Перспективы применения стволовых клеток в лечении болезни Паркинсона Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

PHOTOSENSITIVE EPILEPSY A.V. Sadykova, E.A. Kantimirova, P.V. Struchkov, N.A. Shnayder

1Clinical Hospital No. 51, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, RF; institute of Postgraduete Education of FMBA of Russia, Moscow; 3Krasnoyarsk State Medical University named after Prof.

V.F. Voyno-Yasenetsky, Krasnoyarsk

Abstract. The article focused for neurologists, psychiatrists, therapists, pediatricians and functional diagnostics. The definition of photosensitive epilepsy and prevention of visually induced seizures are discussed. Key words: photosensitive epilepsy, visually induced seizures, electroencephalography.

Статья поступила в редакцию 17 декабря 2012 года

© САПРОНОВА М.Р, ТРИКМАН О.П., ШНАЙДЕР Н.А., ПОХАБОВ Д.В.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ЛЕЧЕНИИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА М.Р. Сапронова12, О.П. Трикман1, Н.А. Шнайдер12, Д.В. Похабов23

1ФГБУЗ «Клиническая больница №51» ФМБА России, г. Железногорск Красноярского края; 2ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России, Красноярск; 3ФГБУЗ «Сибирский

Клинический центр» ФМБА России

662971, Красноярский край, г. Железногорск, ул. Кирова, д. 5. E-mail: [email protected]

Резюме. В последние годы в клинической практике имеют перспективы применения новые медицинские технологии с целью коррекции нейродегенеративных заболеваний. В настоящей статье освещены вопросы применения плюрипотентных эмбриональных и соматических (нейральных, гемопоэтических, мезенхи-мальных) стволовых клеток с целью лечения болезни Паркинсона. Ключевые слова: болезнь Паркинсона, клеточная технология, стволовые клетки

Болезнь Паркинсона (БП) - хроническое прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, поражающее миллионы людей во всем мире. Используемые методы лечения позволяют лишь на время уменьшить выраженность основных симптомов. Лекарственная терапия БП связана с постоянным увеличением доз препаратов и не редко с развитием осложнений. Установлено, что моторные симптомы болезни обусловлены гибелью одного типа нейронов, локализованных в компактной части черной субстанции (субпопуляция дофаминер-гических нейронов А9) и осуществляющих проекцию в полосатое тело. Заместительная клеточная терапия (трансплантация дофаминер-гических нейронов или их предшественников) является заманчивой перспективой для лечения БП особенно на поздних стадиях [1].

Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) способны дифференцироваться в практически любой тип клеток, представленных в организме. ЭСК человека получают из внутренней клеточной массы человеческих бластоцист, не использованных в ходе курса лечения бесплодия методом экстракорпорального (искусственного) оплодотворения (рис. 1). Так, из наруж-

ного листа (эктодермы) могут формироваться клетки головного мозга (нейроны). ЭСК обладают плюрипотентными свойствами, то есть они способны дифференцироваться в клетки практически любого типа, представленные в организме, включая клетки эктодермального (например, клетки кожи и нервной системы), мезодермального (например, клетки костной и мышечной ткани) и эндодермального (например, клетки пищеварительной системы, легочной ткани, щитовидной и поджелудочной желез) происхождения (рис. 2) [2].

На животных моделях БП, которым была произведена пересадка дофаминергических нейронов-производных ЭСК, показано значительное улучшение моторных функций реципиентов. В гистохимических исследованиях сайта трансплантации обнаруживалось большое количество выживших после пересадки нейронов, секретирующих тирозингидроксилазу. Однако выживаемость дофаминергических нейронов-производных человеческих ЭКС значительно ниже, что объясняется недостатком трофической поддержки в сайте трансплантации, окси-дантным стрессом, а также аксотомией [2].

Другими потенциальными источниками

дофаминергических нейронов являются ней-ральные стволовые клетки (НСК), гемопоэти-ческие (ГСК) и мезенхимальные стволовые клетки (МСК). В некоторых исследованиях сообщается о возможности дифференциации ГСК в нейральные клетки. После экспансии в ходе культивирования in vitro и направленной дифференциации в функциональные дофами-нергические нейроны производные ГСК могут быть использованы для трансплантации.

