Совершенствование методик получения эмульгированного жира («наножира»)
- Авторы: Храмцова Н.И.1, Плаксин С.А.1, Гуляева Н.И.1, Соцков А.Ю.1, Пономарев Д.Н.1
-
Учреждения:
- Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
- Выпуск: Том 39, № 1 (2022)
- Страницы: 66-73
- Раздел: Методы диагностики и технологии
- Статья получена: 28.09.2021
- Статья опубликована: 15.01.2022
- URL: https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/81121
- DOI: https://doi.org/10.17816/pmj39166-73
- ID: 81121
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель. «Наножир» представляет собой однородную жировую эмульсию с минимальным числом адипоцитов и высоким содержанием клеток регенераторного ряда. Методика его получения предложена P. Tonnard (2013). В связи с этим определена цель исследования – модификация методики посредством уменьшения количества используемых фильтров и числа пассажей через них.
Материалы и методы. Исследовано 16 образцов жира, аспирированных шприцевым способом с абдоминальной области.
Результаты. При использовании 1,2-миллиметрового фильтра с помощью 10 пассажей определяется минимальное число адипоцитов при сохранении фибробластоподобных клеток. При фильтрации через 1,4-миллиметровый трансфер, а далее сразу через «нанофильтр» определяются многочисленные остатки соединительной ткани, содержащей фибробластоподобные клетки. При фильтрации жировой ткани с помощью трансфера 1,4 мм 10 раз, затем с помощью «нанофильтра» 5 раз получена однородная эмульгированная жировая ткань с высоким содержанием морфологически интактных адипоцитов, диаметр частиц которой позволяет вводить ее шприцом с тонкой иглой.
Выводы. Для получения «наножира» возможна оптимизация протокола фильтрации, предложенного P. Tonnard (2013), в зависимости от цели применения полученного липографта.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Методика получения эмульгированного жира, «наножира» (nanofat), была впервые описана P. Tonnard et al. в 2013 г. Этот метод используется для подготовки жировой ткани к аутотрансплантации. Жировую ткань получают из подкожной жировой клетчатки методом липоаспирации (липосакции), затем специальным образом фильтруют через специальные анаэробные клеточные трансферы с постепенно уменьшающимся диаметром, а затем эмульгируют через специальную сетку. Полученный продукт, «наножир» (nanofat), по данным авторов, содержит минимальное количество жизнеспособных адипоцитов и большое количество колониеобразующих стромальных клеток с мультидифференцированным потенциалом [1]. Ввиду высокого содержания клеток регенераторного ряда, эмульгированный жир используется с косметической целью для коррекции рубцов, морщин, дефектов кожи [2], а также с лечебной целью для закрытия небольших дефектов мягких тканей в тех случаях, когда наряду с волюмизирующим требуется регенераторный эффект, например, для заполнения свищей, последствий лучевых поражений и других дефектов мягких тканей [3].
Большинство протоколов, включая оригинальную методику P. Tonnard et al., описывают поочередную фильтрацию жира через каждый анаэробный клеточный фильтр 30 пассажами, то есть движениями поршня шприца, в результате которого липоаспират перемещается из одного шприца в другой через каждый фильтр, с постепенным уменьшением диаметра отверстий переходников [1]. На практике процесс поочередной фильтрации жира длительный, предполагает использование нескольких фильтров перед применением непосредственно эмульгирующей сетки, к тому же, с каждым пассажем возрастает вероятность травматизации клеток.
Цель исследования – оптимизировать алгоритм получения жировой эмульсии, определив возможности модификации методики P. Tonnard et al. (2013) путем исключения из процесса фильтрации липографта одного из фильтров и уменьшения количества пассажей через оставшиеся два.
