MedUniver Физиология человека
  Домой Медицинский фото атлас Психология отношений Медицинские видео ролики Медицинская библиотека Консультация врача  
Физиология человека:
Физиология
Физиология клетки
Эндокринная система
Пищеварительная система
Физиология клеток крови
Обмен веществ. Питание
Выделение.Функции почек
Репродуктивная функция
Сенсорные системы
Физиология иммунной системы
Система кровообращения
Дыхательная система
Видео по физиологии
Книги по физиологии
Рекомендуем:
Книги по медицине
Видео по медицине
Фотографии по медицине
Консультации врачей
Форум
 

Методы выращивания кишечника для лечения СКК - достижения интестинальной тканевой инженерии

Тканевая инженерия — сравнительно новая область исследований, дающая надежду на разработку новой ткани, которая не связана с донором, не будет создавать иммунологических проблем и может быть синтезирована по мере необходимости. В настоящее время основное внимание интестинальной тканевой инженерии направлено на тонкую кишку, поскольку именно она является наиболее важной частью пищеварительного тракта.

В соответствии с концепцией нет необходимости воссоздания нормальной длины тонкой кишки для лечения пациентов с СКК. Как было отмечено ранее, большинство людей рождаются с большей длиной кишечника, чем необходимо, и младенцы с СКК, как правило, имеют некоторую остаточную функцию тонкой кишки. Добавления небольшого количества поглощающей поверхности может быть достаточно, чтобы дать новорожденным возможность развиваться и расти, не будучи зависимыми от парентерального питания.

Первые эксперименты, направленные на создание большей поверхности кишки, были проведены путем пересадки на дефект кишки участка серозной поверхности с другого отдела кишечника. Исследователи отметили, что новая слизистая росла и закрывала дефект со стороны полости. Это побудило других исследователей оценить применение искусственных материалов в качестве протеза для устранения дефекта тонкой кишки.

Поскольку первоначально использовали нерассасывающийся материал, результаты были различными. Cogan и соавт. использовали для пересадки на созданный дефект подвздошной кишки у кроликов материал Dacron. Заплата из Dacron сохранялась неповрежденной достаточно долгое время, что способствовало покрытию ее новой тканью кишки, после чего заплату удаляли. В других исследованиях пытались использовать полноценную трубку из политетрафторэтилена в качестве подсаженного (вшитого) сегмента в тонкую кишку, результаты показали лишь незначительное нарастание слизистой оболочки.

Первое сообщение об использовании рассасывающегося материала в качестве заплаты было сделано Thompson и соавт. в 1986 г.. Он и его коллеги сравнили целесообразность Dacron, политетрафторэтилена и сетки из полигли-колевой кислоты в качестве строительной матрицы для регенерации новой кишки. Формирование новой слизистой было отмечено уже через 2 нед, через 4 нед заплаты из Dacron и политетрафторэтилена удаляли, а сетка из полигликолевой кислоты рассасывалась самостоятельно.

Новая слизистая функционировала, о чем свидетельствовали поглощение глюкозы и активность дисахаридазы. Когда между участками пересеченной тонкой кишки помещали трубку из Dacron, роста новой слизистой не наблюдалось.

Также было продемонстрировано, что рассасывающийся биоматериал может быть использован в качестве заплаты на дефекты тонкой кишки. Эффективность использованного подслизистого слоя тонкой кишки (SIS) была продемонстрирована в других исследованиях. SIS является бесклеточной матрицей, полученной из тонкой кишки свиней, которую широко используют как в экспериментах по тканевой инженерии, так и в клинической практике.

Matsumoto и соавт. в 1966 г. первоначально описали эффективность SIS в качестве биоматериала, применив обработанную тонкую кишку для замены больших вен у собак. Данная матрица затем была преобразована в коммерческий продукт под названием Surgisis, в настоящее время его выпускают разной толщины и различных размеров.

В одном из исследований было показано, что SIS рассасывается, а регенерированная новая кишка не отличается от нормальной тонкой кишки. SIS, существуя как матрица достаточно длительное время, способствует росту кишки. Вновь образованная кишка имеет слизистую оболочку, вариабельное количество гладких мышц, коллагеновые прослойки и внешний серозный покров.