Однако исследования, проводимые

впоследствии, показали, что трансдифференцирование ГСК в нервные клетки происходит чрезвычайно редко, причем во всех случаях характеристики этих клеток соответствовали микроглии. МСК представляют собой доступную популяцию мультипотентных соматических клеток, которые могут быть дифференцированы in vitro в клетки многих нейральных/ней-рональных типов, включая клетки, сходные с функциональными дофаминергическими нейронами.

Рис. 1. Эмбриональные стволовые клетки извлекаются из эмбрионов на той стадии развития, когда в норме еще не происходит их имплантация в матку. В этот период в клетках эмбриона (бластомерах) еще не начался процесс дифференциации (приобретения клетками особых черт для выполнения специальных функций), и каждая из них обладает потенциальными возможностями любой клетки организма [3]: первая дифференциация отмечается, когда эмбриону около 5 дней: внешний слой клеток готовится стать частью плаценты, а внутренний - дает начало развитию тканей организма. Если стволовые клетки внутреннего слоя удалить из нормального эмбрионального окружения и культивировать в определенных условиях, они продолжат делиться, все еще обладая потенциалом для того, чтобы сформировать любой тип клеток.

Рис. 2. Плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки [4]

Во многих исследованиях, использующих животную модель БП, показано улучшение клинической симптоматики после проведения трансплантации клеток-производных МСТ. Стоит отметить, что механизм действия производных МСТ заключается не только в восстановлении популяции дофаминергических нейронов, но и в их трофическом действии, проявляемом в отношении имеющихся дофаминергических нейронов. К достоинствам использования ГСК и МСК можно отнести аутологичную природу стволовых клеток, что снимает необходимость проведения агрессивной супрессивной терапии. К настоящему времени в головном мозге человека обнаружены две зоны активного ней-рогенеза: субвентрикулярная зона латераль-

ных желудочков мозга и субгранулярный слой зубчатой извилины гиппокампа, называемыми «нишами нейрогенеза» [5]. НСК и пролифери-рующие прогениторные клетки могут также использоваться в разработках клеточной терапии БП, так как они обладают способностью к пролиферации и дифференцированию. Описаны также нейропротективные свойства НСК, они обладают относительно низкой иммуногенно-стью. Однако использование данного вида клеток ограничивается техническими трудностями их длительного культивирования, а малое количество дофаминергических нейронов, производимое из человеческих НСК, не позволяет пока надеяться на их практическое применение [6].

Рис. 3. Схема получения индуцированных плюрипотентных клеток [4]:

(1) - изолирование и культивирование донорских клеток.

(2) - трансфекция ассоциированных со стволовой клеткой генов в донорские клетки с помощью вирусных векторов. Красные клетки - те, в которых происходит экспрессия экзогенных генов.

(3) - сбор и культивирование клеток соответственно культуре эмбриональных стволовых клеток, используя митотически неактивированные фидерные клетки (светло-серые, клетки, используемые в культуре для опоры и питания ПСК, фидерные клетки обработаны таким образом, чтобы они не делились).

(4) - небольшое количество клеток становятся iPS-клетками (Induced Pluripotent Stem Cells) и генерируют подобные эмбриональным колонии стволовых клеток.

Особого внимания заслуживает использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). иПСК - вид плюрипотентных стволовых клеток, искусственно полученных из неплюрипотентных клеток, обычно из взрослых соматических клеток, путем «вынужденной» индукции (процесс запуска транскрипции гена или белка вследствие действия определенного фактора-индуктора) определенных генов. Этот процесс осуществляется путем трасфекции (процесс переноса генетического материала в клетку с помощью вирусных векторов) определенных генов стволовых клеток в неплюрипотентную клетку человека, такую как фибробласт, с помощью вирусных векторов (рис. 3). Считают, что иПСК идентичны натуральным плюрипотентным стволовым клеткам, таким как эмбриональные стволовые клетки, по многим показателям, таким как экспрессия определенных генов и белков стволовых клеток, места (паттерны) метилирования хроматина, время удвоения, формирование эмбриоидных тел (агрегаты эмбриональных стволовых клеток, образующиеся после помещения этих клеток в культуру), возможность формирования тератомы (опухоли из клеток

всех трех эмбриональных слоев), формирование жизнеспособных химер (животных, состоящих из клеточных клонов двух разных типов: клеток исходного родительского генотипа и иПСК) и способность дифференцироваться, однако в полной мере их идентичность с натуральными плюрипотентными стволовыми клетками все еще оценивается. В ряде новейших публикаций описано преобразование клеток кожи человека в секретирующие дофамин нейроны. На животной модели БП показано улучшение клинической симптоматики после пересадки крысам дофаминергических нейронов, полученных из человеческих клеток кожи. Метод использования иПСК привлекателен ау-тологичностью и доступностью используемого материала [7].

