Immunomodulatory effect of multipotent stromal cells

Full Text

Введение

Мультипотентные стромальные (стволовые) клетки (МСК) являются негемопоэтическими мультипотентными прогениторными клетками, впервые найденными в костном мозге и описанными ещё в середине прошлого века [1]. МСК костномозгового происхождения создают специальное микроокружение для кроветворных и иммунокомпетентных клеточных элементов и способны к дифференцированию в клетки разных тканей как минимум мезодермального происхождения: костной, хрящевой, жировой и мышечной [2, 3].

К настоящему времени МСК выделены из многочисленных тканей, эти клеточные элементы обладают терапевтической пластичностью и низкой иммуногенностью ввиду способности модулировать иммунитет и стимулировать репарацию, оба эти свойства являются решающими для эффективной клеточной иммунотерапии [1, 3–5]. МСК воздействуют на функции важнейших иммунокомпетентных клеток, участвующих в определении и элиминации алло- и аутоантигенов [4]. Взаимодействие с клеточными элементами систем врождённого и адаптивного иммунитета возможно через прямое взаимодействие МСК с клетками или посредством секреции определённых цитокинов [3, 5–9]. Вследствие открытия иммуномодулирующих свойств МСК клеточную терапию стали применять не только в регенеративной медицине, но и для лечения аутоиммунных заболеваний [1, 10–13].

Цель исследования — обобщить описание общего и частного иммуномодуляторного эффекта клеточной терапии на основании изучения литературы.

Поиск литературы выполнен в базе данных PubMed по сочетаниям ключевых слов «immunomodulatory + stem + cell» за 2017–2024 гг. В общей сложности было найдено более 4000 источников; после первичного просмотра заголовков и аннотаций и последующей полной оценки текстов в обзор была включена 71 статья, содержащая описание механизмов и основных эффектов клеточной терапии, направленных на модуляцию воспалительного процесса.

Действие мультипотентных стромальных клеток на иммунокомпетентные клетки

Пролиферация гетеро- и аутологичных T-клеток дозозависимо супрессировалась всеми МСК [14]. Кроме подавления пролиферации Т-лимфоцитов, МСК активировали их апоптоз и ингибировали продукцию Т-опосредованных провоспалительных цитокинов, например, фактора некроза опухоли-α (ФНО-α) [7, 13]. МСК пупочного канатика супрессировали быструю пролиферацию лимфоцитов, стимулируемую митогеном, снижали секрецию интерферона-γ (ИФН-γ), но повышали — интерлейкина-4 (IL-4) на фоне значительного уменьшения количества CD8+ и слабого изменения численности CD4+ Т-клеток [15, 16]. Однако МСК, выделенные из раневого отделяемого, очень выражено подавляли пролиферацию CD4+ лимфоцитов в результате совместного культивирования [17]. Вероятнее всего, МСК взаимодействуют с иммунокомпетентными клетками через паракринную передачу сигналов, таких как TGF-β (трансформирующий фактор роста-β) и HGF (фактор роста гепатоцитов), возможен и прямой контакт между клеточными элементами для индукции апоптоза [12].

Трансплантация тканей в условиях применения плюрипотентных стромальных клеток, индуцированных к дифференцировке в МСК, способствовала выживанию чужеродных клеточных элементов и снижению лейкоцитарной инфильтрации. На модели реакции «хозяин против трансплантата» с инъекцией МСК под капсулу почки мыши in vitro и in vivo была продемонстрирована ингибиция пролиферации Т-клеток. Отмечалось снижение числа лимфоцитов с фенотипами Th1 и Th2 при увеличении количества субсетов Th17 и регуляторных Т-клеток (Treg: IL-10+CD4+). Обнаружена высокая экспрессия некоторых растворимых факторов: TGF-β1/2/3, IL-10 и фактора хемотаксиса моноцитов-1 (MCP-1, monocyte chemoattractant protein-1), которые подавляют функционирование Т-лимфоцитов и супрессируют каспазы [18]. Вместе с этим есть данные, что TGF-β частично нивелировал иммуносупрессивный эффект МСК in vivo в процессе коррекции отторжения трансплантата в эксперименте [19].

МСК регулируют некоторые функции принимающих участие в воспалительных реакциях зрелых миелоидных клеток, таких как макрофаги и нейтрофилы. Ингибируется экспрессия маркёров дифференцировки на миелоидных прогениторных клетках при воспалении. Этот эффект зависит от прямого контакта МСК с клетками-мишенями, который установлен через взаимодействие CD200, экспрессируемого МСК, и CD200R1, экспрессируемого миелоидными прогениторами. Уменьшение экспрессии CD200 в МСК коррелирует с потерей их иммунорегуляторных функций. Кроме того, на модели стерильной раны с асептическим воспалением было обнаружено, что МСК подавляют инфильтрацию лейкоцитами поражённой ткани. Таким образом, МСК ингибирует дифференцирование миелоидных прогениторов в зрелые клеточные элементы, отграничивающие и инфильтрирующие воспалённые ткани [20].