Размещение SIS трубчатой конфигурации между разделенными сегментами тонкой кишки было неудачным. В нашем исследовании материал SIS не сохранял реальной целостности, а помещенный в качестве трубки либо рассасывался, либо спадался, вызывая обструкцию. Одной из проблем изготовления биоматериалов для интестинальной тканевой инженерии является производство матрицы, которая могла бы длительное время, необходимое для регенерации тканей, сохранять свою форму и структуру, а затем исчезать.

Если биоматериал рассасывается или разрушается до полного завершения формирования тканей, то происходит утечка внутрипросветного содержимого, что приводит к сепсису и смерти. С другой стороны, материал не может быть жестким, т.к. это препятствует наложению анастомозов; материал должен быть эластичным, чтобы его можно было поместить в брюшную полость.

SIS-трансплантат кишки
На стенке кишки воспроизводят небольшой дефект, который укрывают заплатой из SIS. Через 6-8 нед этот материал рассасывается и замещается новой тканью, которая гистологически и функционально не отличается от ткани нормальной тонкой кишки. SIS — подслизистый слой тонкой кишки.

Wang и соавт. воспроизводили SIS-трубки длиной 2 см от доноров-крыс линии Sprague-Dawley и помещали их посередине 6-сантиметровых петель Тири-Веллы крысам линии Lewis. Петля Тири-Веллы — это отключенный сегмент подвздошной кишки, оба конца которого выведены на кожу в виде стом.

Эта петля, несущая SIS-трансплантат, обеспечивает опору кишке для снижения риска осложнений, связанных с несостоятельностью. Wang и соавт. также помещали в конструкцию силиконовый стент, необходимый для поддержания формы и предотвращения спадения SIS в течение процесса регенерации. Стент удаляли через 3 нед и петлю промывали физиологическим раствором. Формирование новой слизистой оболочки наблюдалось через 4 нед, а полностью SIS-трансплантат покрывался регенерированной кишкой на 12-й неделе.

Снаружи его покрывали клетки, подобные гладкомышечным клеткам, а новая слизистая оболочка морфологически не отличалась от нормальной (с наличием бокаловидных клеток, клеток Панета, энтероцитов и энтероэндокринных клеток). Эта интересная модель создавала защиту для SIS-трансплантата и давала возможность трубчатому сегменту кишки регенерировать.

Еще одна стратегия по созданию новых тканей заключается в использовании донорской ткани в сочетании с матричной системой в качестве конструкции. Vacanti и соавт. сначала сообщили об образовании новой кишки из измельченных кусочков кишечника плода в 1988 г.. Затем они изменили первоначальные опыты, создав модель для регенерации новой кишки с помощью органоид-полмерных структур, имплантируя их в сальник взрослой, половозрелой крысы.

Тонкую кишку забирали от новорожденных крыс линии Lewis и подвергали обработке для получения кишечных органоидов. Tait и соавт. отметили, что эти органоиды могут сохраняться в культуре и регенерировать. Органоиды, как предполагается, содержат все элементы, присутствующие в тонкой кишке, в том числе стволовые клетки, иммуноциты, а также мезенхиму. Органоиды переносили на трубчатый биоматериал, выполненный из полигликолевой и полимолочной кислот, затем эту конструкцию имплантировали в сальник взрослой крысы линии Lewis. В результате формировались неоин-тестинальные кисты, снабженные сосудистой ножкой.
Кисты были заполнены слизеподобным материалом и гистологически являлись зеркальным отражением нормальной тонкой кишки.

Vacanti и соавт. широко использовали эту модель и продемонстрировали, что кисты идентичны нормальной кишке. Исследователи показали наличие энзимов щеточной каймы, компонентов базальной мембраны, электрофизиологических свойств, а также процессов онтогенеза иммунных клеток и лимфангиогенеза. Кроме того, Vacanti и соавт. приступили к использованию этой модели в лечебных целях, накладывая анастомозы между кистами и тонкой кишкой после массивной ее резекции.

У крыс, которые перенесли такую операцию, отмечалась положительная прибавка массы тела, и это вселяет надежду, что данная модель может быть использована у детей с СКК.

