Терапевтический потенциал стромально-васкулярной фракции при COVID-19

Обложка


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Новая коронавирусная инфекция (COVID-19), как уже известно, вызывает серьезные респираторные заболевания, такие как пневмония и легочная недостаточность. COVID-19 нанесла катастрофический ущерб общественному здравоохранению, экономической и социальной стабильности. Поскольку COVID-19 привела к огромным человеческим жертвам и серьезным экономическим потерям, представляющим глобальную угрозу, необходимо срочно проанализировать текущую ситуацию и разработать стратегию по сдерживанию распространения вируса. На сегодняшний день во всем мире проводят множество исследований по изучению патогенеза COVID-19, сопровождающейся цитокиновым штормом или фиброзом легких — тяжелыми осложнениями, которые могут привести к неблагоприятным исходам. Подобные исследования позволят более глубоко понять природу вируса и разработать новые подходы патогенетической терапии. В этом отношении стромально-васкулярная фракция обладает огромным терапевтическим потенциалом при COVID-19. Стромально-васкулярная фракция обеспечивает противовоспалительное и иммуномодулирующее действие, а также способствует восстановлению и регенерации поврежденных тканей. Доступность, возможность получить значительный объем жизнеспособных клеток популяции стромально-васкулярной фракции, таких как стволовые/стромальные клетки жировой ткани, а также их использование внутривенным путем обладают преимуществом и при других формах заболеваний легких, включая фиброзные. Другими словами, целью данной терапии при COVID-19 является ликвидация воспалительного процесса, восстановление трофики и регенерации поврежденных тканей, ремоделирование фиброзной и соединительной ткани. Однако в настоящее время стромально-васкулярная фракция не одобрена для предотвращения или лечения случаев COVID-19. Тем не менее клинические испытания продолжаются, чтобы обеспечить максимальное понимание с точки зрения эффективности и безопасности. В данной работе мы обсудим этот новый подход в использовании стромально-васкулярной фракции, служащий лучом надежды в борьбе с тяжелыми формами COVID-19.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Валентин Николаевич Павлов

Башкирский государственный медицинский университет

Email: pavlovvn.journal@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2125-4897
SPIN-код: 2799-6268

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

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Альберт Альфритович Казихинуров

Башкирский государственный медицинский университет

Email: alberturo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9284-7855
SPIN-код: 1841-6587

д-р мед. наук, профессор

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Рустем Альфритович Казихинуров

Башкирский государственный медицинский университет

Email: Royuro@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6813-8549
SPIN-код: 1196-4134

канд. мед. наук, доцент

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Мурад Арифович Агавердиев

Башкирский государственный медицинский университет

Email: isimbasium@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7991-0319
SPIN-код: 5954-3750

аспирант

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Ильгиз Фанилевич Гареев

Башкирский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ilgiz_gareev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4965-0835
SPIN-код: 3839-0621

старший научный сотрудник

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Озал оглы Арзуман Бейлерли

Башкирский государственный медицинский университет

Email: obeylerli@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6149-5460
SPIN-код: 7392-3152

научный сотрудник

Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Баходур Зурибекович Мазоров

Башкирский государственный медицинский университет

Email: mazorov94@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6873-0291
SPIN-код: 1764-1691
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3