Материалы и методы исследования
Исследование включало 16 образцов жира, аспирированных шприцевым способом с абдоминальной области под местной инфильтрационной анестезией раствором Кляйна. Применялись вакуумная и шприцевая методики липоаспирации канюлями диаметром 4 и 2,4 мм соответственно. Липоаспират собирался в анаэробных условиях и в течение 2–3 ч доставлялся в лабораторию. Для фильтрации жира применялись анаэробные клеточные трансферы с внутренним диаметром 1,4 и 1,2 мм, а также эмульсифицирующий фильтр, содержащий сетку с многочисленными ячейками с внутренним диаметром 0,5 мм («нанофильтр»). Подготовка липоаспирата к фильтрации через эмульсифицирующий фильтр включала фильтрацию через анаэробный клеточный трансфер с одним отверстием диаметром 1,4 мм либо 1,2 мм. Для определения оптимального, необходимого и достаточного режимов фильтрации исследование включало следующие протоколы: 10 либо 30 пассажей через один фильтр с одним отверстием, затем 5, 10, 20 либо 30 пассажей через эмульгирующий «нанофильтр». Фильтрация производилась до момента получения гомогенной жировой ткани. Итогом фильтрации в обоих случаях стала визуально идентичная однородная эмульгированная жировая эмульсия.
Анализ волюмизирующего потенциала липографта включал оценку количества и морфологических характеристик адипоцитов, для определения его регенераторного потенциала оценивали характеристики фибробластоподобных клеток (ФПК), то есть клеток, имеющих фенотип фибробласта. Среди последних выделяют три разновидности: крупные распластанные клетки с крупным ядром; клетки, напоминающие фибробласты и считающиеся наиболее зрелыми; клетки веретеновидной и округлой формы, которые рассматриваются как более молодые мезенхимальные стромальные клетки [4]. Также качественно оценивались характер распределения соединительной ткани в образцах и соединительнотканные перемычки между адипоцитами.
Мазки готовили из липоаспирата, нанося последний тонким слоем на предметное стекло, фиксировали их ацетоном с последующим окрашиванием по Май – Грюнвальду. Подсчет клеток производился при помощи микроскопа «Микмед-1». В каждом мазке осуществляли подсчет морфологически неповрежденных и разрушенных адипоцитов и фибробластоподобных клеток (ФПК), оценивали их процентное содержание. Для удобства подсчет в каждом мазке вели из расчета на 100 клеток.
Анализ полученных данных производился с помощью программы Microsoft Excel, использованы методы описательной статистики, в том числе средние величины и частоты данных.
Результаты и их обсуждение
По полученным ранее данным [5], при поочередной фильтрации жира с помощью фильтров 1,4 мм (30 раз), 1,2 мм (30 раз), затем «нанофильтра» (30 раз) в мазках практически отсутствовали соединительнотканные перемычки и остатки соединительной ткани. Адипоциты в большинстве случаев после длительной фильтрации теряли свою форму, имели морфологические признаки деструкции, в мазках определялся гомогенный жир. Содержание неповрежденных адипоцитов составляло в итоге, по полученным ранее данным, в зависимости от количества пассажей, 4–16 %, фибробластоподобных клеток – 6–16 %, с постепенным уменьшением их числа после каждых 10 пассажей. Применение эмульсифицирующего («нано») фильтра привело к разрушению 56–78 % адипоцитов и 12–14 % фибробластоподобных клеток. При использовании фильтра с внутренним диаметром 1,4 мм, а затем сразу «нанофильтра», минуя фильтр диаметром 1,2 мм, получены следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1. Морфологические характеристики адипоцитов и фибробластоподобных клеток при использовании различного числа пассажей через 1,4-миллиметровый фильтр и «нанофильтр»
Критерий | 1,4 мм – 10 пассажей, далее «нанофильтр» – 5 пассажей | 1,4 мм – 10 пассажей, далее «нанофильтр» – 10 пассажей | 1,4 мм – 30 пассажей, далее «нанофильтр» – 10 пассажей |
Морфологически неповрежденные адипоциты, % | 40 | 28 | 20 |
Морфологически разрушеные адипоциты, % | 24 | 40 | 50 |
Морфологически неповрежденные фибробластоподобные клетки, % | 24 | 20 | 16 |
Морфологически разрушенные фибробластоподобные клетки, % | 12 | 12 | 14 |
В мазках заметно присутствие соединительной ткани в виде перемычек между комплексами оставшихся неповрежденными адипоцитов с морфологически неповрежденными фибробластоподобными клетками, располагающимися в соединительнотканных волокнах и находящимися в их структуре. Часть адипоцитов сохранила свою форму, однако большую часть занимал гомогенный жир (рис. 1).
