Применение аутологичных мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани в лечении дефектов гиалинового хряща у лабораторных животных (обзор литературы)

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Дегенеративно-дистрофические заболевания хрящевой ткани являются эпидемиологически важной проблемой современной травматологии и ортопедии. Использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток для восстановления дефектов хрящевой ткани — наиболее перспективное направление в современных исследованиях.

Цель — провести обзор литературных данных о применение мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани для восстановления дефектов суставного хряща у лабораторных животных.

Материалы и методы. Выполнен обзор современной и исторической литературы на русском и английском языках по ключевым словам в базах данных Google Scholar, Ciberleninka, PubMed, eLibrary, Mendeley, Science Direct за последние 20 лет. Всего было отобрано 113 публикаций, далее по полнотекстовым материалам и абстрактам были выбраны 25 публикаций, соответствующих критериям включения.

Результаты. На основе литературных данных установлено, что аутологичные мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани при дефектах гиалинового хряща стимулируют регенерацию. В преобладающем большинстве работ показано, что вне зависимости от состава матрицы-носителя или геля добавление как дифференцированных, так и недифференцированных клеток приводит к ускоренному восстановлению хрящевой ткани. Мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани могут быть также применены в качестве самостоятельной технологии без использования носителей.

Заключение. Несмотря на широкий спектр технологий, хирургических методов, а также материалов для восстановления дефектов хрящевой ткани, до сих пор не существует идеального графта, который бы восстанавливал хрящевую ткань. При этом мезенхимальные стволовые клетки увеличивают скорость восстановления дефектов и могут стать новой терапевтической стратегией при дегенеративно-дистрофических заболеваниях хряща.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Полина Андреевна Першина

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Автор, ответственный за переписку.
Email: polinaiva2772@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5665-3009
SPIN-код: 2484-9463

аспирант

Россия, Санкт-Петербург

Юрий Алексеевич Новосад

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: novosad.yur@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6150-374X
SPIN-код: 3001-1467

аспирант

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Кристина Николаевна Родионова

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: rkn0306@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6187-2097
SPIN-код: 4627-3979
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Марат Сергеевич Асадулаев

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: marat.asadulaev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1768-2402
SPIN-код: 3336-8996

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Вячеслав Иванович Зорин

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: traumaturner@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9712-5509
SPIN-код: 4651-8232

канд. мед. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Павел Игоревич Бортулёв

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: pavel.bortulev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4931-2817
SPIN-код: 9903-6861

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Валентинович Виссарионов

Национальный медицинский исследовательский центр детской травматологии и ортопедии имени Г.И. Турнера