В дополнение к своей основной функции пищеварения и всасывания тонкая кишка является важным иммунным органом. ЖКТ имеет наибольшую площадь поверхности, на которой находятся более 400 видов бактерий (в общей сложности 1014 микроорганизмов). В тонкой кишке присутствуют примерно 103—109 бактерий на грамм внутрикишечного содержимого, а слизистая толстой кишки содержит 1011-1012 бактерий на грамм кала. Поверхность кишки должна создавать барьер для токсинов и микроорганизмов, эффективно распознавать и отличать доброкачественные комменсальные бактерии от патогенных микроорганизмов. Если вторжение патогенов происходит, кишечник действует как иммунный орган, сводя к минимуму неблагоприятное воздействие и защищая хозяина.

Поскольку регенерированный кишечник должен функционировать как иммунный орган, Vacanti и соавт. показали, что их модель содержит неоинтестинальные кисты с интактной иммунной системой в слизистой оболочке. Исследователи выявили наличие популяций иммуноцитов, идентичных иммуноцитам в нормальной тонкой кишке. Выполняя анастомозы между неоинтестинальными кистами и нормальной кишкой, Vacanti и соавт. показали, что воздействие на слизистую оболочку содержимого полости кишки имеет важное значение для регенерации иммунной системы. Исследование неоинтестинальных кист, оставленных без анастомозов и, следовательно, не подвергшихся воздействию внутрикишечного содержимого, выявило только рудиментарную регенерацию популяций иммуноцитов.

Лаборатория Chen и соавт. также добилась успехов в формировании неоинтестинальных кист, используя кишечную органоид-полимерную структуру. Мы решили сосредоточить внимание на практическом использовании доступных на рынке биоматериалов в качестве матрицы для регенерации новой кишки. Серийно выпускаемые SIS (Surgisis®) и фибринный клей (Tisseel®) были выбраны потому, что они представляют собой два различных вида биоматериалов и легкодоступны для клинического использования.

SIS, как отмечалось ранее, это внеклеточная матрица, полученная из кишки свиней, а фибринный клей чаще всего используют для остановки кровотечения, а также в качестве средства доставки уротелиальных и эпителиальных клеток. Хрящевые структуры были воспроизведены из хондроцитов, смешанных с фибринным клеем.

Выращенный кишечник

Фибринный клей состоит из естественных биологических факторов, включающих фибриноген, тромбин, хлорид кальция и ингибитор фибринолиза (апротинин). Фибринный клей представляет собой идеальный биоматериал: он легко доставляет клетки; ему присущи адгезивные свойства, гарантирующие, что доставляемые клетки адгезируются к заданной поверхности; его компоненты легко рассасываются и нетоксичны; внутренние матрицы формируются после того, как клей затвердевает в упругий сгусток, сохраняя приток питательных веществ, а также создавая каркас для нахождения здесь клеток длительное время; смесь клея и клеток может быть смоделирована до требуемой формы. В смеси фибринного клея могут присутствовать некоторые факторы роста, а добавление цитокинов или факторов роста в эту конструкцию для усиления тканевой регенерации — легковыполнимая процедура.

Исследования Chen и соавт. были проведены на крысах и мышах. Тонкую кишку забирали у новорожденных животных и перерабатывали для изготовления кишечных органоидов. На каждую конструкцию были помещены 30 000-50 000 органоидов. Они размещались на SIS, SIS плюс фибринный клей или только на фибринном клее. Vacanti и соавт. в своих исследованиях применяли трубчатые конструкции из полигликолевой кислоты, а у Chen и соавт. конструкции не формировались в трубку или сферу. Конструкции Chen и соавт. из SIS или фибринного клея в форме шара имплантировали в сальник взрослых половозрелых крыс или мышей.

Неоинтестинальные кисты определялись через 6 нед, а рост и развитие слизистой лучше всего были видны через 10 нед. Наиболее удовлетворительную гистологическую структуру имели кисты, которые образовывались на одном фибринном клее или фибринном клее с SIS. Несмотря на отсутствие трубчатой или сферической конструкции, регенерированные кисты имели такое же строение, как и нормальная кишка. Ангиогенез обусловлен тем, что киста имела ножку, связанную с сальником. Диаметр кист колебался от 2 до 3 см, а некоторые кисты достигали 4 см. Клеточные элементы внутри органоидов имели возможность регулировать процесс регенерации, так что каждый слой стенки кишки располагался в надлежащем месте. Линии эпителиальных клеток внутреннего слоя сформировали слизистую оболочку с криптами и ворсинками, слизистая располагалась в центре кисты, подслизистый слой был цел, определялись гладкие мышцы и соответствующий серозный слой.

