы создала вирус, несущий ген, кодирующий активную форму белка HIF-1, который включает гены, необходимые для строительства новых кровеносных сосудов. При введении в задние лапы здоровых мышей и кроликов, которых лечили для снижения кровотока, лечение вирусом HIF-1 частично восстанавливало кровоток.
По словам Семензы, у людей с диабетом риск потери конечности в результате ампутации в 40 раз выше. Чтобы выяснить, может ли генная терапия HIF-1 улучшить кровоток у диабетического животного, команда затем проверила тот же вирус на диабетических и недиабетических мышах, у которых кровоток был отрезан на одной задней ноге. Через 21 день после лечения у мышей, обработанных вирусом HIF-1, кровоток восстановился на 85% по сравнению с 24% у мышей, подвергнутых лечению имитацией. И у пролеченных диабетических мышей было гораздо меньше повреждений тканей по сравнению с нелеченными диабетическими мышами. Эти результаты были опубликованы в ноябре. 3 выпуск Известий Национальной Академии Наук.
В текущем исследовании команда спросила, может ли та же генная терапия улучшить снижение кровотока, связанное с пожилым возрастом. Сравнение 13-месячных мышей и 3-месячных мышей показывает, что блокирование бедренной артерии в задней лапе приводит к тому, что все старые мыши теряют ноги, в то время как только около трети молодых мышей теряют ноги. Команда исследователей лечила молодых и старых мышей вирусом HIF-1 и исследовала кровоток и здоровье тканей. Они обнаружили, что, хотя лечение улучшило молодых мышей, оно не оказало заметного влияния на более старых мышей.
Но было известно, что, когда HIF-1 обычно активирует сигналы в организме для строительства новых сосудов, одним из многих типов клеток, привлекаемых к месту роста новых сосудов, является популяция стволовых клеток из костного мозга, которые называются ангиогенные клетки костного мозга. Таким образом, команда выделила эти клетки от мышей и выращивала их в особых условиях, которые включали бы HIF-1 в этих клетках.
Когда исследователи лечили мышей как вирусом HIF-1, так и одновременно вводили ангиогенные клетки костного мозга, леченные, более старые мыши с меньшей вероятностью теряли ноги по сравнению с их необработанными аналогами.
Дальнейшее изучение этих мышей показало, что активация HIF-1 в клетках, по-видимому, включает ряд генов, которые помогают этим клеткам не только вернуться в ишемизированную конечность, но и оставаться там, когда они прибывают. Чтобы выяснить, как клетки остаются там, где они нужны, исследовательская группа построила крошечную микрофлюидную камеру и проверила способность клеток оставаться в потоке жидкости, текущей вокруг них со скоростью, имитирующей поток крови через сосуды в организме. Они обнаружили, что клетки в условиях низкого содержания кислорода могли лучше оставаться в тупике только в том случае, если в этих же клетках был включен HIF-1.
"Наши результаты являются многообещающими, поскольку они показывают, что комбинация генной и клеточной терапии может улучшить исход в случае критической ишемии конечностей, связанной со старением или диабетом," говорит Семенза. "А это очень важно для того, чтобы такое лечение было доставлено в клинику."
Источник: Медицинские учреждения Джонса Хопкинса