Список литературы

  1. Shi H., Yang G., Gao C. и др. Стратегия ведения больных нейрохирургического профиля в условиях эпидемии COVID-19 // Креативная хирургия и онкология. 2020. Т. 10, № 3. С. 177–182. doi: 10.24060/2076-30932020-10-3-177-182
  2. Izmailov A., Beylerli O., Pavlov V. et al. Management strategy for cancer patients in the context of the COVID-19 epidemic // Semin. Oncol. 2020. Vol. 47, No. 5. P. 312–314. doi: 10.1053/j.seminoncol.2020.07.004
  3. Pavlov V., Beylerli O., Gareev I., Solis L.F.T. COVID-19-related intracerebral hemorrhage // Front. Aging Neurosci. 2020. Vol. 12. P. 600172. doi: 10.3389/fnagi.2020.600172
  4. Chen Y., Klein S.L., Garibaldi B.T. et al. Aging in COVID-19: Vulnerability, immunity and intervention // Ageing Res. Rev. 2021. Vol. 65. P. 101205. doi: 10.1016/j.arr.2020.101205
  5. Umakanthan S., Sahu P., Ranade A.V. et al. Origin, transmission, diagnosis and management of coronavirus disease 2019 (COVID-19) // Postgrad. Med. J. 2020. Vol. 96, No. 1142. P. 753–758. doi: 10.1136/postgradmedj-2020-138234
  6. Baptista L.S. Adipose stromal/stem cells in regenerative medicine: Potentials and limitations // World J. Stem Cells. 2020. Vol. 12, No. 1. P. 1–7. doi: 10.4252/wjsc.v12.i1.1
  7. Daher S.R., Johnstone B.H., Phinney D.G., March K.L. Adipose stromal/stem cells: basic and translational advances: the IFATS collection // Stem Cells. 2008. Vol. 26, No. 10. P. 2664–2665. doi: 10.1634/stemcells.2008-0927
  8. Sheykhhasan M., Wong J.K.L., Seifalian A.M. Human adipose-derived stem cells with great therapeutic potential // Curr. Stem Cell Res. Ther. 2019. Vol. 14, No. 7. P. 532–548. doi: 10.2174/1574888X14666190411121528
  9. Si Z., Wang X., Sun C. et al. Adipose-derived stem cells: Sources, potency, and implications for regenerative therapies // Biomed. Pharmacother. 2019. Vol. 114. P. 108765. doi: 10.1016/j.biopha.2019.108765
  10. Al-Ghadban S., Bunnell B.A. Adipose tissue-derived stem cells: Immunomodulatory effects and therapeutic potential // Physiology (Bethesda). 2020. Vol. 35, No. 2. P. 125–133. doi: 10.1152/physiol.00021.2019
  11. Li J., Curley J.L., Floyd Z.E. et al. Isolation of human adipose-derived stem cells from lipoaspirates // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1773. P. 155–165. doi: 10.1007/978-1-4939-7799-4_13
  12. Baer P.C. Adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells: An update on their phenotype in vivo and in vitro // World J. Stem Cells. 2014. Vol. 6, No. 3. P. 256–265. doi: 10.4252/wjsc.v6.i3.256
  13. Van Dongen J.A., Harmsen M.C., Stevens H.P. Isolation of stromal vascular fraction by fractionation of adipose tissue // Methods Mol. Biol. 2019. Vol. 1993. P. 91–103. doi: 10.1007/978-1-4939-9473-1_8
  14. Li Z., Mu D., Liu C. et al. The cell yields and biological characteristics of stromal/stem cells from lipoaspirate with different digestion loading ratio // Cytotechnology. 2020. Vol. 72, No. 2. P. 203–215. doi: 10.1007/s10616-020-00369-9
  15. Nürnberger S., Lindner C., Maier J. et al. Adipose-tissue-derived therapeutic cells in their natural environment as an autologous cell therapy strategy: the microtissue-stromal vascular fraction // Eur. Cell. Mater. 2019. Vol. 37. P. 113–133. doi: 10.22203/eCM.v037a08
  16. Zanata F., Shaik S., Devireddy R.V. et al. Cryopreserved adipose tissue-derived stromal/stem cells: Potential for applications in clinic and therapy // Adv. Exp. Med. Biol. 2016. Vol. 951. P. 137–146. doi: 10.1007/978-3-319-45457-3_11
  17. Davis T.A., Anam K., Lazdun Y. et al. Adipose-derived stromal cells promote allograft tolerance induction // Stem Cells Transl. Med. 2014. Vol. 3, No. 12. P. 1444–1450. doi: 10.5966/sctm.2014-0131
  18. Peñuelas O., Melo E., Sánchez C. et al. Antioxidant effect of human adult adipose-derived stromal stem cells in alveolar epithelial cells undergoing stretch // Respir. Physiol. Neurobiol. 2013. Vol. 188, No. 1. P. 1–8. doi: 10.1016/j.resp.2013.04.007
  19. Solodeev I., Orgil M., Bordeynik-Cohen M. et al. Cryopreservation of stromal vascular fraction cells reduces their counts but not their stem cell potency // Plast. Reconstr. Surg. Glob. Open. 2019. Vol. 7, No. 7. P. e2321. doi: 10.1097/GOX.0000000000002321
  20. Li X., Zeng X., Xu Y. et al. Mechanisms and rejuvenation strategies for aged hematopoietic stem cells // J. Hematol. Oncol. 2020. Vol. 13, No. 1. P. 31. doi: 10.1186/s13045-020-00864-8