Первичные моноциты человека были изолированы M.V. Jackson и A.D. Krasnodembskaya [21] из донорской крови и дифференцированы в макрофаги. В костномозговых МСК от доноров специфическим флюоресцентным красителем окрашены митохондрии, далее эти клетки добавлены в культуру макрофагов в соотношении 1:20, и в течение 24 ч происходило совместное культивирование. Конфокальной микроскопией и полуколичественной проточной цитометрией зафиксировано формирование тоннельных нанотрубок, которые МСК использовали в качестве средства для передачи митохондрий макрофагам. Митохондриальные передачи повышают макрофагальный фагоцитоз и оксидативное фосфорилирование. Когда образование нанотрубок было блокировано цитохалазином B, МСК не оказывали влияния на фагоцитоз макрофагов.

МСК действуют на поляризацию макрофагов, что необходимо для заживления ран. Дермальные МСК мышей BalB/C при совместном культивировании с макрофагами индуцировали их поляризацию из фенотипа M1 к M2, что было продемонстрировано снижением уровня провоспалительных маркёров и повышением — противовоспалительных. In vivo на модели острой кожной раны у мышей макрофаги после сокультивирования с такими МСК потенцировали заживление, что было связано с ускоренным синтезом коллагена и активной регенерацией сосудов. Значительно более высокая экспрессия аргиназы-1 являлась дополнительным свидетельством большого количества M2 макрофагов [22]. О подобной поляризации макрофагов под влиянием МСК жировой ткани сообщают Z. Dong и соавт. [23], эктодермальных МСК слизистой оболочки носа — Y. Tang и соавт. [24], костномозговых МСК на скаффолде из поликапролактона — Y. Ni и соавт. [25] и J. Song и соавт. [26].

Не только МСК оказывают воздействие на макрофаги, но и фагоциты в значительной степени влияют на МСК. Эффективный иммунный ответ на повреждение связан с активацией и миграцией эндогенных макрофагов, которые, в свою очередь, рекрутируют МСК [27].

В настоящее время большое значение придаётся возможности управления функциями МСК, в т. ч. и их иммуномодуляторным действием.

Влияние провоспалительных релизов может изменять характеристики МСК и усиливать иммуносупрессивные свойства [17, 28]. Цианидин-3-гликозид (Cyanidin-3-Glucoside) влияет на паракринную активность МСК, что приводит к изменению секреторного профиля и последующему воздействию на поведение иммунных клеток, в частности на макрофаги и лимфоциты [29]. Некоторые свойства МСК, стимулированных липополисахаридом, изменяются под влиянием простагландина F2-α (PGF2-α): наблюдается супрессия пролиферации без снижения жизнеспособности, а также ослабление продукции IL-1β и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) [30].

МСК меняют активность иммунных клеток за счёт экспрессии гена TSG-6, стимулируемого ФНО-α. Экспрессия TSG-6 в МСК жировой ткани регулируется высокими концентрациями провоспалительных цитокинов, в т. ч. TGF-β, in vitro и in vivo. Однако совместное применение МСК с ингибиторами TGF-β оказалось недостаточным для эффективной модуляции воспаления [31]. Сокультивирование МСК, предварительно обработанных ИФН-γ, с мононуклеарными клетками селезёнки привело к значительному снижению пролиферации последних. Предварительное воздействие цитокинами может быть эффективным методом изменения иммуномодулирующего действия МСК [28].

Генетическая модификация позволяет МСК экспрессировать и секретировать определённые белки, что необходимо для управления терапевтической эффективностью. Плазмидная трансфекция МСК для продуцирования биспецифических антител к CD3/CD20 приводит не только к секреции этих белков, также происходит рекрутирование Т-клеток, генерирование ФНО-α и ИФН-γ и выделение экзосом с mMiR-15a/miR-16, которые могут подавлять ингибитор апоптоза при раке BCL-2 в процессе адъювантной терапии [32].

Таким образом, МСК подавляют пролиферацию Т-клеток и увеличивают численность регулирующих Т-лимфоцитов, супрессируют производство и секрецию ими провоспалительных цитокинов и активируют — противовоспалительных. Также регулируется функционирование других иммунокомпетентных клеток: В-лимфоцитов, нейтрофилов, моноцитов и макрофагов. Взаимодействие с клетками-мишенями осуществляется посредством паракринных релизов и прямым воздействием через клеточные мембраны. Возможно управление иммуномодуляторными функциями МСК.

Частные случаи применения иммуномодулирующих свойств Мультипотентных стромальных клеток

Вследствие своих мощных иммуномодулирующих и регенеративных возможностей МСК являются перспективным методом клеточной терапии очень многих аутоиммунных и воспалительных заболеваний [2, 4]. Клеточная терапия снижает активность иммунной воспалительной реакции.

