Введение к работе
Актуальность темы.
В последние годы в клинике для регуляции восстановительных процессов в повреждённых органах (печень, кишечник, миокард) стали проводить трансплантацию клеток аутологичного костного мозга (Шумаков В.И., и др. 2003; Orlic D. et al. 2001; Perin E.C. et al. 2003; Vassilopoulos G. et al. 2003; Terai S. et al. 2006). Полагают, что важным механизмом коррекции органных дисфункций при трансплантации клеток костного мозга служит продуцирование этими клетками различных регуляторных пептидов, в том числе пептидов иммунной системы т.к. костный мозг является центральным органом иммуногенеза в организме и играет ведущую роль в восстановлении иммунного гомеостаза. Тем не менее в клинике для профилактики и лечения иммунной недостаточности, сопровождающейся развитием гнойно-воспалительных и септических осложнений используются фармакологические методы антибактериальной терапии (Горская Е.М. и др. 2009; Габриэлян Н.И. и др. 2009; Бокерия Л.А., Белобородова Н.В. 2007; Белобородова Н.В. 2009; Hayashi M.S., Wilson S.E. 2009; Kinross J. et. al. 2009), а также широкий спектр иммуномодулирующих и иммунокорригирующих препаратов (Земсков В.М. 1995; Романцев М.Г. 2001; Маремшаов А.М. 2001; Бунятян К.А. 2007; Быстрых О.А. 2007; Козлова М.Н. 2009). Оптимизация эффективности этих методов иммунокоррекции достигается путем индивидуального подбора иммуномодуляторов (Темнова В.В. 2006, Темнов А.А. 2008), что предполагает наличие широкого спектра препаратов в распоряжении врача. Для иммунокоррекции применяется также метод экстракорпоральной иммунофармакотерапии (метод адоптивного переноса), при котором в организм больного вводятся его лейкоциты, предварительно ex vivo активированные одним из цитокиновых иммунокорригирующих препаратов (Черных Е.Р. и др.1997; Никонов С.Д. 1999; Ушакова Н.Д. и др. 2004), чтобы избежать нежелательных побочных реакций на применяемый препарат. Между тем, несмотря на начавшееся применение клеточных технологий в клинике метод экстракорпоральной иммунотерапии аутологичными культивированными клетками костного мозга без использования иммунофармакологических препаратов не производился.
Известно, что реконструктивные операции на сердце, обычно сопровождаются иммунным дисбалансом, который создает фон для возникновения гнойно-септических осложнений и органных дисфункций, существенно снижающих результативность проведенных операций (Горбачёва Е.В. и др. 2003; Бокерия Л.А., Белобородова Н.В. 2007; Бунятян К.А. 2007;). Особенно велика опасность развития этих осложнений у кардиохирургических больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения (ИК), которое обычно проводится у больных с уже предсуществующим иммунодефицитом (Rauchhaus M. et al. 2000; Ермакова Л.П. 2001; Шевченко О.П. и др. 1996, 2001; et al. 2006) и которое само по себе вызывает резкую полисистемную дизадаптацию организма (Шумаков Д.В. 2000; Бузиашвили Ю.И и др. 2003; Бунятян К.А. 2007; Винницкий Л.И. и др. 2000., 2007; Сускова В.С. и др. 2009).
Следствием суммирующего воздействия иммуносупрессивных факторов у этих больных становится снижение резистентности тканей и естественных тканевых барьеров к транслокации бактерий (особенно из желудочно-кишечного тракта) с повышением процента гнойно-септических осложнений, а также возникновение различных проявлений органной недостаточности в послеоперационном периоде, существенно повышающих опасность неблагоприятного исхода (Костюченко А.Л. и др. 2000; Spelman D., et al. 2000; Попов Д.А. и др. 2006; Бунятян К.А. 2007; Белобородова Н.В. и др. 2004, 2009; Бокерия Л.А., Белобородова Н.В. 2007).
С 2003 по 2008 годы в ФГУ «ФНЦ трансплантологии и искусственных органов им. академика В.И. Шумакова» Минздравсоцразвития РФ проводилось изучение возможности индукции восстановительной регенерации миокарда путём интраоперационного применения мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга у больных при операциях аортокоронарного шунтирования (Шумаков В.И., и др. 2009). Между тем, возможность регуляции иммунного гомеостаза и профилактики при этом иммунозависимых осложнений с помощью культивированных мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга у этих больных не были изучены и подобных работ в литературе мы не обнаружили.
Цели и задачи исследования
Цель настоящей работы – оценить влияние применения культивированных мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга на состояние иммунного гомеостаза у больных после операций аортокоронарного шунтирования.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Выявить нарушения иммунного статуса у больных ишемической болезнью сердца в предоперационном периоде, предрасполагающие к развитию иммунозависимых осложнений (инфекционных осложнений и полиорганной недостаточности).
-
Установить роль фактора культивирования мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга на их иммунорегуляторную активность.
-
Изучить влияние трансплантации культивированных аутологичных клеток костного мозга, на состояние иммунного статуса больных ишемической болезнью сердца и на регуляцию их противомикробной резистентности в послеоперационном периоде.
-
Изучить влияние культивированных мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга на частоту и риск возникновения иммунозависимых осложнений в послеоперационном периоде.