Способность кист формироваться из кишечных органоидов позволяет пересмотреть возможности кишечника к восстановлению и регенерации. Уже изучены многочисленные митогены энтероцитов, которые могут быть использованы для стимуляции роста новой ткани. Действительно, Ramsanahie и соавт. наблюдали эффект GLP-2 на регенерацию неоинтестинальных кист. GLP-2 является эндогенным регулирующим пептидом со специфическим выраженным трофическим влиянием на рост слизистой кишки и увеличением экспрессии SGLT-1. Исследователи обнаружили, что назначение GLP-2 усиливало рост слизистой и увеличивало экспрессию SGLT-1, и предположили, что факторы роста можно применить для стимуляции регенерации новой кишки. Кроме того, исследование показало, что ткани, полученные в результате тканевой инженерии, способны реагировать на регулирующие факторы и могут быть использованы в качестве модели для изучения эффектов экзогенно применяемых компонентов.

Перспективы выращивания кишечника для лечения синдрома короткой кишки

Несмотря на отсутствие исследований с участием людей, можно предположить, что описанная стратегия по созданию новой кишки может быть использована в лечении пациентов с синдромом короткой кишки (СКК). Одним из подходов может быть такой: тонкую кишку забирают у младенца и из нее производят кишечные органоиды. Органоиды растут и развиваются в культуре, а затем их помещают на биоматериал, например фибринный клей. Потом конструкцию из органоид-фибринного клея имплантируют обратно в сальник ребенка, что позволяет воспроизвести неоинтестинальные кисты. Далее эти кисты анастомозируют с собственной кишкой. Если у ребенка недостаточная длина кишечника, источником его может стать донор. Тонкую кишку получают от живого донора, который имеет сходный генотип. Объем резекции не должен иметь отрицательных последствий для донора. В этом случае иммуносупрессия по-прежнему необходима, но терапия не будет ограничена дефицитом доноров.

Другим потенциальным подходом к лечению может стать анастомозирование трубчатых биоматериалов с собственной кишкой ребенка, что позволит ее нарастить. Для применения биоматериалов, имеющихся в настоящее время, сегмент кишки должен быть взят из собственного кишечника (петля Тири-Веллы). Это позволит образовать новую кишку на матрице, не опасаясь, что биоматериал разрушится до завершения процесса врастания.

Наконец, есть еще одна гипотетическая возможность наложить заплату на собственную кишку листом биоматериала для увеличения площади поверхности. После того как это произойдет, кишку можно удлинить, применив процедуру STEP.

Тканевая инженерия является сравнительно новой областью медицинской науки, но результаты выполненных исследований обнадеживают. Создание новой кишки для детей с СКК может стать реальностью в ближайшем будущем, т.к. постоянно появляются новые данные о биоматериалах, росте и обновлении кишечника.

- Читать далее "Влияние питания беременной и новорожденного на здоровье взрослого человека"


Оглавление темы "Синдром короткой кишки (СКК)":
  1. Осложнения синдрома короткой кишки (СКК)
  2. Питание (диета) при синдроме короткой кишки (СКК)
  3. Лекарства применяемые при синдроме короткой кишки (СКК) у детей
  4. Хирургическое лечение синдрома короткой кишки (СКК) - варианты
  5. Методы выращивания кишечника для лечения СКК - достижения интестинальной тканевой инженерии
  6. Влияние питания беременной и новорожденного на здоровье взрослого человека
  7. Влияние задержки внутриутробного развития на здоровье взрослого человека
  8. Нарушение обмена лептина при задержке внутриутробного развития и его последствия
  9. Нарушение обмена адипонектина при задержке внутриутробного развития и его последствия
  10. Нарушение обмена инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1) при ЗВУР и его последствия
Загрузка...

   
MedUniver.com
ICQ:493-344-927
E-mail: reklama@meduniver.com
   

Пользователи интересуются:

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Полная версия сайта