Системная инфузия МСК мышам при исследовани их способности мигрировать в повреждённые ткани в значительной степени супрессировала контактную гиперчувствительность, что подтверждалось снижением уровня воспалительной инфильтрации и секреции провоспалительных цитокинов. Найдена миграция многочисленных МСК в поражённые ткани (ушные раковины), где они располагались вместе с Т-лимфоцитами, подавляя их пролиферацию, активируя апоптоз и супрессируя продукцию Т-опосредованных провоспалительных цитокинов [13]. Внутривенное введение МСК пупочного канатика мышам-реципиентам при трансплантации клеток костного мозга подавляло острую фазу реакции «трансплантат против хозяина» и увеличивало выживание животных [2, 16].

Аллергическая астма — хроническое воспалительное заболевание, характеризующееся гиперреактивностью и ремоделированием дыхательных путей. МСК могут уменьшать воспаление дыхательных путей и восстанавливать иммунный баланс, оказывая заметный положительный эффект, особенно в случаях стероид-резистентной астмы [33].

Болезнь Гентингтона (Huntington's disease) является аутосомно-доминантным, нейродегенеративным прогрессирующим заболеванием, характеризующимся селективной потерей нейронов в коре и полосатом теле головного мозга, что приводит к нарастающей моторной дисфункции, снижению когнитивных способностей и поведенческих признаков. Лечебные мероприятия при этой патологии были сосредоточены на применении иммуномодулирующих и/или противовоспалительных средств, из которых очень перспективным считаются МСК [34].

Рассеянный склероз — хроническое, аутоиммунное, воспалительное и демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы, которое в конечном итоге приводит к потере аксонов и постоянной неврологической инвалидности. Клинические испытания, как завершённые, так и продолжающиеся, рекомендуют МСК для лечения рассеянного склероза. Нейрональные МСК в мозге взрослых пациентов и экспериментальных животных могут дифференцироваться в олигодендроциты и участвовать в процессах ремиелинизации. Вместе с этим возможна трансдифференцировка МСК в олигодендроциты in vitro. В любом случае МСК могут оказывать положительное влияние при демиелинизирующих процессах не только через замену олигодендроцитов, но и посредством трофического и иммуномодулирующего действий [4, 35].

M. Togha и соавт. [36] было показано, что внутрибрюшинное введение МСК 3-го пассажа может модулировать иммунные реакции и облегчить симптомы при экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите у мышей (модель рассеянного склероза). По мнению авторов, иммунологические эффекты клеточной терапии связаны с ингибированием пролиферации лимфоцитов, цитолитической активности и синтеза ИФН-γ в сочетании с увеличением продукции IL-4 и IL-10 CD8+ клетками.

Системный склероз (склеродермия) проявляется как своеобразная многогранная болезнь, в которой аутоиммунные явления сосуществуют с сосудистыми аномалиями и мультивисцеральным фиброзом. Учитывая плейотропный эффект МСК, основанный на их иммуномодулирующих, ангиогенных и антифибротических возможностях, клеточная терапия может противодействовать всем трём главным направлениям патогенеза склеродермии [1].

Всего четыре дозы (20–25)×106 МСК/кг были введены A.W.C. Chua и соавт. [37] внутрибрюшинно 16-недельным самкам мышей MRL/lpr (Faslpr), склонным к системной красной волчанке. Терапия улучшила выживаемость животных и функцию почек за счёт снижения активности хронического волчаночного нефрита и степени лимфоцитарной инфильтрации в течение 10 нед. Также произошло уменьшение соотношения альбумина к креатинину в моче, отложений комплемента C3 в почках, уровней анти-dsDNA и изотипических антител (IgA, IgG1, IgG2a, IgG2b и IgM). МСК ослабили активность воспаления, подавляя селезёночные нейтрофилы и моноциты/макрофаги, снижая в сыворотке крови уровень IL-6 и IL-12 и стабилизируя ИФН-γ и ФНО-α.

Девяти пациентам с волчаночным нефритом, подтверждённым биопсией и не поддающимся стандартному лечению, Z. Feng и соавт. [38] провели системную инфузию аллогенных МСК в дозе 2×106 клеток/кг. Через 12 мес побочные явления не наблюдались. Уровень белка в моче резко снизился в течение 1-го месяца, затем постепенно увеличивался, но оставался значительно ниже исходного значения до 3-го месяца. В течение первых 3 мес после вмешательства полный почечный ответ (протеинурия <0,5 г/сут) и частичный ответ (протеинурия >0,5 г/сут, но снижение протеинурии >50%) наблюдали у 33,3 и 44,4% пациентов соответственно. Сделано заключение, что однократной дозы МСК может быть недостаточно для поддержания длительной ремиссии рефрактерного к лечению волчаночного нефрита; могут потребоваться дополнительные курсы лечения.

Вследствие своих иммуномодулирующих свойств МСК являются перспективным методом лечения аутоиммунных и воспалительных заболеваний, таких как ревматоидный артрит. МСК продуцируют различные растворимые факторы для изменения воспалительного микроокружения у пациентов с ревматоидным артритом, ингибируя пролиферацию Т-клеток или индуцируя их дифференцировку в регуляторные Т-лимфоциты, подавляют деление и созревание В-клеток, а также выработку ими иммуноглобулинов, стимулируют поляризацию макрофагов в направлении противовоспалительного фенотипа, супрессируют инфильтрацию нейтрофилами и предотвращают созревание дендритных клеток [39]. Введение в лимфатические узлы (ЛУ) культивированных МСК жировой ткани человека для лечения экспериментального коллаген-индуцированного артрита у мышей уменьшало тяжесть и прогрессирование процесса и снижало степень костной деструкции [40].