Настоящее исследование было проведено в рамках государственного контракта № 02.435.11.3019 от «02» сентября 2005 г. «Использование стволовых клеток костного мозга для поддержания функции сердца и поджелудочной железы», а также в соответствии с Приказом Минздравсоцразвития РФ от 20.05.2009г. №257 по теме НИР «Научное обоснование и разработка клеточных трансплантационных технологий для применения в медицинской практике», зарегистрированной в ВНТИЦ (регистрационный № 0120.0 505699, от 08.06.05) по теме «Трансплантация аутологичных стволовых клеток костного мозга для лечения хронической сердечной недостаточности». Срок выполнения работы 01. 2005 – 12. 2010 годы.
Научная новизна
Разработан новый метод иммунокоррекции, эффект которого реализуется путём активации адаптивно-приспособительных реакций больного в предоперационном периоде (во время забора костного мозга) и усиления этих реакций путем адоптивного переноса культивированных мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга больному во время операции. Показано, что культивирование мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга перед применением является важным этапом повышения их иммунорегуляторной активности, о чём свидетельствует накопление в культуральной среде противовоспалительных цитокинов (TGF-, G-CSF и IL-10), изменение фенотипического состава этих клеток и повышение их антистрессорной устойчивости, измеренной хемилюминесцентным методом.
Впервые теоретически обоснована и клинически доказана целесообразность интраоперационного применения культивированных аутологичных клеток костного мозга (мононуклеарной фракции) для профилактики иммунозависимых осложнений у кардиохирургических больных без индивидуального подбора иммунокорректоров (патент на изобретение № 2326679 «Способ профилактики и лечения иммунозависимых осложнений у кардиохирургических больных в послеоперационном периоде», зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 20.06.2008), т.к. по результатам иммунологического обследования в предоперационном периоде до 85% кардиохирургических больных имеют выраженный дефицит противоинфекционной защиты, а 57,2% - 85% больных имеют выраженный дефицит функциональной активности клеточного звена иммунитета. Показано, что применение клеток костного мозга сопровождается снижением количества и рисков развития послеоперационных иммунозависимых осложнений, а также длительности госпитального периода.
Установлено, что при осложненном течении послеоперационного периода (инфекционные осложнения и органные дисфункции) применение мононуклеарных клеток аутологичного костного мозга у оперированных больных способствует коррекции иммунного статуса: нормализации показателей клеточного звена иммунитета (особенно Т-клеточного звена) и показателей фагоцитоза.
Установлено, что при интраоперационном введении клеток костного мозга повышалась противоинфекционная резистентность тканей организма и это выражалось в снижении спектра высеваемых микробных клеток, а также в снижении степени контаминации раневых поверхностей и клинически значимых субстратов (кровь, отделяемое трахеи).
Высказана гипотеза, что активизация процессов восстановительной регенерации в поврежденных органах, возникающая при использовании стволовых/прогениторных клеток костного мозга, а также коррекция иммунного гомеостаза происходят за счёт восстановления иммунной регуляции этих процессов.
Практическая значимость работы
Предложен новый немедикаментозный метод иммунокоррекции, основанный на активации адаптивно-приспособительных реакций организма с помощью современных клеточных технологий. Показано, что этот метод эффективен для профилактики послеоперационных иммунозависимых осложнений (инфекционных осложнений, полиорганной недостаточности) и его целесообразно осуществлять используя культивированные мононуклеарные клетки аутологичного костного мозга.
Применение клеток костного мозга способствует повышению противоинфекционной защиты организма, что выражается в уменьшении спектра высеваемых микробных клеток и степени контаминации раневых поверхностей, а также в повышении чувствительности флоры к антибиотикам. Коррекция иммунного статуса при этом достигается за счёт восстановления показателей клеточного звена иммунитета, показателей фагоцитоза и за счёт позитивной динамики некоторых показателей гуморального иммунитета, которые начинают проявляться уже в раннем послеоперационном периоде и предопределяют гладкое течение послеоперационного периода, а также сокращение сроков пребывания больных в стационаре.
При использовании предложенного метода иммунокоррекции необходимо осуществлять предварительное культивирование мононуклеарных клеток костного мозга (до 5 – 7 суток) больного, в процессе которого, происходит восстановление их сниженной иммунорегуляторной активности, обусловленной предсуществующим вторичным иммунодефицитом.
Апробация диссертации
Апробация диссертации состоялась 16 июня 2010г. на заседании объединённой научной конференции клинических, экспериментальных отделений и лабораторий ФГУ «ФНЦ ТИО им. академика В.И. Шумакова» Минздравсоцразвития РФ.
Материалы и основные положения работы доложены и обсуждены: на III Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, ноябрь 2004г.); на XII Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Москва, 2006г.); на Ежегодных Всероссийских и международных научных конференциях «Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении» (Москва май 2006г, май 2007г.); на III Всероссийском симпозиуме с международным участием «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии», (Москва, ЦИТО, апрель 2007г.); на IV Всероссийском съезде по трансплантологии и искусственным органам (Москва, ноябрь 2008г.); на Всероссийской конференции «Инфекции в трансплантологии» (Москва, декабрь 2009г.); на V Всероссийском съезде трансплантологов, (Москва, октябрь 2010г)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рецензируемых ВАК, и глава в коллективной монографии. Получен патент на изобретение № 2326679 «Способ профилактики и лечения иммунозависимых осложнений у кардиохирургических больных в послеоперационном периоде», зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 20.06.2008.
Объём и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы (Глава I), характеристики больных и методов исследования (Глава II), результатов собственных исследований (Глава III), обсуждения (Глава IV), выводов, практических рекомендаций и библиографического указателя, включающего 231 источников, из них 113 отечественных и 118 зарубежных авторов. Работа представлена на 130 страницах машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами и 15 рисунками. Имеет приложение на 40 страницах, в котором содержится 8 рабочих таблиц и 12 рисунков.