Резюмируя, стоит отметить, что вышеописанный метод рассматривается лишь как перспектива лечения БП не только потому, что имеются значительные технические трудности, но и из-за ряда не решенных этических проблем (табл. 1) и рисков развития тяжелых осложнений. При пересадке стволовых клеток описаны случаи развития онкологических заболеваний (лейкозы, тератомы), также большой

осторожности требует проведение действенной иммуносупрессорной терапии, необходимой в посттрансплантационный период при использовании донорского материала.

Сложность очерченной выше задачи обусловлена наличием у применяемых для иммуносупресии препаратов широкого ряда побочных эффектов, а также возникновение у реципиента риска развития заболеваний,

клинически не проявляющихся у доноров. Так, например, вирус Эпштейн-Барр может пожизненно персистировать в организме реципиента без значимых клинических симптомов. На фоне эффективной иммуносупрессорной терапии (или у больных СПИД и прочими имму-нодефицитными состояниями) тот же самый вирус может со значительной частотой может вызывать энцефалит.

Рис. 4. Применение стволовых клеток для лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона [8]: На первом этапе осуществляется забор клеточного материала, после чего следует этап предифференцировки и/или генетической модификации клеток в предшественники нейронов и глиальных клеток или в клетки, продуцирующие нейропротективные молекулы. Далее стволовые клетки могут быть трансплантированы в головной и спинной мозг.

Таблица 1. Законодательное регулирование работы со стволовыми клетками человека в некоторых государствах Европы [9]

Государство Запрет на репродуктивное клонирование Разрешено проведение работ

Со стволовыми клетками С абортивным материалом С человеческими эмбрионами

Великобритания Да Да Да Да (эмбрионы не старше 14 дней)

Германия Да Не определено Не определено Да

Испания Да Не определено Да Нет

Италия Да Да Да Нет

Финляндия Да Да Да Да

Франция Да Да (соматические и фетальные СК), нет (ЭСК) Да Нет

Швейцария Да Нет Нет Да

Швеция Да Не определено Да Да (эмбрионы не старше 14 дней)

Греция Нет Не определено Не определено Не определено

Отдельным важным аспектом иммунологических рисков клеточной терапии является риск развития у реципиента приобретенных аутоиммунных заболеваний, инициированных пролиферирующими иммунными клетками. Еще одним важным фактором, без упоминания которого невозможно говорить о практическом применении СК в клинической медицине, является риск возникновения у реципиента заболеваний, имеющих наследственную природу.

Теоретически пролиферация донорских СК, несущих дефектный генетический материал, может стать причиной развития у реципиента трансплантации разнообразных «приобретенных наследственных заболеваний» [9].

Таким образом, клеточная терапия по-прежнему нуждается в дальнейших исследованиях и в будущем, возможно, займет свою нишу в лечении БП.

Литература:

1. Анисимов С.В. Клеточная терапия болезни Паркинсона: I. Трансплантация эмбриональной и взрослой ткани // Успехи геронтологии. 2008. Т.21, №4. С. 575-592.

2. Анисимов С.В. Клеточная терапия болезни Паркинсона: III. Применение неонатальных,

фетальных и эмбриональных стволовых клеток // Успехи геронтологии. 2009. Т.22, №2. С. 296-315.

3. Научно-популярный портал Фонда «Вечная молодость», 2009

4. http://moikompas.ru/compas/ips

5. Анисимов С.В. Клеточная терапия болезни Паркинсона: II. Применение соматических стволовых клеток // Успехи геронтологии. 2009. Т.22, №1. С. 150-166.

6. Ziavra D, Makri G, Giompres P, Taraviras S, Thomaidou D, Matsas R, Mitsacos A, Kouvelas ED Neural Stem Cells Transplanted in a Mouse Model of Parkinson's Disease Differentiate to Neuronal Phenotypes and Reduce Rotational Deficit // CNS Neurol Disord Drug Targets. 2012. Vol. 1. P. 123-142.

