Aplicarea tehnologiilor celulare pentru îmbunătățirea aspectului cicatricilor

Știința modernă se caracterizează prin dezvoltarea rapidă a unui număr de discipline conexe, reunite sub denumirea generală de „biotehnologie”. Această secțiune a științei, bazată pe cele mai recente realizări în domeniul biologiei, citologiei, geneticii moleculare, ingineriei genetice, transplantologiei, își propune să utilizeze enormul potențial inerent celulelor vegetale și animale - unitățile structurale de bază ale tuturor ființelor vii. „O celulă vie este un reactor biotehnologic gata preparat în care se realizează nu numai procesele care duc la formarea produsului final, ci și o serie de altele care ajută la menținerea activității catalitice a sistemului la un nivel ridicat”, - John Woodward, 1992. Începuturile științei celulare au fost puse în 1665, când fizicianul englez R. Hooke a creat primul microscop și a descoperit celulele - cellulae („celule”) într-un dop de plută. În 1829, M. Schleiden și T. Schwann au fundamentat „teoria celulară”, care demonstra că toate ființele vii sunt formate din celule. În 1858, R. Virchow a dovedit că toate bolile se bazează pe o încălcare a organizării structurale și a metabolismului celulelor. A devenit fondatorul „patologiei celulare”. O contribuție fundamentală la știința celulei a fost adusă în perioada 1907-1911 de R. Harrison și AA Maximov, care au demonstrat posibilitatea cultivării celulelor în afara corpului. Lucrările lor au arătat că, pentru cultivarea celulelor, țesuturile animale și părțile de plante trebuie separate mecanic în bucăți mici. Pentru a izola celulele, țesuturile sunt tăiate cu un cuțit ascuțit sau un microtom în secțiuni subțiri, de aproximativ 0,5-1,0 mm. Separarea fizică a celulelor se numește imobilizare. Celulele izolate sunt obținute prin dispersarea enzimatică a unor bucăți de plante sau țesuturi. După măcinarea cu foarfece ascuțite, bucățile sunt tratate cu tripsină sau colagenază pentru a obține o suspensie - o suspensie de celule individuale sau microagregate ale acestora într-un mediu special. Gelurile de alginat (alginat de calciu) sunt utilizate pe scară largă pentru imobilizarea celulelor vegetale. S-a dovedit că celulele vegetale și animale imobilizate își păstrează capacitatea de biosinteză. Produșii de biosinteză celulară se acumulează în celule, exprimarea lor având loc fie spontan, fie cu ajutorul unor substanțe speciale care promovează creșterea permeabilității membranelor celulare.

Cultivarea celulelor animale este un proces mult mai complex decât cultivarea celulelor vegetale, necesitând echipamente moderne speciale, tehnologie avansată, prezența diverselor medii, factori de creștere concepuți pentru a păstra viabilitatea celulelor și a le menține într-o stare de activitate funcțională ridicată. S-a constatat că majoritatea celulelor din țesuturile solide, cum ar fi țesuturile renale, hepatice și cutanate, sunt dependente de suprafață, astfel încât pot fi cultivate in vitro doar sub formă de foi subțiri sau monostraturi direct asociate cu suprafața substratului. Durata de viață, proliferarea și stabilitatea funcțională a celulelor obținute prin dispersia enzimatică a țesuturilor depind în mare măsură de substratul pe care sunt cultivate. Se știe că toate celulele obținute din țesuturile vertebratelor au o sarcină superficială negativă, astfel încât substraturile încărcate pozitiv sunt potrivite pentru imobilizarea lor. Celulele izolate obținute direct din țesuturi întregi pot fi menținute într-o cultură primară într-o stare imobilizată, menținând în același timp o specificitate și o sensibilitate ridicate timp de 10-14 zile. Celulele imobilizate, dependente de suprafață, joacă un rol major în biologia actuală, în special în cercetarea clinică. Acestea sunt utilizate pentru a studia ciclurile de dezvoltare celulară, reglarea creșterii și diferențierii acestora, diferențele funcționale și morfologice dintre celulele normale și cele tumorale. Monostraturile celulare imobilizate sunt utilizate în bioteste, pentru determinarea cantitativă a substanțelor biologic active, precum și pentru studierea efectului diferitelor medicamente și toxine asupra acestora. Medicii din toate specialitățile au manifestat timp de decenii un mare interes pentru celulă ca agent terapeutic. Tehnologiile celulare se dezvoltă în prezent rapid în această direcție.