  21. Bora P., Majumdar A.S. Adipose tissue-derived stromal vascular fraction in regenerative medicine: a brief review on biology and translation // Stem Cell. Res. Ther. 2017. Vol. 8, No. 1. P. 145. doi: 10.1186/s13287-017-0598-y
  22. Bowles A.C., Wise R.M., Gerstein B.Y. et al. Adipose stromal vascular fraction attenuates T(H)1 cell-mediated pathology in a model of multiple sclerosis // J. Neuroinflammation. 2018. Vol. 15, No. 1. P. 77. doi: 10.1186/s12974-018-1099-3
  23. Ahmed T.A., Shousha W.G., Abdo S.M. et al. Human adipose-derived pericytes: biological characterization and reprogramming into induced pluripotent stem cells // Cell. Physiol. Biochem. 2020. Vol. 54, No. 2. P. 271–286. doi: 10.33594/000000219
  24. Ramakrishnan V.M., Boyd N.L. The adipose stromal vascular fraction as a complex cellular source for tissue engineering applications // Tissue Eng. Part. B Rev. 2018. Vol. 24, No. 4. P. 289–299. doi: 10.1089/ten.TEB.2017.0061
  25. Nyberg E., Farris A., O’Sullivan A. et al. Comparison of stromal vascular fraction and passaged adipose-derived stromal/stem cells as point-of-care Agents for bone regeneration // Tissue Eng. Part A. 2019. Vol. 25, No. 21–22. P. 1459–1469. doi: 10.1089/ten.TEA.2018.0341
  26. Pavón A., Beloqui I., Salcedo J.M., Martin A.G. Cryobanking mesenchymal stem cells // Methods Mol. Biol. 2017. Vol. 1590. P. 191–196. doi: 10.1007/978-1-4939-6921-0_14
  27. Aronowitz J.A., Lockhart R.A., Hakakian C.S. A Method for isolation of stromal vascular fraction cells in a clinically relevant time frame // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1773. P. 11–19. doi: 10.1007/978-1-4939-7799-4_2
  28. Wong D.E., Banyard D.A., Santos P.J.F. et al. Adipose-derived stem cell extracellular vesicles: A systematic review // J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2019. Vol. 72, No. 7. P. 1207–1218. doi: 10.1016/j.bjps.2019.03.008
  29. Sun Y., Chen S., Zhang X., Pei M. Significance of cellular cross-talk in stromal vascular fraction of adipose tissue in neovascularization // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2019. Vol. 39, No. 6. P. 1034–1044. doi: 10.1161/ATVBAHA.119.312425
  30. Zhang Y., Cai J., Zhou T. et al. Improved long-term volume retention of stromal vascular fraction gel grafting with enhanced angiogenesis and adipogenesis // Plast. Reconstr. Surg. 2018. Vol. 141, No. 5. P. 676e–686e. doi: 10.1097/PRS.0000000000004312
  31. Semon J.A., Zhang X., Pandey A.C. et al. Administration of murine stromal vascular fraction ameliorates chronic experimental autoimmune encephalomyelitis // Stem Cells Transl. Med. 2013. Vol. 2, No. 10. P. 789–796. doi: 10.5966/sctm.2013-0032
  32. Premaratne G.U., Ma L.P., Fujita M. et al. Stromal vascular fraction transplantation as an alternative therapy for ischemic heart failure: anti-inflammatory role // J. Cardiothorac. Surg. 2011. Vol. 6. P. 43. doi: 10.1186/1749-8090-6-43
  33. Blaber S.P., Webster R.A., Hill C.J. et al. Analysis of in vitro secretion profiles from adipose-derived cell populations // J. Transl. Med. 2012. Vol. 10. P. 172. doi: 10.1186/1479-5876-10-172
  34. Jayaramayya K., Mahalaxmi I., Subramaniam M.D. et al. Immunomodulatory effect of mesenchymal stem cells and mesenchymal stem-cell-derived exosomes for COVID-19 treatment // BMB Rep. 2020. Vol. 53, No. 8. P. 400–412. doi: 10.5483/BMBRep.2020.53.8.121
  35. Ryan P.M., Caplice N.M. Is adipose tissue a reservoir for viral spread, immune activation and cytokine amplification in COVID-19? // Obesity (Silver Spring). 2020. Vol. 28, No. 7. P. 1191–1194. doi: 10.1002/oby.22843
  36. Yu S., Cheng Y., Zhang L. et al. Treatment with adipose tissue-derived mesenchymal stem cells exerts anti-diabetic effects, improves long-term complications, and attenuates inflammation in type 2 diabetic rats // Stem Cell. Res. Ther. 2019. Vol. 10, No. 1. P. 333. doi: 10.1186/s13287-019-1474-8
  37. Jiang M., Bi X., Duan X. et al. Adipose tissue-derived stem cells modulate immune function in vivo and promote long-term hematopoiesis in vitro using the aGVHD model // Exp. Ther. Med. 2020. Vol. 19, No. 3. P. 1725–1732. doi: 10.3892/etm.2020.8430
  38. Engela A.U., Hoogduijn M.J., Boer K. et al. Human adipose-tissue derived mesenchymal stem cells induce functional de-novo regulatory T cells with methylated FOXP3 gene DNA // Clin. Exp. Immunol. 2013. Vol. 173, No. 2. P. 343–354. doi: 10.1111/cei.12120