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048
SPIN-код: 7125-4930

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Runhaar J. Development and prevention of knee osteoarthritis: the load of obesity. Rotredame: Erasmus university, 2013. Available from: https://core.ac.uk/download/pdf/18511861.pdf
  2. Ежов М.Ю., Ежов И.Ю., Кашко А.К., и др. Нерешенные вопросы регенерации хрящевой и костной ткани (обзорно-аналитическая статья) // Успехи современного естествознания. 2015. № 5. С. 126–131. EDN: UCMJHT
  3. Xu Y., Jiang Y., Xia C., et al. Stem cell therapy for osteonecrosis of femoral head: Opportunities and challenges // Regen Ther. 2020. Vol. 15. P. 295–304. doi: 10.1016/j.reth.2020.11.003
  4. Brittberg M., Lindahl A., Nilsson A., et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation // N Engl J Med. 1994. Vol. 331, N 14. P. 889–895. doi: 10.1056/nejm199410063311401
  5. Mobasheri A., Kalamegam G., Musumeci G., et al. Chondrocyte and mesenchymal stem cell-based therapies for cartilage repair in osteoarthritis and related orthopaedic conditions // Maturitas. 2014. Vol. 78, N 3. P. 188–198. doi: 10.1016/j.maturitas.2014.04.017
  6. Mistry H., Connock M., Pink J., et al. Autologous chondrocyte implantation in the knee: systematic review and economic evaluation // Health Technol Assess. 2017. Vol. 21, N. 6. P. 1–294. doi: 10.3310/hta21060
  7. Friedenstein A.J., Petrakova K.V., Kurolesova A.I., et al. Heterotopic of bone marrow. Analysis of precursor cells for osteogenic and hematopoietic tissues // Transplantation. 1968. Vol. 6, N 2. P. 230–247. doi: 10.1097/00007890-196803000-00009
  8. Volarevic V., Arsenijevic N., Lukic M.L., et al. Concise review: mesenchymal stem cell treatment of the complications of diabetes mellitus // Stem Cells. Vol. 29, N 1. P. 5–10. doi: 10.1002/stem.556
  9. Xie X., Wang Y., Zhao C., et al. Comparative evaluation of MSCs from bone marrow and adipose tissue seeded in PRP-derived scaffold for cartilage regeneration // Biomaterials. 2012. Vol. 33, N 29. P. 7008–7018. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.06.058
  10. Steck E., Bertram H., Abel R., et al. Induction of intervertebral disc-like cells from adult mesenchymal stem cells // Stem Cells. Vol. 23, N 3. P403–411. doi: 10.1634/stemcells.2004-0107
  11. Peláez P., Damiá E., Torres-Torrillas M., et al. Cell and cell free therapies in osteoarthritis // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N 11. P. 1726. doi: 10.3390/biomedicines9111726
  12. Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P., et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells // Mol Biol Cell. 2002. Vol. 13, N 12. P. 4279–4295. doi: 10.1091/mbc.e02-02-0105
  13. Kern S., Eichler H., Stoeve J., et al. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, umbilical cord blood, or adipose tissue // Stem Cells. 2006. Vol. 24, N 5. P. 1294–1301. doi: 10.1634/stemcells.2005-0342
  14. Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement // Cytotherapy. 2006. Vol. 8, N 4. P. 315–317. doi: 10.1080/14653240600855905
  15. Anraku Y., Mizuta H., Sei A., et al. The chondrogenic repair response of undifferentiated mesenchymal cells in rat full-thickness articular cartilage defects // Osteoarthritis Cartilage. Vol. 16, N 8. P. 961–964. doi: 10.1016/j.joca.2007.12.009
  16. Wang W., He N., Feng C., et al. Human adipose-derived mesenchymal progenitor cells engraft into rabbit articular cartilage // Int J Mol Sci. 2015. Vol. 6, N 6. P. 12076–12091. doi: 10.3390/ijms160612076
  17. Brindo da Cruz I.C., Velosa A.P.P., Carrasco S., et al. Post-adipose-derived stem cells (ADSC) stimulated by collagen type V (Col V) mitigate the progression of osteoarthritic rabbit articular cartilage // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. ID: 606890. doi: 10.3389/fcell.2021.606890
  18. Ude C.C., Sulaiman S.B., Min-Hwei N., et al. Cartilage regeneration by chondrogenic induced adult stem cells in osteoarthritic sheep model // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 6. ID: e98770. doi: 10.1371/journal.pone.0098770
  19. Desando G., Cavallo C., Sartoni F., et al. Intra-articular delivery of adipose derived stromal cells attenuates osteoarthritis progression in an experimental rabbit model // Arthritis Res Ther. 2013. Vol. 15, N 1. P. R22. doi: 10.1186/ar4156
  20. Ahmad M.R., Badar W., Ullah Khan M.A., et al. Combination of preconditioned adipose-derived mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma improves the repair of osteoarthritis in rat // Regen Med. 2020. Vol. 15, N 11. P. 2285-2295. doi: 10.2217/rme-2020-0040
  21. Hsu Y.K., Sheu S.Y., Wang C.Y., et al. The effect of adipose-derived mesenchymal stem cells and chondrocytes with platelet-rich fibrin releasates augmentation by intra-articular injection on acute osteochondral defects in a rabbit model // Knee. 2018. Vol. 25, N 6. P. 1181–1191. doi: 10.1016/j.knee.2018.10.005