Рис. 1. Морфологическая структура липографта: а – после фильтрации через 1,4 мм трансфер – 10 раз, «нанофильтр» 0,5 мм – 20 раз. Конгломерат адипоцитов с остатками соединительной ткани, в которой располагается большое количество морфологически целых фибробластоподобных клеток; б – после фильтрации через фильтр 1,4 мм – 30 раз, затем «нанофильтр» – 30 раз. Тонкие прослойки соединительной ткани с фибробластоподобными клетками
Если количество пассажей через фильтр 1,4 мм увеличить до 30 раз, а затем провести фильтрацию жира через «нанофильтр» 10 раз, то число морфологически целых адипоцитов составляет 20 %, однако морфологически целые фибробластоподобные клетки сохраняются в большом количестве – 18 %.
Таким образом, фильтрация через 1,4-миллиметровый фильтр, а далее через «нанофильтр» ведет к сохранению многочисленных остатков соединительной ткани в «наножире», содержащей в своей структуре фибробластоподобные клетки. Данный эффект сохранения прослоек соединительной ткани, содержащей ФПК от 16 до 24 %, в структуре липографта требует дальнейшего изучения, определения возможностей его эффективного применения с регенераторной целью.
В то же время необходимо отметить, что при фильтрации через фильтр 1,4 мм получен еще один вид жировой эмульсии: однородная эмульгированная жировая ткань, которую можно вводить шприцом с тонкой иглой, но при этом с высоким содержанием морфологически целых адипоцитов. Для данного протокола предпочтительно использовать фильтрацию с помощью анаэробного клеточного трансфера с внутренним диаметром 1,4 мм 10 раз, затем – «нанофильтром» 5 раз.
При фильтрации жира изначально через фильтр 1,2 мм, а далее через эмульсифицирующий («нано») фильтр значимо снижается количество морфологически целых адипоцитов (табл. 2).
Таблица 2. Морфологические характеристики адипоцитов и фибробластоподобных клеток при использовании различного числа пассажей через фильтр 1,2 мм и «нанофильтр»
Критерий | 1,2 мм – 10 пассажей, далее «нанофильтр» – 10 пассажей | 1,2 мм – 10 пассажей, далее «нанофильтр» – 20 пассажей | 1,2 мм – 10 пассажей, далее «нанофильтр» – 30 пассажей | 1,2 мм – 30 пассажей, далее «нанофильтр» – 10 пассажей | 1,2 мм – 30 пассажей, далее «нанофильтр» – 20 пассажей | 1,2 мм – 30 пассажей, далее «нанофильтр» – 30 пассажей |
Морфологически целые адипоциты, % | 28 | 8 | 4 | 20 | 8 | 0 |
Морфологически разрушеные адипоциты, % | 40 | 56 | 68 | 44 | 66 | 76 |
Морфологически целые фибробластоподобные клетки, % | 20 | 16 | 10 | 28 | 10 | 8 |
Морфологически разрушенные фибробластоподобные клетки, % | 12 | 20 | 18 | 8 | 16 | 16 |
Почти в 100 % случаев определяются признаки разрушения адипоцитов, лежащих поодиночке. При возрастании количества пассажей через «нанофильтр» отмечается увеличение число разрушенных фибробластоподобных клеток (рис. 2, а). Оставшиеся неповрежденными единичные адипоциты лежат в основном в виде небольших конгломератов, вокруг которых определяются слабо выраженные прослойки соединительной ткани, которые могут сохранятся и при фильтрации через фильтр 1,2 мм – 30 раз, «нанофильтра» – 30 раз (рис. 2, б).
