Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время отмечается рост числа эндокринных заболеваний, особенно сахарного диабета (СД), который считается болезнью века [Zimmet P.Z. et al., 1997; Ефимов А.С., Скробонская Н.А., 1998]. СД занимает третье место в мире по распространенности после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний [Adeghate Е et al., 2006; Хавинсон В.Х. и др., 2007]. Актуальность изучения механизмов развития СД и разработки эффективных способов его лечения определяется как исключительно быстрым ростом заболеваемости, так и высокой степенью инвалиди-зации больных. По современным представлениям, повышенный уровень глюкозы в крови является ведущим фактором, лежащим в основе многообразных биохимических и структурных изменений в клетках и тканях [Thompson C.J. et al, 1996; Stratton I.M. et al, 2000; Атаманов B.M., 2003].
Несмотря на внедрение современных технологий в практику терапии СД, вопросы компенсации нарушений углеводного обмена и предупреждения развития осложнений диабета остаются актуальными. К сожалению, применение стандартных схем инсулинотерапии СД может приводить к тяжелым гипогликемическим реакциям. Именно этим объясняется стремление разработать такие методы лечения СД, которые предполагали бы реализацию целевых установок по компенсации углеводного и липидного обменов без риска развития гипогликемии [Аметов А.С., 2005].
Полученные в последние годы сведения о свойствах и закономерностях жизнедеятельности мультипотентных клеток-предшественников дали толчок к развитию нового направления в медицине - клеточной терапии [Сухих Г.Т. и др., 2002; In't Anker P.S. et al., 2003]. Клеточная терапия представляет собой совокупность методик, направленных на стимуляцию восстановления функционально активной ткани на месте повреждения за счет активации и использования регенераторного потенциала различных типов стволовых клеток (СК). К настоящему времени получены данные о наличии во многих тканях взрослого организма наряду с регионарными (тканеспецифическими прекурсорами) полипотентных клеток-предшественников, таких как мезенхималь-ные СК (МСК) [Orlic D. et al., 2001; Сухих Г.Т. и др., 2002; In't Anker P.S. et al., 2003].
Показано, что клетки костного мозга in vitro и in vivo могут дифференцироваться с образованием клеток эндокринной части поджелудочной железы [Ianus A. et al., 2003; Jahr Н., Bretzel R.G., 2003], а также индуцировать регенерацию островков Лангерганса у мышей со стрептозотоциновым СД [Hess D. et al., 2003; Ianus A. et al., 2003]. В ряде исследований in vitro было установлено, что МСК обладают способностью к трансдифференцировке в инсу-линпродуцирующие клетки [Jiang Y. et al., 2002; Chen L.B. et al., 2004; Moris-cot С et al., 2005; Timper K. et al., 2006]. Обнаружено, что клетки мононукле-арной фракции костного мозга могут мигрировать в ткань поджелудочной железы в ответ на её повреждение и стимулировать неоангиогенез, тем самым, запуская процессы регенерации пула Р-клеток [Hess D. et al., 2003; Mathews V. et al., 2004].
В связи с этим одним из наиболее перспективных направлений развития клеточной терапии представляется мобилизация эндогенных СК с их последующей миграцией и хомингом в пораженные ткани с помощью фармакологических агентов. По данным литературы, наиболее мощным стимулятором мобилизации регенераторно-компетентных клеток считается грануло-цитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ) [Di Campli С. et al., 2004; Yannaki E. et al., 2005; Гольдберг Е.Д. и др., 2007; Жданов В.В. и др., 2007]. В то же время известно, что сверхмапые дозы антител к эндогенным регуляторам физиологических функций способны оказывать эффект, аналогичный тому, который осуществляют данные биологически активные вещества in vivo [Эпштейн О.И. и др., 2005; Эпштейн О.И., 2008].
С указанных позиций несомненный теоретический и практический интерес представляет изучение возможности стимуляции функций различных классов эндогенных СК с помощью препаратов на основе Г-КСФ и сверхмалых доз антител к Г-КСФ (СМД антител к Г-КСФ) при СД. Полученные в этом направлении данные позволили бы разработать принципиально новый патогенетически обоснованный способ активации процессов регенерации поджелудочной железы в условиях инсулярной недостаточности.