Începuturile terapiei tisulare și celulare sunt asociate cu numele celebrului om de știință rus V.P. Filatov, care în 1913 a pus bazele doctrinei terapiei tisulare, studiind rezultatele transplanturilor de cornee de la donatori sănătoși la pacienți cu cataractă. În procesul de lucru cu transplanturi de cornee, a descoperit că o cornee conservată la rece timp de 1-3 zile la o temperatură de -2-4 grade C prinde rădăcini mai bine decât una proaspătă. Astfel, a fost descoperită proprietatea celulelor de a secreta anumite substanțe în condiții nefavorabile care excită procesele vitale în țesuturile transplantate și regenerative în țesuturile receptorului. Țesuturile și celulele separate de organism se află într-o stare de stres, adică au o activitate vitală lentă. Circulația sângelui în ele se oprește și, prin urmare, și nutriția. Respirația țesuturilor este extrem de dificilă, inervația și trofismul sunt perturbate. Aflându-se într-o nouă stare calitativă, adaptându-se la noile condiții de existență, celulele produc substanțe speciale cu proprietăți medicinale. Aceste substanțe de natură neproteică au fost numite de V.P. Filatov stimulente biogene. El a stabilit împreună cu VV Skorodinskaya că materialele provenite de la animale și plante pot fi autoclavizate liber la 120 grade C timp de o oră după ce au fost păstrate în condiții nefavorabile, iar acestea nu numai că nu și-au pierdut activitatea, ci dimpotrivă, au crescut-o, ceea ce s-a explicat prin eliberarea de stimulente biologice din țesuturile conservate. În plus, acestea și-au pierdut proprietățile antigenice, ceea ce a redus semnificativ posibilitatea de respingere. Materialul steril conservat a fost introdus în organism prin implantare (plantare) sub piele sau sub formă de injecții cu extracte, cu rezultate adecvate. De asemenea, s-a descoperit că țesuturile fetale conțin un număr semnificativ mai mare de substanțe biologic active decât țesuturile indivizilor adulți, iar unii factori se găsesc doar în embrioni. Țesuturile fetale inoculate nu sunt percepute de organismul receptorului ca fiind străine din cauza absenței proteinelor responsabile de specificitatea speciei, țesuturilor și individului (proteinele complexului major de histocompatibilitate) în membranele citoplasmatice. Drept urmare, inocularea țesuturilor fetale animale în organismul uman nu declanșează mecanisme de protecție imună și reacții de incompatibilitate și respingere. VP Filatov a utilizat pe scară largă placenta și pielea umană în practica sa medicală. Cursurile de tratament au constat în 30-45 de injecții cu extracte de țesut și 1-2 implanturi de țesuturi autoclavizate.

După ce și-a început cercetările cu țesuturi și celule umane și animale, și-a transferat generalizările în lumea vegetală. Efectuând experimente cu părți vii ale plantelor (aloe, planta de plantație, agave, frunze de sfeclă roșie, sunătoare etc.), a creat condiții nefavorabile pentru acestea, plasând frunzele tăiate într-un loc întunecat, deoarece planta are nevoie de lumină pentru funcțiile sale vitale. De asemenea, a izolat stimulente biogene din nămolul și turba de estuar, datorită faptului că nămolul și turba se formează cu participarea microflorei și microfaunei.

Terapia tisulară a cunoscut o nouă etapă de dezvoltare la sfârșitul anilor '70, când cunoștințele și experiența acumulate de-a lungul deceniilor au permis utilizarea țesuturilor și celulelor animale și vegetale la un nivel calitativ nou pentru tratarea oamenilor și prelungirea longevității lor active. Astfel, în unele clinici autohtone și în câteva clinici străine, femeile aflate în menopauza fiziologică cu sindrom climacteric sau pe fondul ovariectomiei au început să se supună terapiei tisulare cu țesuturi fetale ale placentei, hipotalamusului, ficatului, ovarelor, timusului și glandelor tiroide pentru a încetini procesul de îmbătrânire, dezvoltarea aterosclerozei, osteoporozei, disfuncțiilor sistemelor imunitar, endocrin și nervos. Într-una dintre cele mai prestigioase clinici de gerontocosmetologie din Europa de Vest, injecțiile cu extracte obținute din țesuturi fetale ale gonadelor de berbec sunt utilizate în aceleași scopuri de câteva decenii.