Рис. 2. Морфологическая структура липографта после фильтрации: а – через фильтр 1,2 мм – 10 раз, затем «нанофильтр» – 10 раз. Разрушенные адипоциты, лежащие поодиночке; б – через фильтр 1,2 мм – 30 раз, затем «нанофильтр» – 30 раз. Гомогенный жир. Сохранены тонкие перемычки соединительной ткани
Таким образом, оптимальным по соотношению клеточного состава алгоритмом было проведение фильтрации липографта через 1,2-миллиметровый фильтр с помощью 10 пассажей, за счет чего сохраняется жизнеспособным оптимальное число фибробластоподобных клеток, а затем при помощи «нанофильтра» 20 пассажами, за счет чего разрушаются «ненужные» адипоциты, соблюдается оптимальный баланс минимального количества адипоцитов при сохранении фибробластоподобных клеток.
В эмульгированном «наножире» содержание жизнеспособных адипоцитов минимально, что подтверждается результатами текущего исследования и данными литературы [1]. В то же время жировая эмульсия содержит достаточное количество жизнеспособных клеток регенераторного ряда, в том числе фибробластоподобных клеток, по данным этой работы, а также мезенхимальных стромальных клеток, клеток стромально-васкулярной фракции и факторов роста – по данным литературы [1]. Исходя из указанного соотношения адипоцитов и клеток регенераторного ряда, применение жировой эмульсии («наножира») нецелесообразно для заполнения больших объемов мягких тканей. Использование его показано в тех случаях, когда основным ожидаемым эффектом от аутотрансплантации служит регенераторный: для коррекции рубцов и заполнения небольших дефектов мягких тканей с исходно низком регенераторным потенциалом, а также с эстетической целью [3].
По данным P. Tonnard et al. (2013), количество жизнеспособных стволовых клеток варьировалось от 1,9 до 3,0 (106) на 100 мл липоаспирата, независимо от метода обработки жировой ткани и при переходе от фильтра к фильтру [1]. В работе В.С. Васильева и соавт. [6] выявлены схожие данные: в гистологических мазках, полученных при использовании фильтра 1,2 мм и «нанофильтра», содержались клеточные конгломераты диаметром менее 0,5 мм, которые характеризовались уменьшением соотношения целых адипоцитов к остальным клеткам и разрушением тканевой структуры в процессе фильтрации. Однако для получения «наножира» авторы использовали 50-кратные пассажи жира, предварительно обработанного через фильтры 1,4 и 1,2 мм [6].
Osinga et al. (2015) продемонстрировали отсутствие влияния числа пассажей в рамках фильтрации через один анаэробный клеточный трансфер на число клеток стромально-васкулярной фракциии [7].
В исследовании X. Chen et al. (2020) сравнивали три протокола получения эмульгированного жира, в результате отмечено, что меньший диаметр фильтра создает более высокую механическую силу сдвига, которая разрушает большее количество жировых клеток во время процедуры эмульгирования, тем самым снижая жизнеспособность стволовых клеток из стромально-васкулярной фракции. «Наножир», полученный из 2-миллиметрового анаэробного клеточного трансфера, имел лучший эффект на омоложение кожи, чем 1,5-миллиметровые и 1,1-миллиметровые коннекторы [8].
Данные, полученные в текущей работе, подтверждают результаты исследований о том, что увеличение числа пассажей внутри одного анаэробного клеточного трансфера приводит к усилению травматизации адипоцитов и фибробластоподобных клеток. Также разработаны протоколы получения однородной жировой эмульсии с различными вариантами клеточного состава, включающие использование одного анаэробного клеточного трансфера перед применением эмульгирующего «нанофильтра» и уменьшения числа пассажей через каждый из них.
Выводы
- Для получения «наножира» возможна оптимизация протокола фильтрации липографта с использованием одного анаэробного клеточного трансфера с внутренним диаметром 1,2 мм с помощью 10 пассажей, за счет чего сохраняется необходимое соотношение минимального числа адипоцитов при сохранении фибробластоподобных клеток.