Миастения гравис с появлением антител к ацетилхолиновым рецепторам является аутоиммунным заболеванием, для которого характерны серьёзные дефекты иммунной регуляции и признаки воспаления в тимусе. В исследовании M. Sudres и соавт. [41] применение наивных МСК заметно улучшило течение экспериментальной миастении у мышей: снижался уровень сывороточных антител к ацетилхолиновым рецепторам, причём в мышцах восстанавливались сами рецепторы. Основными механизмами действия МСК, по мнению авторов, являются: ингибирование пролиферации иммунокомпетентных клеток, супрессия продукции В-клетками костимулирующих молекул и активация регулятора комплемента DAF/CD55.

В научных публикациях имеются положительные данные об использовании МСК в терапии сахарного диабета 1-го типа, который часто является аутоиммунным заболеванием, характеризующимся отсутствием инсулина вследствие необратимого уничтожения островковых β-клеток. Экспериментальная процедура трансплантации МСК с или без панкреатических островков имеет высокую эффективность из-за мультипотентности введённых клеточных элементов, секреции ими цитокинов, ангиогенных факторов и иммуномодулирующих веществ. МСК могут останавливать аутоиммунную деструкцию β-клеток, сохранять оставшиеся островковые клетки, облегчать эндогенную регенерацию, восстанавливать специфическую невосприимчивость β-клеток иммунной системой и обращать вспять гипергликемию [4, 42, 43].

Трансплантация аллогенных островков может быть идеальной альтернативной терапией сахарного диабета 1-го типа. Иммуномодулирующие и защитные эффекты МСК имеют значение для улучшения исходов при высокоиммуногенной трансплантации. J. Mohammadi Ayenehdeh и соавт. [44] мышам C57BL/6 с индуцированным стрептозотоцином диабетом пересаживали внутрибрюшинно аллотрансплантаты островков в гидрогеле вместе с сингенными МСК жировой ткани. В течение 32 дней после трансплантации мониторинг глюкозы крови продемонстрировал снижение её концентрации с более 400 мг/дл до менее 150 мг/дл. Гистопатологическое изучение трансплантата спустя 32 дня показало, что МСК в значительной степени способствовали сокращению численности лейкоцитов в инфильтратах. При анализе мононуклеарных клеток, изолированных из верхних брыжеечных ЛУ и селезёнки, обнаружено, что МСК, трансплантированные вместе с островками, уменьшают уровень провоспалительных и увеличивает содержание регуляторных цитокинов в этих органах, а также Treg-клеток, но только в ЛУ.

C. Corradi-Perini и соавт. [45] показали, что МСК имеют потенциал для уменьшения вероятности ранней потери трансплантатов из-за регулирования сопутствующего воспалительного процесса. Для этого они исследовали эффект сокультивирования гетерологичных костномозговых МСК и панкреатических островков крыс линии Вистар с последующей трансплантацией мышам с диабетом для предотвращения отторжения. По сравнению с группой трансплантации без МСК отмечалось снижение экспрессии релизов воспаления (ФНО-α, МСР-1, IL-1β) и повышение экспрессии маркёров иммунной толерантности (IL-4, IL-10, а также регуляторного фактора развития Treg-клеток forkhead box P3, FOXP3).

Мышам вводили 106 костномозговых МСК, меченных хлорометилпроизводными диацетата флюоресцеина, в хвостовую вену за 24 ч до гидродинамической инъекции ДНК вируса гепатита B. МСК накапливались в поражённой печени, при этом было снижено иммуноопосредованное повреждение органа, связанное с вирусной инфекцией, о чём свидетельствовали сокращение уровня аланинаминотрансферазы, уменьшение продукции провоспалительных цитокинов и снижение воспалительной инфильтрации. Введение МСК ограничило возрастание экспрессии натуральных киллерных клеток и рецепторов NKG2D для активации их в печени заражённых вирусом гепатита B мышей. МСК также супрессировали цитотоксичность таких клеточных элементов in vitro. Использование МСК ограничивает иммуноопосредованное повреждение печени во время острой инфекции вирусом гепатита В через супрессию активности натуральных клеток-киллеров [46].

Иммунный дисбаланс имеет решающее значение в патогенезе туберкулеза и может модулироваться МСК. МСК пуповины человека совместно культивировали с макрофагами линии THP-1 (одна из общепринятых моделей для изучения иммунного ответа моноцитов и макрофагов), инфицированными микобактериями туберкулеза. Q. Yang и соавт. [47] было выявлено, что МСК могут усиливать иммунный ответ макрофагов на микобактерии через активацию иммунных рецепторов и воспалительных сигнальных путей.

Витилиго — хроническое аутоиммунное депигментирующее заболевание кожи. В его развитии задействовано множество комбинаторных факторов, среди которых важную роль играют цитотоксические Т-клетки, CD8+ и регуляторные Т-лимфоциты, участвующие в разрушении меланоцитов посредством адаптивного иммунитета. МСК регулируют секрецию цитокинов и баланс подгрупп Т-клеток, что делает их перспективным вариантом клеточного лечения витилиго [48].

При повреждении миокарда высвобождение сердечных белков вызывает сильный иммунный ответ, опосредованный антителами, что может привести к патологическому ремоделированию сердца и в конечном итоге — к сердечной недостаточности. Терапия МСК оказывает благоприятное воздействие на функции сердца, несмотря на низкую приживляемость. Было обнаружено, что МСК в значительной степени супрессируют пролиферацию лимфоцитов и продукцию антител in vitro, что является весьма актуальным в свете секреции повышенного объёма IgG3а плазматическими клетками пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности [49].

Применение стромальных клеток уменьшает выраженность не только хронического и аутоиммунного воспаления, но и острого воспалительного процесса.

Инъекция 5×105 МСК жировой ткани человека, а также их культуральной среды оказывала противовоспалительный эффект на ткани подушечки лапы мышей после индукции острого воспаления каррагинаном. Даже одна инъекция приводила к полной редукции симптомов воспаления в течение 24 ч: наблюдали уменьшение объёма подушечки и параллельное снижение уровня IL-6 [11].

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является одной из основных причин смерти и инвалидности во всём мире. Имеются доказательства связи между нейровоспалением, вызванным ЧМТ, и нейродегенеративными посттравматическими расстройствами. Повторяющиеся внутривенные инъекции МСК могут способствовать значительному уменьшению активности нейровоспаления после ЧМТ и улучшению неврологического статуса [50].

МСК снижают летальность животных, улучшают элиминацию бактерий и облегчают течение воспаления на моделях острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) и сепсиса. Эти заболевания характеризуются неконтролируемым воспалением и часто осложняются присоединением вторичной бактериальной инфекции [21, 51]. Терапевтические эффекты праймированных для усиления специфических функций МСК оценивали у мышей с ОРДС, вызванным липополисахаридом. МСК после предварительного воздействия ИФН-γ или IL-1β более значительно, по сравнению с наивными клетками, супрессировали активность Т-клеток, одновременно подавляя у макрофагов продукцию ФНО-α и увеличивая IL-10. Комбинированное воздействие ИФН-γ и IL-1β привело к значительному повышению экспрессии иммунных и регулирующих воспаление факторов. Праймированные МСК ингибировали инфильтрацию воспалительными клетками лёгочной ткани, модулировали иммунные и воспалительные реакции и усиливали образование эластиновых волокон. На ранней стадии ОРДС праймированные МСК продемонстрировали усиление возможности к хомингу, улучшали функции лёгких и подавляли воспаление [52].

Микровезикулы, полученные из МСК человека, уменьшают выраженность пневмонии, этот эффект частично зависит от содержания мРНК фактора роста кератиноцитов. Также эти экзосомы содержат значительное количество ангиопоэтина-1, который играет существенную роль в стабилизации сосудистых оболочек и прекращении воспаления [53].

Обострение хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ) связано со значительным ухудшением и качества, и продолжительности жизни. МСК могут стать дополнительным методом терапии при ХОБЛ. У пациентов с применением секретома МСК на фоне стандартной терапии уровни IL-6, ФНО-α и прокальцитонина снизились по сравнению с контрольной группой, где было проведено только стандартное лечение [54].

Интерстициальные заболевания лёгких представляют собой гетерогенную группу лёгочных заболеваний, характеризующихся различной степенью воспаления, интерстициальным утолщением и фиброзом, приводящими к искажению лёгочной архитектуры и нарушению газообмена. Антифибротические препараты, такие как пирфенидон и нинтеданиб, ограничивают прогрессирование фиброза, но не устраняют повреждение лёгких. Клеточная терапия на основе МСК препятствует процессам фиброза и запускает физиологическую регенерацию с восстановлением структуры и функций альвеол [55].

Костномозговые МСК человека оказывают не только иммуномодулирующие, но и нейропротекторные и противовоспалительные эффекты в модели колита, индуцированного 2,4,6-тринитробензолсульфонатом у морских свинок линии Хартли. Животным ректально вводили индуктор колита или нейтральное вещество, а через 3 ч — МСК. Введение 106 или 3×106 МСК привело к уменьшению количества инфильтратов из иммунокомпетентных клеток, препятствовало гибели нейронов и изменениям их соотношения [56].

Острый колит в эксперименте на мышах H. Takeyama и соавт. [57] вызывали декстраном сульфата натрия, МСК жировой ткани вводили внутрибрюшинно. Системное применение МСК значительно уменьшило тяжесть колита по клиническим и гистопатологическим данным. Введённые МСК были найдены в мезентериальных ЛУ и селезёнке, куда попали посредством лимфатической системы.

При инъекции МСК в ткани некоторые из этих клеточных элементов оказываются в регионарных ЛУ [58, 59]. При внутривенной инфузии также часть МСК попадает в ЛУ, что сопровождается возрастанием в них численности отдельных регулирующих иммунокомпетентных клеток. Это подтверждает важность миграции МСК в ЛУ для иммуномодулирующего ответа. При исследовании распределения МСК жировой ткани, меченных люциферазой, после введения в паховый ЛУ мышей с колитом была отмечена преимущественная миграция МСК в структуры кишечника. В 58% случаев такое применение МСК защитило животных от индуцированного колита. Была обнаружена значительная корреляция между ответом на клеточную терапию и более высоким накоплением МСК в подколенных, паратимических, паратиреоидных и брыжеечных ЛУ [10].

МСК из-за их иммуномодулирующих характеристик считаются новым средством для лечения иммуноопосредованной острой печёночной недостаточности. Одна внутривенная инъекция МСК снижала выраженность острого гепатита после введения CCl4 и α-галактоцерамида и гепатотоксичность киллерных клеток через паракринное влияние. На фоне этого в сыворотке крови было отмечено снижение уровня провоспалительного IL-17 и повышение концентрации иммуносупрессивного IL-10 с соответствующим изменением содержания секретирующих эти IL натуральных клеток-киллеров. МСК не изменяли в значительной мере общее количество нейтрофилов, синтезирующих IL-17, а также CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов в повреждённой печени. Ex vivo при сокультивировании с фрагментами печени после воздействия CCl4 МСК также продемонстрировали модулирующие свойства [5].

Необходимо отметить, что I. Maiborodin и соавт. [60] после введения МСК с трансфицированным геном GFP и окрашенными Vybrant® CM-Dil клеточными мембранами в повреждённую печень не нашли их дифференцировки в какие-либо клеточные элементы. Авторы сделали заключение, что применение МСК при резекции печени для быстрого восстановления органа нецелесообразно, поскольку введённые клетки in vivo не дифференцируются ни в гепатоциты, ни в эпителиоциты желчных капилляров, ни в эндотелиоциты и перициты сосудистых оболочек, ни в фибробласты рубца или других соединительнотканных структур, ни в какие-то другие клеточные элементы, присутствующие в печени. Однако в условиях применения МСК раньше нормализовалась численность нейтрофилов в паренхиме и более быстро исчезли некрозы и геморрагии.

B. Arzi и соавт. [61] ввели аллогенные МСК жировой ткани (2×107 клеток) для лечения хронического гингивостоматита (грибковый процесс) семи домашним кошкам дважды с месячным интервалом внутривенно. Лечение оказалось эффективным у 4 из 7 животных (полная клиническая ремиссия или существенное клиническое улучшение: по две особи). Клиническая ремиссия прослежена до 20 мес, случаев рецидивов не было. До терапии у большинства животных была увеличена численность циркулирующих CD8+ T-клеток и уменьшено соотношение субсетов лимфоцитов CD4/CD8, но клиническая эффективность не была связана с нормализацией этих параметров. Устойчивые к терапии животные до лечения имели более выраженные системные признаки воспаления (нейтрофилия, гипергаммаглобулинемия, повышенное содержание ИФН-γ и ФНО-α).

Внутриматочные синехии являются распространённым заболеванием, характеризующимся неудовлетворительной регенерацией повреждённого эндометрия. И.В. Майбородиным [62, 63] была показана возможность более быстрого восстановления проходимости маточных рогов крыс с их рубцовым сужением после применения аутологичных МСК костномозгового происхождения. L. Xin и соавт. [64] получили сходные данные по регенерации эндометрия и восстановлению фертильности при использовании апоптозных телец, образовавшихся из МСК. В.И. Коненковым и соавт. [65] исследовано влияние костномозговых МСК и продуктов их секреции в культуральную среду на микроциркуляторное русло в широкой связке матки крыс линии Вистар при хроническом воспалении гениталий. На фоне различных способов введения клеток и кондиционной среды разнонаправленно менялись параметры микроциркуляции и лимфодренажа в широкой связке матки, что необходимо учитывать во время проведения клеточной терапии при воспалительно-дегенеративных процессах в области органов малого таза.

Более толстый эндометрий с увеличенным числом желёз и сокращением области фиброза был найден у самок крыс Sprague-Dawley на фоне применения амниотических МСК человека для коррекции механического повреждения слизистой оболочки матки. Трансплантация МСК способствовала значительному снижению уровня мРНК провоспалительных цитокинов (ФНО-α и IL-1β) и увеличению — противовоспалительных факторов (FGF-2 и IL-6). Сделано заключение, что трансплантация МСК способствует регенерации эндометрия после травмы в эксперименте на крысах, возможно, из-за иммуномодулирующих свойств [66].

На основании рекомендаций многочисленных исследователей, МСК, вследствие их иммуномодулирующих свойств, с успехом можно применять для коррекции гиперактивного острого воспалительного процесса, снижения выраженности хронического и иммунного воспаления, реакций «трансплантат против хозяина». Хорошие результаты достигнуты в супрессии активности процессов отторжения трансплантированных клеток, органов и тканей, а также в лечении аутоиммунных заболеваний, таких как болезнь Хантингтона, склеродермия, рассеянный склероз и аутоиммунные энцефаломиелиты, ревматоидный артрит, миастения, сахарный диабет 1-го типа аутоиммунной этиологии, гепатиты и другие подобные патологические процессы со значительным аутоиммунным компонентом.

Некоторые особенности использования мультипотентных стромальных клеток

Необходим постоянный контроль за качеством МСК с упором на иммуносупрессивные механизмы перед переносом клеточной терапии в клинические условия [9].

Для эффективного использования МСК следует учитывать изменения экспрессии генов, индуцированные культивированием. МСК жировой ткани при культивировании в стандартной для МСК среде постепенно теряют экспрессию маркёров плюрипотентности (белков и генов эпителиально-мезенхимального перехода), следовательно, первые пассажи МСК более подходят для терапии тканевых повреждений [6]. Кроме того, прекультивированные in vitro МСК человека обладали меньшим терапевтическим эффектом в лечении миастении гравис по сравнению с «наивными» МСК [56].

Применение МСК во многом зависит от их источника и функций in vivo. Были показаны различия в качестве иммуномодулирующих свойств МСК костномозгового происхождения и из амниотической жидкости здоровых доноров [67]. Выявлено, что адипогенные свойства уменьшаются в направлении от МСК жировой ткани через МСК костномозгового происхождения до МСК пуповины, при этом отсутствуют морфологические и фенотипические различия между указанными клеточными элементами [8]. Аллогенные МСК оказались клинически менее эффективными, чем аутологичные свежеполученные МСК; также могут отличаться механизмы действия аутологичных и аллогенных МСК [14, 61].

Известно снижение функциональных способностей МСК с возрастом. На сегодняшний день процесс старения МСК остаётся неизвестным, тогда как механизмы, участвующие в клеточном старении, хорошо изучены. Кроме того, надлежащее использование МСК для клинического применения требует общего понимания процесса их старения. Стареющие МСК настолько неоднородны, что не все из них экспрессируют характерные фенотипические маркёры, до сих пор неизвестны гены и релизы, регулирующие эти процессы в МСК. В то же время понимание молекулярных механизмов управления старением МСК и возрастных изменений их микроокружения имеет ключевое значение для выявления связанных с их возрастом дисфункций [68].

С прогрессированием клеточного старения может наблюдаться усиленная пролиферация МСК, сопровождающаяся снижением их способности ингибировать Т-клетки [9]. Y. Yin и соавт. [69] показали противоположные результаты: костномозговые МСК, выделенные у молодых мышей, обладают более высоким пролиферативным потенциалом, способностью к остеогенной дифференцировке и выраженным иммуномодулирующим эффектом по сравнению с МСК старых животных.

Несмотря на большое число публикаций о значительном эффекте применения МСК для коррекции патологических процессов и заболеваний, необходимо соблюдение определённых правил при выборе источника МСК и подготовке их к введению в организм. Следует учитывать, что межвидовые отличия в экспрессии отдельных генов МСК всё-таки существуют. Показаны различия между МСК, полученными из костного мозга, жировой ткани, амниотической жидкости, пуповины и других органов и тканей. Для клеточной терапии предпочтительно использовать аутологичные МСК; при необходимости донорский материал следует получать от молодых здоровых субъектов без сопутствующей патологии. Перед введением МСК рекомендуется ограничивать их культивирование тремя пассажами.

Отрицательные эффекты иммуномодуляции мультипотентных стромальных клеток

Наряду с данными о значительном положительном эффекте применения МСК для модуляции иммунных реакций в литературе имеются немногочисленные свидетельства их отрицательного действия [70, 71] или его высокой вероятности [27].

Одним из важных элементов микроокружения злокачественной опухоли являются МСК жировой ткани, обладающие иммуномодулирующим воздействием. Был найден более значительный ингибирующий эффект МСК на иммунокомпетентные клетки онкологических пациентов, что создаёт благоприятные условия для прогрессии опухоли и уклонения её клеточных элементов от реакций системы иммунитета [71].

Согласно результатам исследований L. Abdelhamid и соавт. [70], терапия МСК индуцирует воспалительные реакции. Стимулированные аллогенными МСК мононуклерные клетки периферической крови значительно снижали содержание антивоспалительных цитокинов (IL-10, IL-1Ra, TGF-β1) и увеличивали уровень провоспалительных медиаторов [IL-1β, IL-6, ФНО-α, SAA (белок-предшественник амилоида)]. Также возрастал процент CD14+ клеток по сравнению с мононуклеарами, обработанными липополисахаридом без активации МСК.

Введение мышам МСК на фоне экспериментального гепатита В увеличивало экспрессию генов вируса и его репликацию in vivo вследствие супрессии активности и цитотоксических функций натуральных клеток-киллеров in vivo и in vitro, а также рецепторов для их активации в печени. В связи с этим не исключено увеличение продолжительности периода избавления организма от указанного инфекционного агента [46].

Заключение

На основании всего вышеизложенного можно сделать заключение, что МСК являются объектом множества исследований, цель которых постепенно переносится с репаративных свойств указанных клеточных элементов на их иммуномодулирующие возможности. МСК непосредственно и через экзосомы супрессируют пролиферацию Т-лимфоцитов, а также подавляется продукция провоспалительных цитокинов и активируется противовоспалительных. Клеточные технологии в связи с иммуномодуляторным действием с успехом применены для лечения болезни Гентингтона, рассеянного склероза, аутоиммунного энцефаломиелита, склеродермии, системной красной волчанки, ревматоидного артрита, миастении гравис и других патологий. МСК продемонстрировали эффективность на моделях острого респираторного дистресс-синдрома, а значит клеточную терапию можно применять в процессе коррекции COVID-19. В связи с этим является перспективным применение МСК для коррекции аутоиммунных заболеваний и снижения активности воспалительных процессов, например, с целью терапии аутоиммунной патологии или при необходимости улучшения результатов трансплантации клеток, тканей и органов. Кроме того, до сих пор окончательно не показаны механизмы иммунорегуляции и иммуносупрессии МСК.

Следует учитывать возможные осложнения иммуномодулирующего действия МСК, такие как длительная и выраженная иммуносупрессия, пролонгированное воспаление при инфекциях, а также создание благоприятных условий для прогрессирования злокачественных опухолей вследствие защиты их клеточных элементов от иммунного разрушения. Необходимы дальнейшие исследования как механизмов иммуномодулирующего эффекта МСК, так и особенностей показаний и противопоказаний использования клеточной терапии для лечения пациентов и животных. Целесообразен поиск способов управления функциями МСК в том или ином окружении.

Дополнительная информация

Вклад авторов. И.В.М. — определение концепции, анализ данных, пересмотр и редактирование рукописи, администрирование проекта; Г.Ю.Я. — проведение исследования, написание черновика рукописи; М.Е.Р. — проведение исследования, написание черновика рукописи; А.Ю.Ц. — проведение исследования, написание черновика рукописи; Б.В.Ш. — определение концепции, пересмотр и редактирование рукописи, администрирование проекта. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Этическая экспертиза. Одобрение этического комитета на проведение исследования не получали. Причина — рукопись представляет собой не запланированное исследование, а обзор литературы из открытых источников.

Источники финансирования. Исследование поддержано в рамках государственного задания ИХБФМ СО РАН «Фундаментальные основы сохранения здоровья нации» № FWGN-2025-0019. Финансовой поддержки со стороны компаний-производителей оборудования, реактивов и лекарственных препаратов авторы не получали.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. К настоящей работе применима редакционная политика журнала в отношении совместного использования данных, полученных в исследовании.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке, на момент подачи рецензирование не проведено.

Additional information

Author contributions: I.V.M.: conceptualization, formal analysis, project administration, writing—review & editing; G.Yu.Ya.: investigation, writing—original draft; M.E.R.: investigation, writing—original draft; A.Yu.Ts.: investigation, writing—original draft; B.V.Sh.: conceptualization, project administration, writing—review & editing. All authors approved the version of the manuscript to be published and agree to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethics approval: The study was not approved by an ethics committee. Reason: the manuscript is not a scheduled study, but rather a review of open access publications.

Funding sources: This work was supported under the state assignment of the Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences: Fundamental Principles of National Health Preservation (No. FWGN-2025-0019). The authors received no financial support from manufacturers of equipment, reagents, or pharmaceuticals.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: No previously published material (text, images, or data) was used in this work.

Data availability statement: This work is subject to the editorial policy regarding study data sharing.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer review: This paper was submitted unsolicited, and was not peer-reviewed before submission. The peer review process involved three external reviewers, a member of the editorial board, and the in-house scientific editor.

About the authors

Igor V. Maiborodin

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirskii mediko-stomatologicheskii institut Dentmaster

Author for correspondence.
Email: imai@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8182-5084
SPIN-code: 8626-5394

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Chief research associate, Lab. of Invasive Medical Technologies

Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

Gennadiy Y. Yarin

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: gennadiyyarin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2011-1253
SPIN-code: 7560-2751

MD, Cand. Sci. (Medicine), doctoral student, Lab. of Invasive Medical Technologies

Russian Federation, Novosibirsk

Maxim E. Ryaguzov

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: rymax@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5279-3650

MD, Cand. Sci. (Medicine), research associate, Lab. of Invasive Medical Technologies

Russian Federation, Novosibirsk

Anton Y. Tsukanov

Omsk State Medical University

Email: autt@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3497-5856
SPIN-code: 9310-1220

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Head, depart. of surgery and urology

Russian Federation, Omsk

Boris V. Sheplev

Novosibirskii mediko-stomatologicheskii institut Dentmaster

Email: shepa@icloud.com
ORCID iD: 0009-0008-4140-3531
SPIN-code: 9905-4138

MD, Dr. Sci. (Medicine), Rector

Russian Federation, Novosibirsk

References

Supplementary files