În țara noastră, tratamentul biostimulator a găsit, de asemenea, o aplicare largă. Până de curând, pacienților cu diverse boli li se prescriau în mod activ injecții cu extracte de placentă, aloe, kalanchoe, sedum major (biosed), FiBS, distilat de peloid, peloidină, turbă, humisol preparate conform metodei lui V. P. Filatov. În prezent, este aproape imposibil să cumperi în farmacii aceste preparate tisulare autohtone de origine animală, vegetală și minerală, extrem de eficiente și ieftine.

Baza pentru obținerea diferitelor preparate biogene din țesuturi și organe umane de producție importată, cum ar fi rumalon (din țesut cartilaginos și măduvă osoasă), actovegin (din sânge de vițel), solcoseril (extract de sânge de bovine), precum și preparate autohtone - corp vitros (din corpul vitros al ochiului bovinelor), kerakol (din corneea bovinelor), splenină (din splina bovinelor), epitalamină (din regiunea epitalamo-epifizară) sunt, de asemenea, cercetările lui V. P. Filatov. Proprietatea unificatoare pentru toate preparatele tisulare este efectul general asupra întregului corp în ansamblu. Astfel, „Terapia tisulară” a academicianului V. P. Filatov a format baza pentru majoritatea dezvoltărilor și direcțiilor moderne în chirurgie, imunologie, obstetrică și ginecologie, gerontologie, combustiologie, dermatologie și cosmetologie legate de celulă și produsele biosintezei acesteia.

Problema transplantului de țesuturi a preocupat omenirea încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în papirusul Ebers, datat 8.000 î.Hr., există deja o mențiune despre utilizarea transplantului de țesuturi pentru compensarea defectelor din anumite zone ale corpului. În „Cartea Vieții” a omului de știință indian Sushruta, care a trăit 1.000 de ani î.Hr., există o descriere detaliată a restaurării nasului din pielea obrajilor și a frunții.

Nevoia de piele de la donatori a crescut proporțional cu creșterea numărului de intervenții chirurgicale plastice și reconstructive. În acest sens, a început să fie utilizată pielea de cadavru și fetală. A existat nevoia de a conserva resursele donatorilor și de a găsi modalități de a înlocui pielea umană cu țesuturi animale, precum și diverse opțiuni de modelare a pielii. Și în această direcție au lucrat oamenii de știință când, în 1941, P. Medovar a demonstrat pentru prima dată posibilitatea fundamentală a creșterii keratinocitelor in vitro. Următoarea etapă importantă în dezvoltarea tehnologiilor celulare a fost munca lui Karasek M. și Charlton M., care în 1971 au efectuat primul transplant cu succes de keratinocite autologe dintr-o cultură primară pe răni de iepure, folosind gel de colagen ca substrat pentru cultivarea CC, ceea ce a îmbunătățit proliferarea celulară în cultură. J. Rheinvvald și H. Green au dezvoltat o tehnologie pentru cultivarea în serie a unor cantități mari de keratinocite umane. În 1979, Green și coautorii săi au descoperit perspectivele utilizării terapeutice a culturilor de celule keratinocitare în restaurarea pielii în cazurile de arsuri extinse, după care această tehnică, fiind constant îmbunătățită, a început să fie utilizată de chirurgii din centrele de arsuri din străinătate și din țara noastră.

În procesul de studiere a celulelor vii, s-a constatat că celulele produc nu numai stimulatori biogenici de origine non-proteică, ci și o serie de citokine, mediatori, factori de creștere, polipeptide, care joacă un rol important în reglarea homeostaziei întregului organism. S-a constatat că diverse celule și țesuturi conțin bioregulatori peptidici, care au o gamă largă de acțiune biologică și coordonează procesele de dezvoltare și funcționare a sistemelor multicelulare. A început era utilizării culturilor celulare ca agent terapeutic. În țara noastră, transplantul de suspensie de fibroblaste și straturi celulare de keratinocite multistratificate a fost adoptat în combustiologie în ultimele decenii. Un astfel de interes activ pentru transplantul de celule ale pielii la pacienții cu arsuri se explică prin necesitatea închiderii rapide a suprafețelor mari de arsuri și prin lipsa pielii donatoare. Posibilitatea izolării celulelor dintr-o mică bucată de piele, capabilă să acopere o suprafață a plăgii de 1000 sau chiar 10.000 de ori mai mare decât suprafața pielii donatoare, s-a dovedit a fi foarte atractivă și importantă pentru combustiologie și pacienții cu arsuri. Procentul de grefare a stratului de keratinocite variază în funcție de zona arsurii, vârsta și starea de sănătate a pacientului, de la 71,5 la 93,6%. Interesul pentru transplantul de keratinocite și fibroblaste este asociat nu numai cu posibilitatea închiderii rapide a unui defect cutanat, ci și cu faptul că aceste transplanturi au un potențial biologic activ puternic pentru îmbunătățirea aspectului țesuturilor obținute ca urmare a transplantului. Formarea de noi vase, ameliorarea hipoxiei, trofismul îmbunătățit, maturarea accelerată a țesutului imatur - aceasta este baza morfo-funcțională pentru aceste schimbări pozitive care apar datorită eliberării factorilor de creștere și citokinelor de către celulele transplantate. Astfel, datorită introducerii în practica medicală a tehnologiilor celulare progresive pentru transplantul de straturi multicelulare de keratinocite și fibroblaste autologe și alogene pe suprafețe mari de plăgi, specialiștii în combustie au reușit nu numai să reducă rata mortalității victimelor arsurilor cu un procent ridicat de leziuni cutanate, ci și să îmbunătățească calitativ țesutul cicatricial care apare inevitabil la locul arsurilor de gradul IIb și IIIa și b. Experiența medicilor combustiști dobândită în tratamentul suprafețelor plăgilor la pacienții cu arsuri a sugerat ideea utilizării metodei Green, deja modificate, în practica dermato-chirurgicală pentru diverse patologii cutanate și cosmetice (ulcere trofice, vitiligo, nevi, epidermoliză buloasă, îndepărtarea tatuajelor, modificări ale pielii legate de vârstă și pentru îmbunătățirea aspectului cicatricilor).

Utilizarea keratinocitelor alogene în chirurgie, combustiologie și dermatocosmetologie prezintă o serie de avantaje față de utilizarea keratinocitelor autologe, deoarece materialul celular poate fi preparat în avans în cantități nelimitate, conservat și utilizat dacă este necesar. De asemenea, se știe că CC-urile alogene au o activitate antigenică redusă, deoarece atunci când sunt cultivate in vitro pierd celulele Langerhans, care sunt purtătoare ale antigenelor complexului HLA. Utilizarea CC-urilor alogene este susținută și de faptul că acestea sunt înlocuite cu unele autologe după transplant, conform diverșilor autori, în termen de 10 zile până la 3 luni. În acest sens, în multe țări au fost create astăzi bănci de celule, datorită cărora este posibil să se obțină transplanturi de celule în cantitatea necesară și la momentul potrivit. Astfel de bănci există în Germania, SUA și Japonia.

Interesul pentru utilizarea tehnologiilor celulare în dermatocosmetologie se datorează faptului că „compozițiile celulare” au un puternic potențial bioenergetic și informațional, datorită căruia este posibil să se obțină rezultate terapeutice calitative noi. Autokinele secretate de celulele transplantate (factori de creștere, citokine, oxid nitric etc.) acționează în primul rând asupra fibroblastelor proprii organismului, crescând activitatea lor sintetică și proliferativă. Acest fapt este deosebit de atractiv pentru cercetători, deoarece fibroblastul este o celulă cheie a dermului, a cărei activitate funcțională determină starea tuturor straturilor pielii. De asemenea, se știe că, după leziuni ale pielii cu cauterizare, laser, ac și alte instrumente, pielea este reumplută cu precursori proaspeți ai fibroblastelor din măduva osoasă, țesutul adipos și pericitele capilare, ceea ce contribuie la „întinerirea” celulelor corpului. Acestea încep să sintetizeze activ colagen, elastină, enzime, glicozaminoglicani, factori de creștere și alte molecule biologic active, ceea ce duce la o hidratare și vascularizare crescută a dermului, îmbunătățindu-i rezistența.