7. Liu SP, Fu RH, Huang SJ, Huang YC, Chen SY, Chang CH, Liou CH, Tsai CH, Shyu WC, Lin SZ Stem Cell Applications in Regenerative Medicine for Neurological Disorders // Cell Transplant. 2012. Vol. 31. P. 84-87.

8. Lindvall O., Kokaia Z. Stem cells for the treatment of neurological disorders // Nature. 2006. Vol. 441. P. 1094-1096.

9. Анисимов С.В. Клеточная терапия болезни Паркинсона: VI. Риски и перспективы // Успехи геронтологии. 2009. Т.22, №3. С. 420-439.

APPLICATION PROSPECTS OF THE CELL THERAPY IN PARKINSON'S

DISEASE TREATMENT M.R. Sapronova12, O.P. Trikman1, N.A. Shnayder12, D.V. Pohabov23

1Clinical Hospital №51 of FMBA of Russia, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region; 2Krasnoyarsk State Medical University named after Prof. V.F. Voyno-Yasenetsky, University Clinic, Krasnoyarsk,

3Siberian Clinical Centre of FMBA of Russia

Аbstract. In recent years new medical technologies in clinical practice for the purpose of treatment of neurodegenerative diseases have perspectives of applications. In present article questions on method application of pluripotent embryonal and somatic (neural, hemopoietic and mesenchymal) stem cells for treatment of Parkinson's disease, are shined in article.

Key words: Parkinson's disease, cellular technology, stem cells

Статья поступила в редакцию 19 декабря 2012 года

© ШНАЙДЕР Н.А., САПРОНОВА М.Р,

МУЛЬТИМОДАЛЬНЫЕ ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ В ДИАГНОСТИКЕ НЕМОТОРНЫХ СИМПТОМОВ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА Н.А. Шнайдер1-2, М.Р. Сапронова12

ГБОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России, Красноярск1; ФГБУЗ «Клиническая больница №51»

ФМБА России, г. Железногорск Красноярского края2

660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1. E-mail: [email protected]

Резюме. В последние годы болезнь Паркинсона рассматривается как мультисистемное заболевание с поражением различных медиаторных систем, что приводит к появлению не только моторных, но и ряда немоторных симптомов заболевания. Диагностика немоторных симптомов чрезвычайно важна, поскольку иногда такие нарушения приносят пациентам большие страдания, чем двигательные расстройства. Исследование вызванных потенциалов головного мозга во многом может облегчить выявление немоторных симптомов болезни Паркинсона, как на развернутой стадии заболевания, так и на преклинической стадии. Ключевые слова: болезнь Паркинсона, вызванные потенциалы, функциональная диагностика

Введение. Болезнь Паркинсона (БП) -мультисистемное прогрессирующее нейродеге-неративное заболевание, основными симптомами которого являются гипокинезия, ригидность, постуральная неустойчивость и тремор покоя. Двигательные нарушения при БП возникают вследствие гибели пигментных дофаминэрги-ческих нейронов компактной части черной субстанции, а также их восходящих нигростриарных проекций. Однако черное вещество не является единственной локализацией патологического процесса, кроме того, оно страдает не первым [1]. Согласно данным Н.Вгаак и соавт., цепь патологических изменений сначала захватывает обонятельную луковицу и дорсальное моторное ядро блуждающего нерва, затем распространяется по мозговому стволу и вовлекает голубоватое место и ядра шва. И только после этого патологический процесс достигает черной субстанции с последующим распространением на кору [2]. Столь обширное поражение головного мозга нейродегенеративным процессом при БП

объясняет наличие широкого спектра немоторных симптомов заболевания, которые иногда доставляют пациентам больший дискомфорт, чем двигательные нарушения. Они включают когнитивное снижение вплоть до деменции, депрессию, тревогу, панические атаки, повышенную утомляемость, нарушения сна, сенсорные расстройства, гипосмию и др. Некоторые из них встречаются еще до развития моторных симптомов (гипосмия, депрессия). Исследование вызванных потенциалов (ВП) головного мозга может помочь врачу-клиницисту в диагностике немоторных симптомов БП, как на развернутой, так и на преклинической стадии БП [3].

Вызванные потенциалы мозга - градуальные электрические реакции мозга на однократное афферентное раздражение какого-либо отдела нервной системы. Впервые пики волн, имеющие отношение к ВП, были замечены на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) от затылочных отведений уже в первые годы её применения (1930) после проведения функциональной про-