- Фильтрация через анаэробный клеточный трансфер с внутренним диаметром 1,4 мм, а далее через «нанофильтр» ведет к сохранению многочисленных остатков соединительной ткани, содержащей фибробластоподобные клетки, что требует дальнейшего изучения с целью определения возможностей его эффективного применения с регенераторной целью.
- В то же время получен еще один вид липографта, однородная эмульгированная жировая ткань с высоким содержанием морфологически интактных адипоцитов, диаметр частиц которой позволяет вводить ее шприцом с тонкой иглой. Для этого производят фильтрацию жировой ткани с помощью анаэробного клеточного трансфера с внутренним диаметром 1,4 мм 10 раз, затем – с помощью «нанофильтра» 5 раз.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Об авторах
Наталья Игоревна Храмцова
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: renelve@gmail.com
кандидат медицинских наук, доцент кафедры общественного здоровья и здравоохранения № 1
Россия, ПермьСергей Александрович Плаксин
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Автор, ответственный за переписку.
Email: splaksin@mail.ru
профессор кафедры хирургии с курсом сердечно-сосудистой хирургии и инвазивной кардиологии
Россия, ПермьНаталия Ивановна Гуляева
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: bizon55@mail.ru
доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии
Россия, ПермьАртем Юрьевич Соцков
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: Sozkov1998a@mail.ru
студент VI курса
Россия, ПермьДанил Николаевич Пономарев
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: danilpon07@gmail.com
студент VI курса
Россия, ПермьСписок литературы
- Tonnard P., Verpaele A., Peeters G., Hamdi M., Cornelissen M., Declercq H. Nanofat grafting: basic research and clinical applications. Plast Reconstr Surg 2013; 132 (4): 1017–1026.
- Sesé B., Javier M., Ortega B., Matas-Palau A., Llull R. Nanofat Cell Aggregates: A Nearly Constitutive Stromal Cell Inoculum for Regenerative Site-Specific Therapies. Plast Reconstr Surg 2019; 144 (5): 1079–1088.
- Vasilyev V., Vasilyev S., Vazhenin A., Teryushkova Z., Vasilyev Y., Vasilyev I., Semyonova A., Dimov G., Lomakin E. An Algorithm for Treatment of Radiation-Induced Soft Tissue Damage with Products Based on Autologous Adipose Tissue. Plast Reconstr Surg Glob Open 2018; 6 (9): 155–156.
- Pascucci L., Mercati F., Marini C., Ceccarelli P., Dall'Aglio C., Pedini V., Gargiulo A.M. Ultrastructural morphology of equine adipose-derived mesenchymal stem cells. Histol Histopathol 2010; 25 (10): 1277–1285.
- Khramtsova N., Plaksin S., Sotskov A., Ponomarev D. Anaerobic fat transfers and emulsifiers for autologous fat grafting. Medical Measurements and Applications, MeMeA. Symposium Proceedings (SCOPUS) 2020.
- Васильев В., Васильев С., Терюшкова Ж., Васильев Ю., Васильев И., Еремин И., Димов Г., Ломакин Е. Механизмы биологического действия различных продуктов на основе аутологичного липоаспирата и возможности их клинического применения. Материалы IV Национального конгресса по регенеративной медицине 2019; 6 (9): 50.
- Osinga R., Menzi N.R., Tchang L., Caviezel D., Kalbermatten D.F., Martin I., Schaefer D.J., Scherberich A., Largo R.D. Effects of intersyringe processing on adipose tissue and its cellular components: implications in autologous fat grafting. Plastic and reconstructive surgery 2015; 135 (6): 1618–1628.
- Chen X., Hong S., Hong F., Yang B., Tong C., Zhang J. Mechanical emulsification of lipoaspirate by different Luer-Lok connector changes the viability of adipose derived stem cells in Nanofat. J Plast Surg Hand Surg 2020; 54 (6): 344–351.
Дополнительные файлы