  39. Hajmousa G., Harmsen M.C. Assessment of energy metabolic changes in adipose tissue-derived stem cells // Methods Mol. Biol. 2017. Vol. 1553. P. 55–65. doi: 10.1007/978-1-4939-6756-8_5
  40. Fukui E., Funaki S., Kimura K. et al. Adipose tissue-derived stem cells have the ability to differentiate into alveolar epithelial cells and ameliorate lung injury caused by elastase-induced emphysema in mice // Stem Cells Int. 2019. Vol. 2019. P. 5179172. doi: 10.1155/2019/5179172
  41. Cho H.H., Kim Y.J., Kim J.T. et al. The role of chemokines in proangiogenic action induced by human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in the murine model of hindlimb ischemia // Cell Physiol. Biochem. 2009. Vol. 24, No. 5–6. P. 511–518. doi: 10.1159/000257495
  42. Shetty A.K. Mesenchymal stem cell infusion shows promise for combating coronavirus (COVID-19)-induced pneumonia // Aging Dis. 2020. Vol. 11, No. 2. P. 462–464. doi: 10.14336/AD.2020.0301
  43. Gentile P., Sterodimas A. Adipose stem cells (ASCs) and stromal vascular fraction (SVF) as a potential therapy in combating (COVID-19)-disease // Aging Dis. 2020. Vol. 11, No. 3. P. 465–469. doi: 10.14336/AD.2020.0422
  44. Bradley K.C., Finsterbusch K., Schnepf D. et al. Microbiota-driven tonic interferon signals in lung stromal cells protect from influenza virus infection // Cell Rep. 2019. Vol. 28, No. 1. P. 245–256.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.05.105
  45. Hoogduijn M.J., Lombardo E. Mesenchymal stromal cells anno 2019: Dawn of the therapeutic era? Concise review // Stem Cells Transl. Med. 2019. Vol. 8, No. 11. P. 1126–1134. doi: 10.1002/sctm.19-0073
  46. Lopes-Pacheco M., Robba C., Rocco P.R.M., Pelosi P. Current understanding of the therapeutic benefits of mesenchymal stem cells in acute respiratory distress syndrome // Cell. Biol. Toxicol. 2020. Vol. 36, No. 1. P. 83–102. doi: 10.1007/s10565-019-09493-5
  47. Atkins J.W., West K., Kasow K.A. Current and future cell therapy standards and guidelines // Hematol. Oncol. Clin. North Am. 2019. Vol. 33, No. 5. P. 839–855. doi: 10.1016/j.hoc.2019.05.008
  48. Ji F., Li L., Li Z. et al. Mesenchymal stem cells as a potential treatment for critically ill patients with coronavirus disease 2019 // Stem Cells Transl. Med. 2020. Vol. 9, No. 7. P. 813–814. doi: 10.1002/sctm.20-0083
  49. Rossnagl S., Ghura H., Groth C. et al. A subpopulation of stromal cells controls cancer cell homing to the bone marrow // Cancer Res. 2018. Vol. 78, No. 1. P. 129–142. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-16-3507
  50. Fang Y., Zhang Y., Zhou J., Cao K. Adipose-derived mesenchymal stem cell exosomes: a novel pathway for tissues repair // Cell Tissue Bank. 2019. Vol. 20, No. 2. P. 153–161. doi: 10.1007/s10561-019-09761-y
  51. Kubrova E., D’Souza R.S., Hunt C.L. et al. Injectable biologics: What is the evidence? // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2020. Vol. 99, No. 10. P. 950–960. doi: 10.1097/PHM.0000000000001407
  52. Khalaj K., Figueira R.L., Antounians L. et al. Systematic review of extracellular vesicle-based treatments for lung injury: are EVs a potential therapy for COVID-19? // J. Extracell Vesicles. 2020. Vol. 9, No. 1. P. 1795365. doi: 10.1080/20013078.2020.1795365
  53. Putra A., Rosdiana I., Darlan D.M. et al. Intravenous administration is the best route of mesenchymal stem cells migration in improving liver function enzyme of acute liver failure // Folia Med. (Plovdiv). 2020. Vol. 62, No. 1. P. 52–58. doi: 10.3897/folmed..e47712
  54. Martinez J., Zoretic S., Moreira A., Moreira A. Safety and efficacy of cell therapies in pediatric heart disease: a systematic review and meta-analysis // Stem Cell Res. Ther. 2020. Vol. 11, No. 1. P. 272. doi: 10.1186/s13287-020-01764-x
  55. West W.H., Beutler A.I., Gordon C.R. Regenerative injectable therapies: Current evidence // Curr. Sports Med. Rep. 2020. Vol. 19, No. 9. P. 353–359. doi: 10.1249/JSR.0000000000000751
  56. Zimmerlin L., Rubin J.P., Pfeifer M.E. et al. Human adipose stromal vascular cell delivery in a fibrin spray // Cytotherapy. 2013. Vol. 15, No. 1. P. 102–108. doi: 10.1016/j.jcyt.2012.10.009
  57. Di Liddo R., Bertalot T., Borean A. et al. Leucocyte and Platelet-rich Fibrin: a carrier of autologous multipotent cells for regenerative medicine // J. Cell. Mol. Med. 2018. Vol. 22, No. 3. P. 1840–1854. doi: 10.1111/jcmm.13468