  22. Kuroda K., Kabata T., Hayashi K., et al. The paracrine effect of adipose-derived stem cells inhibits osteoarthritis progression // BMC Musculoskelet Disord 2015. Vol. 16. P. 236. doi: 10.1186/s12891-015-0701-4
  23. Fu Q., Zhou R., Cao J., et al. Culture of mesenchymal stem cells derived from the infrapatellar fat pad without enzyme and preliminary study on the repair of articular cartilage defects in rabbits // Front Bioeng Biotechnol. 2022. Vol. 10. ID: 889306. doi: 10.3389/fbioe.2022.889306
  24. Stock U.A., Vacanti J.P. Tissue engineering: current state and prospects // Annu Rev Med. 2001. Vol. 52. P. 443–451. doi: 10.1146/annurev.med.52.1.443
  25. Vannini F., Filardo G., Kon E., Ret al. Scaffolds for cartilage repair of the ankle joint: The impact on surgical practice // Foot Ankle Surg. 2013. Vol. 19, N 1. P. 2–8. doi: 10.1016/j.fas.2012.07.001
  26. Chang S.C., Rowley J.A., Tobias G., et al. Injection molding of chondrocyte/alginate constructs in the shape of facial implants // J Biomed Mater Res. 2001. Vol. 55, N 4. P. 503–511. doi: 10.1002/1097-4636(20010615)55:4<503::aid-jbm1043>3.0.co;2-s
  27. Hull S.M., Brunel L.G., Heilshorn S.C. 3D bioprinting of cell-laden hydrogels for improved biological functionality // Adv Mater. 2022. Vol. 34, N 2. ID: 2103691. doi: 10.1002/adma.202103691
  28. Hung C.T., Lima E.G., Mauck R.L., et al. Anatomically shaped osteochondral constructs for articular cartilage repair // J Biomech. 2003. Vol. 36, N 12. P. 1853–1864. doi: 10.1016/s0021-9290(03)00213-6
  29. Lee C.H., Cook J.L., Mendelson A., et al. Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study // Lancet. 2010. Vol. 376, N 9739. P. 440–448. doi: 10.1016/s0140-6736(10)60668-x
  30. Yang Z., Li H., Tian Y., et al. Biofunctionalized Structure and ingredient mimicking scaffolds achieving recruitment and chondrogenesis for staged cartilage regeneration // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. ID: 655440. doi: 10.3389/fcell.2021.655440
  31. Yang Z.G., Tang R.F., Qi Y.Y., et al. Restoration of cartilage defects using a superparamagnetic iron oxide-labeled adipose-derived mesenchymal stem cell and TGF-β3-loaded bilayer PLGA construct // Regen Med. 2020. Vol. 16, N 6. P. 1735–1747. doi: 10.2217/rme-2019-0151
  32. Lee Y.H., Petkova A.P., Granneman J.G. Identification of an adipogenic niche for adipose tissue remodeling and restoration // Cell Metab. 2013. Vol. 18, N 3. P. 355–367. doi: 10.1016/j.cmet.2013.08.003
  33. Bourin P., Bunnell B.A., Casteilla L., et al. Stromal cells from the adipose tissue-derived stromal vascular fraction and culture expanded adipose tissue-derived stromal/stem cells: a joint statement of the International Federation for Adipose Therapeutics and Science (IFATS) and the International Society for Cellular Therapy (ISCT) // Cytotherapy. 2013. Vol. 15, N 6. P. 641–648. doi: 10.1016/j.jcyt.2013.02.006
  34. Desando G., Bartolotti I., Martini L., et al. Regenerative features of adipose tissue for osteoarthritis treatment in a rabbit model: enzymatic digestion versus mechanical disruption // Int J Mol Sci. 2019. Vol. 20, N 11. P. 2636. doi: 10.3390/ijms20112636
  35. Chen Z., Ge Y., Zhou L., et al. Pain relief and cartilage repair by Nanofat against osteoarthritis: preclinical and clinical evidence // Stem Cell Res Ther. 2021. Vol. 12, N 1. P. 477. doi: 10.1186/s13287-021-02538-9
  36. Ge Y., Xu W., Chen Z., et al. Nanofat lysate ameliorates pain and cartilage degradation of osteoarthritis through activation of TGF-β–Smad2/3 signaling of chondrocytes // Front Pharmacol. 2023. Vol. 14. ID: 900205. doi: 10.3389/fphar.2023.900205
  37. Li Q., Zhao F., Li Z., et al. Autologous fractionated adipose tissue as a natural biomaterial and novel one-step stem cell therapy for repairing articular cartilage defects // Front Cell Dev Biol. 2020. Vol. 8. P. 694. doi: 10.3389/fcell.2020.00694
  38. Upchurch D.A., Renberg W.C., Roush J.K., et al. Effects of administration of adipose-derived stromal vascular fraction and platelet-rich plasma to dogs with osteoarthritis of the hip joints // Am J Vet Res. 2016. Vol. 77, N 9. P. 940–951. doi: 10.2460/ajvr.77.9.940
  39. Ba K., Ni D., Wang X.B., et al. Chondrocyte cocultures with stromal vascular fraction of adipose tissue promote cartilage regeneration in vivo // Hua Xi Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. 2020. Vol. 38, N 3. P. 240–244. doi: 10.7518/hxkq.2020.03.002
  40. Go G., Jeong S.G., Yoo A., et al. Human adipose-derived mesenchymal stem cell-based medical microrobot system for knee cartilage regeneration in vivo // Sci Robot. 2020. Vol. 5, N 38. ID: eaay6626. doi: 10.1126/scirobotics.aay6626

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок. Cхема проведения исследования. МСК — мезенхимальные стволовые клетки; SVF — стромально-васкулярная фракция

Скачать (168KB)

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-54261 от 24 мая 2013 г.