Цель исследования. Изучить состояние различных пулов регенераторно-компетентных клеток, изменений в системе крови и механизмов, лежащих в их основе, на модели аллоксанового диабета, оценить эффективность его терапии путем фармакологической модуляции функций прогени-торных клеток.
Задачи исследования:
Исследовать роль мезенхимальных и тканеспецифических предшественников различных классов в процессах регенерации поджелудочной железы на модели сахарного диабета;
Оценить влияние препаратов Г-КСФ и СМД антител к Г-КСФ на динамику течения экспериментального сахарного диабета и вскрыть механизмы, лежащие в его основе;
Исследовать действие препаратов Г-КСФ и СМД антител к Г-КСФ на мезенхимальные и регионарные клетки-предшественники различной степени зрелости в условиях экспериментального сахарного диабета;
Изучить изменения в системе крови и механизмы, лежащие в их основе, у животных с экспериментальным сахарным диабетом;
Оценить влияние препаратов Г-КСФ и СМД антител к Г-КСФ на систему крови животных с экспериментальным сахарным диабетом.
Научная новизна. В работе впервые всесторонне изученБ состояние различных пулов мезенхимальных клеток-предшественников в костном мозге и периферической крови, а также динамика содержания тканеспецифических и стромальных клеток-предшественников в поджелудочной железе при экспериментальном сахарном диабете. Установлено, что мезенхимальные перкурсоры участвуют в процессах регенерации поджелудочной железы при ее повреждении токсическим агентом - аллоксаном. Однако полученные ре-
зультаты свидетельствуют о недостаточности, либо несостоятельности указанных механизмов для восстановления инсулинпродуцирующей ткани.
Выполненные исследования позволили детально оценить изменения в кроветворной ткани при аллоксановом сахарном диабете и механизмы, лежащие в основе компенсаторных реакций со стороны системы крови.
В эксперименте на модели аллоксанового диабета изучены репаратив-ные свойства препаратов Г-КСФ и СМД антител к Ґ-КСФ, показана их высокая антисклеротическая и противовоспалительная активность. Установлено, что регенеративное действие обоих препаратов связано со стимуляцией функциональной активности прогениторных клеток различных классов, мобилизацией, миграцией и детерминированным хомингом их в пораженную поджелудочную железу.
Практическая значимость. Полученные результаты позволили разработать патогенетически обоснованные методы терапии сахарного диабета, основанные на восстановлении эндокринной части поджелудочной железы за счет фармакологической модуляции функций эндогенных стволовых клеток. Кроме того, в работе намечены возможные пути коррекции изменений в системе крови, развивающихся при СД. По материалам работы подготовлены отчеты о специфической активности указанных препаратов для получения разрешения на клинические исследования. Получены патенты (RU) № 2308281 от 20.10.2007 г. «Способ клонирования in vitro регионарных стволовых клеток поджелудочной железы» и № 2313361 от 27.12.2007 г. «Средство, обладающее антидиабетической активностью».
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на ежегодной Всероссийской конференции «Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении» (Москва, 2006), конференции молодых ученых «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Томск, 2007), конференции «Создание новых лекарственных препаратов» (Томск, 2007), на III съезде фармакологов России (Санкт-Петербург, 2007), на международном конгрессе «EUROMEDICA-HANNOVER-2008» (Германия, Ганновер, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 - в реферируемых журналах, рекомендуемых перечнем ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 196 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4-х глав, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 18 рисунками и 37 таблицами. Библиографический указатель включает 327 источников, в том числе 92 отечественных и 235 иностранных.
![Модификация иммунологической супрессии при трансплантации [B]-клеток поджелудочной железы животным с сахарным диабетом](/i/i/4384/375630.png "Модификация иммунологической супрессии при трансплантации [B]-клеток поджелудочной железы животным с сахарным диабетом Пак Ирина Владимировна")