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Потенциальные механизмы действия стромально-васкулярной фракции при COVID-19. Стромально-васкулярная фракция демонстрирует три механизма действия (антифибротическая, проангиогенная и противовоспалительная активность), которые могут быть полезны в лечении COVID-19 за счет синтеза различных молекул. MMP-1,2,9 — матриксные металлопротеиназы-1,2,9; TGF-β1 — трансформирующий фактор роста бета 1; TIMP1 — тканевой ингибитор металлопротеиназ-1; TGFβR2 — трансформирующий фактор роста, бета-рецептор II; HGF — фактор роста гепатоцитов; miR — микроРНК; COL1A1 — ген, кодирующий α1-цепь коллагена I типа; COL3A1 — ген, кодирующий α3-цепь коллагена I типа; VEGF — фактор роста эндотелия сосудов; IL-6, -10, -4 — интерлейкин-6, -10, -4; PDGF — фактор роста тромбоцитов; IGF-1 — инсулиноподобный фактор роста 1; TNF-R1 — рецептор фактора некроза опухоли 1; IL1-RA — антагонист рецептора интерлейкина-1; PGE2 — простагландин Е2; IFNγ — интерферон гамма; TNFα — фактор некроза опухоли альфа

Скачать (162KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Модуляция цитокинового шторма стромально-васкулярной фракцией и стволовыми/стромальными клетками жировой ткани. Возможность ликвидации цитокинового шторма с помощью трансфузии/хоминга стромально-васкулярной фракции и стволовых/стромальных клеток жировой ткани вследствие COVID-19. IL-1, -6, -10 — интерлейкин-1, -6, -10; IFNγ — интерферон гамма; TNFα — фактора некроза опухоли альфа; АФК — активные формы кислорода

Скачать (254KB)
Метаданные

© Павлов В.Н., Казихинуров А.А., Казихинуров Р.А., Агавердиев М.А., Гареев И.Ф., Бейлерли О.А., Мазоров Б.З., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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 № ФС 77 - 71733 от 08.12.2017.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах