Effects of autophagy modulators on the therapeutic efficacy of multipotent mesenchymal stromal cells

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Восстановление повреждённых тканей и органов остаётся одной из ключевых задач современной медицины. Увеличение продолжительности жизни населения, рост количества хронических заболеваний, а также возрастание числа травм требуют разработки более эффективных подходов в области регенеративной медицины [1]. Особое значение эти исследования приобретают в условиях чрезвычайных ситуаций, таких как радиационные аварии или военные конфликты, при которых может развиться острая лучевая болезнь (ОЛБ) [2–4].

ОЛБ — это тяжёлое заболевание, возникающее после острого облучения организма высокими дозами ионизирующего излучения. ОЛБ характеризуется поражением различных органов и систем, прежде всего поражаются органы и ткани с высоким уровнем пролиферации [5]. Наиболее уязвимой считается кроветворная система, при повреждении которой происходит угнетение гемопоэза и развитие жизнеугрожающих осложнений [6–8].

Разумеется, используемая в диагностических и терапевтических целях доза не приводит к развитию ОЛБ, однако ионизирующее излучение может вызывать отдалённые пагубные эффекты на окружающие ткани, включая повышенный риск канцерогенеза, дегенеративных заболеваний, вызванных окислительным стрессом и последующим развитием фиброза органов [9]. Воздействие ионизирующего излучения способно нарушать гемопоэз, приводя к дозозависимому снижению циркулирующих гемопоэтических клеток и потенциально к лейкемии [10].

Клеточная терапия, основанная на применении стволовых клеток, рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений решения указанных задач, поскольку она способна восстанавливать или замещать повреждённые клетки и ткани [11].

Особый интерес представляют мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК), обладающие рядом свойств: способность к самоподдержанию, дифференцировке, формированию «ниши» для гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) и секреции биологически активных веществ, — которые делают их перспективным инструментом в регенеративной медицине [12–13].

Несмотря на значительные достижения в области клеточных технологий, их клиническое применение сталкивается с рядом фундаментальных ограничений: снижение миграции и хоуминга, иммунологические особенности [14]. Особым лимитирующим фактором является низкая выживаемость трансплантированных клеток в условиях оксидативного стресса и воспаления [15].

Одним из механизмов, потенциально позволяющим повысить эффективность применения ММСК считается аутофагия — процесс внутриклеточного катаболизма, обеспечивающий удаление повреждённых органелл и белковых молекул. Её роль в адаптации стволовых клеток к стрессовым условиям становится объектом пристального внимания современных исследователей [16].

Таким образом, несмотря на очевидный потенциал применения клеточной терапии, её эффективность в ряде случаев ограничена. Один из персептивных инструментов — использование ММСК, демонстрирующих высокую пластичность и регенераторную активность, а также низкую иммуногенность. Однако для достижения максимальной эффективности необходимы дальнейшие исследования, направленные на повышение функциональной активности этих клеток.

Цель обзора — систематизировать современные данные об ММСК и аутофагии и возможности её модуляции с целью повышения терапевтической эффективности ММСК.

Для подготовки обзора проведён поиск и анализ научных публикаций на русском и английском языках с использованием баз данных: PubMed, Scopus, Web of Science, eLibrary.Ru.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТКАХ

ММСК впервые были описаны советским учёным А. Дж. Фриденштейном в 1968 году. Это группа мультипотентных стволовых клеток, которые могут быть выделены из частично или полностью дифференцированных тканей как у взрослых особей, так и на пренатальных и фетальных стадиях развития [17].

Согласно рекомендациям Международного общества клеточной и генной терапии (ISCT), основные критерии идентификации ММСК приведены в табл. 1 [18–24].

 

Таблица 1. Основные фенотипические и генетические признаки мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток

Table 1. Main phenotypic and genetic characteristics of multipotent mesenchymal stromal cells

Фенотип по ISCT	Обязательные положительные маркёры (>95%): CD105 (эндоглин), CD73 (эктонуклеотидаза), CD90 (Thy-1) Обязательные негативные маркёры (< 2%): CD45, CD34, CD14/CD11b, CD79α/CD19, HLA-DR
Морфология	Веретенообразные, фибробластоподобные клетки, прикрепляются к пластиковой поверхности
Пластическая адгезия	Способность к прикреплению и росту на стандартных культуральных поверхностях в условиях in vitro
Дифференцировочный потенциал (in vitro)	Способность к трилинейной дифференцировке: остеогенная (минерализация матрикса, экспрессия RUNX2, ALP, OPN); хондрогенная (образование протеогликанов, экспрессия COL2A1, ACAN); адипогенная (накопление липидных вакуолей, экспрессия PPARγ, FABP4)
Гены и факторы стволовости	OCT4, SOX2, NANOG, KLF4 — поддержание недифференцированного состояния, c-MYC — стимуляция клеточного цикла и метаболической перестройки
Генетическая стабильность	Нормальный кариотип при ранних пассажах (обычно до P6–P8); при длительном культивировании возможно накопление мутаций и укорочение теломер

 

Основные свойства ММСК

Мультипотентность характеризуется способностью дифференцироваться в клетки костной, хрящевой, жировой, мышечной тканей, а также в клетки стромы костного мозга и других мезодермальных производных.

ММСК экспрессируют ряд факторов, поддерживающих свойства мультипотентности и пластичности:

• OCT4, SOX2, NANOG — классические факторы «стволовости», хотя в ММСК они могут присутствовать в более низкой концентрации по сравнению с эмбриональными стволовыми клетками.
• SNAI1, TWIST1, BMI1 — поддерживают пролиферацию и подавляют дифференцировку.
• KLF4 — способствуют сохранению недифференцированного состояния ММСК, увеличивая их способность к самоподдержанию.
• c-MYC — стимулятор клеточного цикла, ускоряет прохождение G1-фазы и стимулирует деление ММСК. c-MYC влияет на переключение между окислительным фосфорилированием и гликолизом, что особенно важно при расширении популяции ММСК in vitro.

В отличие от плюрипотентных или тотипотентных клеток у ММСК потенциал дифференцировки ограничен, но остаётся достаточно широким [20–21].

Самообновление — это способность стволовой клетки делиться неограниченное количество раз in vitro или in vivo, сохраняя при этом свой недифференцированный фенотип [20]. Механизмы самообновления ММСК разнообразны и регулируются следующими путями:

• Активация Wnt способствует поддержанию стволовых свойств и пролиферации клеток. BMP усиливает остеогенную дифференцировку, но также может поддерживать плюрипотентность на ранних этапах [23].
• Путь Notch участвует в поддержании стволового состояния и регулирует баланс между самообновлением и дифференцировкой ММСК [24].

Вследствие этого у ММСК отмечается ограниченная пролиферативная активность по сравнению с эмбриональными или индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, однако ММСК обладают достаточным потенциалом для культивирования in vitro, что позволяет получать большие количества клеток для клинического применения.

Иммунномодуляция. ММСК по своей природе являются слабыми стимуляторами in vitro аллогенного Т-клеточного ответа и не вызывают активацию аллогенных Т-клеток [25]. Поэтому ММСК не выступают как антигенпрезентирующие клетки и не запускают полноценный иммунный ответ. ММСК не экспрессируют CD80, CD86 или CD40, поэтому они не могут обеспечить 2-й сигнал активации Т-клеток. Это приводит к тому, что даже если Т-лимфоцит каким-то образом взаимодействует с ММСК, он не активируется, а может даже войти в анергию или апоптоз [26].

Таким образом, ММСК регулируют работу врождённого и адаптивного иммунитета, обладают низкой иммуногенностью, что позволяет использовать их для аллогенной трансплантации.

Миграция и «хоуминг» — это ключевой процесс для участия ММСК в регенерации тканей. Эффективность терапии с использованием ММСК во многом зависит от их способности перемещаться к повреждённым или патологическим участкам. Миграция ММСК может усиливаться под действием внешних факторов, при которых увеличивается концентрация внутриклеточного кальция и активируется сигнальный путь FAK/Rho GTPase, что способствует реорганизации цитоскелета и формированию фокальных контактов [27]. Ключевую роль играют хемокины (например, SDF-1, MCP-1) и их рецепторы (CXCR4), которые направляют ММСК к костному мозгу, зонам воспаления и др. Однако только небольшая часть ММСК экспрессирует CXCR4 на поверхности, что ограничивает эффективность миграции [28]. Также внутриклеточные регуляторы, такие как белок BAP1, ингибируют миграцию ММСК через подавление ERK-сигнального пути: его снижение усиливает миграцию за счёт увеличения экспрессии остеопонтина [29].

Секреторная активность ММСК является одним из ключевых механизмов, обусловливающих их терапевтический потенциал. ММСК секретируют трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), фактор роста гепатоцитов (HGF), эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста кератиноцитов (KGF), фактор роста фибробластов (FGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста тромбоцитов (PDGF), фактор роста нервов (NGF) и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), а также фактор роста стволовых клеток (SCF) и FLT3-лиганд, обеспечивающие поддержание и пролиферацию гемопоэтических стволовых клеток [30]. Большинство терапевтических эффектов ММСК реализуется не за счёт прямой дифференцировки клеток в специализированные типы, а через паракринную активность — то есть через выделение сигнальных молекул, которые модулируют поведение окружающих клеток и тканей [13].

Разнообразие источников получения. ММСК могут быть выделены из различных источников: костный мозг, подкожно-жировая клетчатка, пуповина, плацента и зубная пульпа [31]. Это позволяет выбирать наиболее доступный и этически приемлемый источник клеток. Среди всех источников ММСК особое место занимают плацентарные, поскольку они обладают рядом уникальных преимуществ: неинвазивный забор, высокая пролиферативная активность и высокая экспрессия факторов ангиогенеза [32].

Экспериментальное и клиническое применение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток

В исследованиях in vivo показана их эффективность при патологиях сердечно-сосудистой системы [33], нервной системы [34], лёгких [35], печени [36], аутоиммунных заболеваниях [37] и реакции «трансплантат против хозяина» [38].

Интерес представляет использование ММСК при повреждении кроветворной системы, особенно после воздействия ионизирующего облучения. ММСК способны поддерживать как рост ГСК, так и дифференцировку их клеток-потомков посредством секреции цитокинов, таких как G-CSF, SCF и Flt3-лиганд [39]. ММСК и их экзосомы стимулируют выработку факторов роста, поддерживают ангиогенез, уменьшают апоптоз клеток и улучшают восстановление эпителиального барьера кишечника, что особенно важно при желудочно-кишечной форме острой лучевой болезни [40]. В клинических и доклинических исследованиях также отмечается положительный эффект ММСК за счёт увеличения количества колониеобразующих единиц [41] и лейкоцитов крови [42].

Однако клиническое использование ММСК ограничено рядом факторов:

• Низкая ретенция и выживаемость после трансплантации — ММСК быстро элиминируются из-за апоптоза и иммунного ответа, особенно при внутривенном введении, что снижает эффективность и требует повторных введений [43].
• Неоднородность препаратов — источник ткани, метод выделения (ферментативный или механический), условия культивирования (состав среды, кислород, пассажи, поверхность), протоколы криоконсервации, а также возраст, пол, здоровье и генетика донора влияют на функциональные свойства ММСК [44].
• Нестабильность in vitro — при длительном культивировании снижается пролиферативный и дифференцировочный потенциал, меняется секреторный профиль, накапливаются генетические аномалии, что затрудняет стандартизацию и масштабирование производства [45].

Таким образом, несмотря на уникальные свойства ММСК, для повышения их терапевтического потенциала необходимы новые стратегии улучшения выживаемости, приживаемости и целевой доставки. В этом контексте особое внимание уделяется модуляции внутриклеточных механизмов, в частности аутофагии, играющей ключевую роль в защите клеток от стресса и поддержании гомеостаза [46].

МЕХАНИЗМЫ АУТОФАГИИ МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК

Аутофагия (от греч. auto- — «сам» и phagy — «пожирать») — это эволюционно консервативный процесс внутриклеточного катаболизма. Этот процесс играет ключевую роль в поддержании клеточного гомеостаза, устранении повреждённых митохондрий (митофагия) и обеспечивает ресурсы для энергетического метаболизма в условиях дефицита энергии и кислорода [47].

Механизм действия аутофагии

Аутофагия в ММСК представляет собой высокоорганизованный внутриклеточный процесс, обеспечивающий поддержание гомеостаза, удаление повреждённых органелл. Основные этапы аутофагии в ММСК включают: инициацию фагофора, его элонгацию и замыкание с образованием аутофагосомы, последующую фузию с лизосомой и деградацию содержимого в аутолизосоме. Центральную роль в регуляции аутофагии играет комплекс ULK1 (Unc-51-like kinase 1), активируемый при ингибировании mTORC1 в ответ на голодание, гипоксию или оксидативный стресс. Активация ULK1 способствует поддержанию клеточной жизнеспособности и пролиферативного потенциала в условиях ионизирующего излучения [48]. Далее формируется PI3K-комплекс III, включающий VPS34, Beclin-1 и ATG14L, который катализирует синтез фосфатидилинозитол-3-фосфата (PI3P) — ключевого сигнала для рекрутирования мембранных компонентов фагофора. Элонгация и закрытие фагофора зависят от двух убиквитиноподобных систем: ATG12–ATG5–ATG16L1 и LC3 (MAP1LC3)/ATG8, которая после присоединения к фосфатидилэтаноламину преобразуется в форму LC3-II — наиболее широко используемый маркёр аутофагосом в ММСК [49].

Экспрессия генов BECN1, ATG5, ATG7, MAP1LC3B и SQSTM1/p62 коррелирует с уровнем базальной и индуцированной аутофагии и непосредственно влияет на функциональные свойства клеток [49–51]. Например, снижение экспрессии ATG7 ослабляет миграцию и остеогенную дифференцировку ММСК, а также ускоряет клеточное старение [52].

Биологическое значение аутофагии в мультипотентных мезенхимальных стромальных клетках

Поддержание гомеостаза и выживаемости в условиях оксидативного стресса, гипоксии или повреждения ДНК, характерных для пострадиационной микросреды [51, 53].

Регуляция дифференцировочного потенциала: аутофагия необходима для остео-, хондро- и адипогенной дифференцировки, поскольку обеспечивает ремоделирование внутриклеточных структур и поддержание энергетического баланса [49].

Контроль секреторной активности: через аутофагию регулируется упаковка и секреция экзосом, несущих мРНК и белки, участвующие в паракринной регуляции гемопоэза и репарации тканей [54].

Кроме того, процесс аутофагии снижает накопление повреждённых митохондрий и белковых агрегатов, что критически важно для сохранения функциональности ММСК при длительном культивировании [49].

Аутофагия и гемопоэз

Гемопоэз — строго регулируемый процесс дифференцировки ГСК в зрелые клетки крови. Аутофагия играет здесь ключевую роль. Анализ экспрессии генов покоящихся стволовых клеток выявил высокий уровень аутофагических маркёров, включая Ulk2, Pink1, Gabarapl1, Map1lc3a и FOXO3. Особенно важен транскрипционный фактор FOXO3A, который не только поддерживает покой ГСК, но и индуцирует экспрессию генов аутофагии (Atg4b, Map1lc3b, Bnip3), защищая клетки при стрессе [55]. Гипоксия в нишах ГСК усиливает митофагию через HIF1α-зависимую индукцию Bnip3, снижая массу митохондрий, потребление кислорода и образование активных форм кислорода [56]. Также дефицит митохондриальной фосфатазы вызывает накопление недифференцированных ГСК и угнетение гемопоэза [57].

Особое значение аутофагия имеет в эритропоэзе: при созревании эритробластов удаляются почти все органеллы. Активация аутофагии наблюдается уже на стадии полихроматофильного эритробласта. Мутации в генах Ulk1, Atg7, Bnip3L и Fip200 нарушают эритроидную дифференцировку и вызывают анемию [58].

РОЛЬ МОДУЛЯТОРОВ АУТОФАГИИ В ПОВЫШЕНИИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК

Наиболее изученные механизмы связаны с mTOR-зависимым и mTOR-независимым путями, а также с использованием специфических ингибиторов. Основные модуляторы приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Использование модуляторов аутофагии для повышения терапевтического эффекта мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток

Table 2. Use of autophagy modulators to enhance the therapeutic efficacy of multipotent mesenchymal stromal cells

Препарат	Механизм влияния на аутофагию	Эффект на ММСК	Стадия разработки	Источник
Сиролимус	Ингибирует mTORC1 и активирует ULK1, что индуцирует аутофагию	↑ выживаемость ↑ миграция ↑ дифференцировка ↑ иммуномодуляция	Доклинические исследования (in vitro, in vivo). Препарат одобрен для клинического применения как иммуносупрессант, но не в комбинации с ММСК	[48], [50], [51], [53]
Литий	Ингибирует GSK-3β → активирует Wnt/β-катенин и косвенно — аутофагию; оказывает влияние на TFEB	↑ пролиферация ↑ миграция ↑ нейрональная и остеогенная дифференцировка	Доклинические исследования (in vitro, in vivo), не изучен в контексте радиационного повреждения или гемопоэза	[62], [63]
3-метиладенин (3-ma)	Ингибирует PI3K класса III и блокирует инициацию аутофагии	↓ миграция ↓ дифференцировка ↑ старение ↓ выживаемость	Только in vitro исследования, не применяется в клинике	[52], [70]

Примечание. ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки.

 

mTOR-зависимые пути активации аутофагии

Белок mTOR выступает в роли центрального регулятора роста и метаболизма клеток, подавляя аутофагию при его активации. Сирулимус связывается с белком FKBP12, образуя комплекс, который ингибирует mTORC1, тем самым активируя аутофагию. Это приводит к снижению фосфорилирования ключевых компонентов аутофагии, таких как ULK1, и запускает последовательность событий, направленную на формирование аутофагосом. Применение сиролимуса в исследованиях показало положительное влияние на жизнеспособность ММСК, особенно в условиях оксидативного стресса и гипоксии [50].

В исследовании A. Sheppard и соавт. использование сиролимуса уменьшает признаки старения ММСК за счёт снижения размера и гранулярности клеток, а также уменьшения уровня апоптоза. Применение сиролимуса увеличивает активность аутофагии в ММСК, что связано с поддержанием их жизнеспособности и потенциала к регенерации. Сиролимус снижал уровень IL-6 и увеличивал IL-8, а также активировал сигнальные пути TGF-β. Это может усиливать способность ММСК привлекать клетки, способствующие регенерации тканей [50].

В работе A. Awadalla и соавт. было также установлено, что сиролимус может активировать аутофагию в ММСК. Данный эффект активации аутофагии в ММСК усиливал миграцию клеток и противовоспалительную активность в очаге повреждения на модели нефротоксического действия цисплатина. Кроме того, усиливался хоуминг клеток в повреждённую почку, стимулировался ангиогенез и снижалась продукция провоспалительных цитокинов [53].

В эксперименте Z. Li и соавт. ММСК, предварительно обработанные сиролимусом ММСК, способствовали восстановлению миокарда за счёт повышения выживаемости и дифференцировки трансплантированных стволовых клеток во враждебной микросреде инфаркта миокарда [51].

Однако следует учитывать и ограничения такого подхода: сиролимус обладает иммуносупрессивным действием и не влияет на mTORC2, что может ограничивать полноту регуляции аутофагии. Возможные риски связаны с изменением дифференцировочного потенциала и влиянием на клеточный цикл, особенно при высоких дозах или длительном воздействии [59].

Кроме того, отмечается ограничение применения сиролимуса в опухолевых клетках. В исследовании X. Li и соавт. на клетках множественной миеломы комбинированное применение сиролимуса с другими индукторами аутофагии, такими как матрин, приводит к усилению противоопухолевого эффекта за счёт активации ROS/AMPK/mTOR-оси и аутофагии. Это подтверждает, что сиролимус может усиливать аутофагию и в опухолевых клетках [60].

mTOR-независимые пути активации аутофагии

Наряду с mTOR-зависимыми путями, всё чаще рассматриваются и mTOR-независимые механизмы активации аутофагии, которые могут быть особенно актуальны в ситуациях, когда классическая сигнализация нарушена или недостаточна [61].

Литий активно исследуется как средство для повышения эффективности ММСК в регенеративной медицине. Его влияние охватывает пролиферацию, миграцию, дифференцировку и нейропротекцию ММСК, а также улучшение терапевтических свойств их экзосом [62].

Литий стимулирует пролиферацию ММСК за счёт активации GSK-3β-зависимого β-катенин/Wnt сигнального пути, увеличивая количество клеток в S-фазе и экспрессию циклина D1. Это способствует более быстрому росту ММСК без индукции апоптоза [62].

В работе L. Tsai и соавт. этот эффект реализуется через ингибирование GSK-3β3. Литий способствует остеогенной и нейрональной дифференцировке ММСК, увеличивая экспрессию генов, связанных с костеобразованием (Runx2, ALP, BSP) и нейрональными маркёрами [63].

Предварительная обработка ММСК литием усиливает их терапевтический эффект при нейродегенеративных заболеваниях и инсульте. Такие ММСК лучше выживают, уменьшают воспаление, способствуют восстановлению функций и уменьшают потерю нейронов. Экзосомы, выделенные из ММСК после обработки литием, обладают повышенной нейропротективной активностью, в том числе за счёт изменения профиля мРНК и подавления воспалительных путей (TLR4/NF-κB) [59]. Эти эффекты реализуются через различные сигнальные пути, что делает литий перспективным средством для оптимизации клеточной терапии. Однако применение данного вещества не изучено в восстановлении гемопоэза.

Другим примером мТОР-независимого активатора аутофагии служит трегалоза. Трегалоза — это природный дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы, связанных α-1,1-гликозидной связью. Он обладает уникальной способностью индуцировать макроаутофагию в клетках и, как сообщается, эффективен при лечении ряда заболеваний, при которых нарушается функция аутофагии [64]. Интересно, что механизм, с помощью которого трегалоза индуцирует аутофагию, полностью не изучен. Один из предполагаемых механизмов — способность трегалозы активировать TFEB (транскрипционный фактор EB), главный регулятор транскрипции биогенеза аутофагии и лизосом. Трегалоза поглощается клетками путём эндоцитоза и накапливается в эндолизосомальной системе. Это приводит к слабому лизосомальному стрессу с незначительным повышением pH в лизосомах, что служит мощным стимулом для активации TFEB и его транслокации в ядро. Этот процесс, по-видимому, связан с инактивацией MTORC1, известного негативного регулятора TFEB, который чувствителен к изменениям pH в лизосомах [64].

Экспериментальных данных об использовании трегалозы для активации аутофагии в ММСК не выявлено; чаще всего трегалоза применяется как компонент криопротекторных сред для замораживания и хранения клеток. Она помогает повысить выживаемость и сохранить функциональные свойства ММСК после размораживания [65]. Однако существуют экспериментальные работы по применению трегалозы на других моделях [66–67].

Так, например, в исследовании A. Pupyshev и соавт. использование трегалозы уменьшило экспрессию провоспалительных цитокинов и повысило активность антиоксидантных систем. Также не было отмечено токсических эффектов для человека [66].

В работе Z. Li и соавт. на модели повреждения улитки уха, индуцированного цисплатином, продемонстрировано, что трегалоза уменьшает повреждение волосковых клеток, ингибируя апоптоз, ослабляя окислительный стресс и восстанавливая митохондриальную дисфункцию. Кроме того, трегалоза значительно повышает уровень аутофагии в ВК. Эффект трегалозы объясняется усилением ядерной транслокации TFEB [67].

Однако эффект трегалозы может быть недостаточен при выраженных патологиях или сильном клеточном стрессе. Также трегалоза может снижать скорость деления клеток, что важно учитывать при регенеративных задачах. Некоторые эффекты опосредованы изменением pH лизосом и активацией TFEB, но без валидации механизма действия [68].

Полученные результаты экспериментов отражают высокий перспективный потенциал для изучения применения трегалозы как индуктора аутофагии в ММСК.

Ингибирование аутофагии

3-метиладенин (3-МА) — классический ингибитор аутофагии, широко используемый для изучения роли этого процесса в ММСК. Механизм ингибирования аутофагии 3-метиладенином в ММСК связан с его воздействием на PI3K класса III: 3-MA ингибирует фосфатидилинозитол-3-киназу класса III, необходимую для образования аутофагосом — ключевого этапа инициации аутофагии [69]. Это приводит к снижению уровня маркёров аутофагии (например, LC3-II) и уменьшению аутофагического потока. 3-MA в ММСК снижает их способность к миграции, дифференцировке (например, остеогенной и нейрональной), а также уменьшает выживаемость и ускоряет старение клеток [49].

Большинство исследований демонстрирует, что ингибирование аутофагии 3-МА приводит к снижению регенеративных, иммуномодулирующих и защитных свойств ММСК, ухудшает их способность к дифференцировке, миграции, иммунной супрессии и выживанию [70]. Однако остаётся малоизученным аспект повреждающего фактора на других моделях.

Например, в экспериментах S. Molaei и соавт. отмечается, что в условиях гипоксии или окислительного стресса индукция аутофагии приводит к гибели клеток [52]. В другом исследовании демонстрируется, что активация аутофагии ассоциировалась со снижением жизнеспособности клеток, вплоть до их гибели, на основе механизма аутофагии-зависимой гибели клеток [71].

Данные исследования подчёркивают сложную и неоднозначную роль аутофагии при различных заболеваниях и отсутствие единого подхода к её регуляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем обзоре систематизированы современные представления о роли аутофагии как ключевого внутриклеточного механизма, определяющего функциональную активность ММСК. Показано, что аутофагия регулирует выживаемость, миграцию, дифференцировочный потенциал и иммуномодулирующие свойства ММСК, особенно в условиях оксидативного стресса, характерного для радиационных повреждений. Рассмотрены фармакологические модуляторы аутофагии: mTOR-зависимые (сиролимус), так и mTOR-независимые (литий, трегалоза) и продемонстрирован их потенциал в стратегии прекондиционирования ММСК. На текущий момент все подходы находятся на доклиническом уровне изучения, однако полученные данные открывают возможности для разработки стандартизированных клеточных препаратов нового поколения, способных не только поддерживать, но и активно восстанавливать гемопоэз и строму костного мозга.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. И.В.А. — определение концепции, работа с данными, написание черновика рукописи, пересмотр и редактирование рукописи; Г.Д.Ю. — определение концепции, администрирование проекта, пересмотр и редактирование рукописи; М.И.Ю. — валидация, пересмотр и редактирование рукописи. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты настоящей работы, гарантируют надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Источники финансирования. Отсутствуют

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, данные).

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, доступны в статье.

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

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая рукопись направлена в редакцию журнала в инициативном порядке. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: I.V.A.: conceptualization, data curation, writing—original draft, writing—review & editing; G.D.Yu.: conceptualization, project administration, writing—review & editing; M.I.Yu.: validation, writing—review & editing. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that issues related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding sources: No funding.

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 obtained or published material (text, images, or data) was used in this study or article.

Data availability statement: All data obtained in this study are available in the article.

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

Provenance and peer-review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer-review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

About the authors

Vladislav A. Ivanov

Ural state medical university; Sverdlovsk Regional Clinical Neuropsychiatric Hospital for War Veterans

Author for correspondence.
Email: vlanov123@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7475-9517
SPIN-code: 2915-7500

Postgraduate student, Depart. of Pathological Physiology

Russian Federation, Ekaterinburg; Ekaterinburg

Dmitry Y. Grebnev

Ural state medical university

Email: dr-grebnev77@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5698-8404
SPIN-code: 5761-9324

MD, Dr. Sci. (Medicine), Assistant Professor, Head, Depart. of Pathological Physiology

Russian Federation, Ekaterinburg

Irina Y. Maklakova

Ural state medical university

Email: makliu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6895-7947
SPIN-code: 7335-7294

MD, Dr. Sci. (Medicine), Assistant Professor, Head, Depart. of Normal Physiology

Russian Federation, Ekaterinburg

References

Supplementary files