Рецепты здоровья
Авторизация

Процесс регенерации тканей

Процесс регенерации тканей Уникальность данного текста 100.00%
Содержание статьи:

Регенеративная медицина


Регенеративная медицина, применение обработок, разработанных для замены тканей, поврежденных травмой или болезнью. Эти методы лечения могут включать использование биохимических методов для индукции регенерации тканей непосредственно в месте повреждения или использования методов трансплантации с использованием дифференцированных клеток или стволовых клеток либо отдельно, либо как часть биоартикулярной ткани. Биоакустические ткани производятся путем посева клеток на естественных или биомиметических каркасах (см. Тканевую инженерию). Натуральные леса представляют собой полные внеклеточные матрицы (ECM) децеллюлярных тканей или органов. Напротив, биомиметические каркасы могут состоять из натуральных материалов, таких как коллаген или протеогликаны (белки с длинными цепями углеводов), или из искусственных материалов, таких как металлы, керамика или полиэфирные полимеры. Клетки, используемые для трансплантации и биоартикуляционных тканей, почти всегда являются аутогенными («я»), чтобы избежать отторжения иммунной системы пациента. Использование аллогенных (несамосопряженных) клеток несет высокий риск иммунного отторжения и, следовательно, требует согласования ткани между донором и реципиентом и включает введение иммунодепрессантов.


Трансплантация клеток и биоартитальной ткани


Проведены различные трансплантации аутогенной и аллогенной клеток и биоартитальной ткани. Примеры аутогенных трансплантатов с использованием дифференцированных клеток включают переливание крови с замороженными запасами собственной крови пациента и восстановление суставного хряща коленного сустава с собственными суставными хондроцитами (хрящевыми клетками) пациента, которые были расширены in vitro (амплифицированы в количестве с использованием клеточной культуры методы в лаборатории). Примером ткани, которая была создана для аутогенной трансплантации, является человеческая челюсть (нижняя челюсть). Функциональные биоартериальные мандибулы производятся путем высева аутогенных клеток костного мозга на титановые сетчатые каркасы, нагруженные матрицей бычьей кости, типа внеклеточного матрикса, который оказался ценным в регенеративной медицине для его способности стимулировать клеточную адгезию и пролиферацию в трансплантируемых костных тканях. Функциональные биоинтуитивные пузырьки также были успешно имплантированы пациентам. Биоартикулярные пузыри изготавливают путем высева биодеградируемого полиэфирного каркаса с автогенными эпителиальными клетками и гладкомышечными клетками.

Другим примером ткани, успешно используемой при аутогенной трансплантации, является биоартериальный бронх, который был создан для замены поврежденной ткани у пациента, страдающего туберкулезом. Биоадаптивный бронх был построен из ECM-каркаса секции бронхиальной ткани, взятой из трупа-донора. Дифференцированные эпителиальные клетки, выделенные у пациента, и хондроциты, полученные из мезенхимальных стволовых клеток, собранных из костного мозга пациента, высевали на эшафот.

Существует несколько клинических примеров трансплантации аллогенных клеток и биоартитальной ткани. Двумя наиболее распространенными аллогенными трансплантатами являются переливание крови в крови и пересадка костного мозга. Аллогенные трансплантаты костного мозга часто выполняются после высокодозной химиотерапии, которая используется для уничтожения всех клеток в гемопоэтической системе, чтобы убить все клетки, вызывающие рак. (Гематопоэтическая система содержится в костном мозге и отвечает за генерацию всех клеток крови и иммунной системы.) Этот тип трансплантации костного мозга связан с высоким риском заболевания трансплантата против хозяина, в котором донор клетки костного мозга атакуют ткани реципиента. Другой тип аллогенной трансплантации включает островки Лангерганса, которые содержат клетки, продуцирующие инсулин. Этот тип ткани может быть пересажен от трупов к пациентам с сахарным диабетом, но получателям требуется иммуносупрессия для выживания.

Эксперименты с трансплантацией клеток с парализованными мышами, свиньями и нечеловеческими приматами показали, что клетки Шванна (клетки, продуцирующие миелин, которые изолируют нервные аксоны), вводимые в остро поврежденную ткань спинного мозга, могут восстановить около 70 процентов функциональной емкости ткани, тем самым частично обращая паралич.


Регенерация с использованием стволовых клеток


Исследования экспериментальных животных направлены на понимание того, как аутогенные или аллогенные взрослые стволовые клетки могут быть использованы для восстановления поврежденных сердечно-сосудистых, нервных и мышечно-скелетных тканей у людей. Среди взрослых стволовых клеток, которые показали, что в этой области обещают, являются спутниковые клетки, которые встречаются в клетках скелетных мышц у животных и людей. При введении мышам, страдающим дистрофией, состояние, характеризующееся прогрессирующей дегенерацией мышечной ткани, клетки сателлитов стимулируют регенерацию нормальных мышечных волокон. Язвенный колит у мышей успешно лечился кишечными органоидами (органоподобными тканями), полученными из взрослых стволовых клеток толстой кишки. При введении в толстую кишку органоиды прикреплялись к поврежденной ткани и вызывали нормальную кишечную подкладку.

Во многих случаях, однако, взрослые стволовые клетки, такие как спутниковые клетки, не были легко собраны из их родных тканей, и их было трудно культивировать в лаборатории. Напротив, эмбриональные стволовые клетки (ESC) можно собирать один раз и культивировать бесконечно. Более того, ESCs являются плюрипотентными, что означает, что они могут быть направлены на дифференциацию по любому типу клеток, что делает их идеальным источником клеток для регенеративной медицины.

Исследования производных ESC животных продемонстрировали, что эти клетки способны регенерировать ткани центральной нервной системы, сердца, скелетных мышц и поджелудочной железы. Аналогичные результаты дали производные человеческих ЭСК, используемых на животных моделях. Например, сердечные стволовые клетки пациентов с сердечной недостаточностью были сконструированы для экспрессии белка (Pim-1), который способствует выживанию и пролиферации клеток. Когда эти клетки вводили мышам, которые испытывали инфаркт миокарда (сердечный приступ), клетки, как было обнаружено, усиливали восстановление поврежденной ткани сердечной мышцы. Аналогично, клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты), полученные из человеческих ESC, улучшили функцию поврежденной ткани сердечной мышцы у морских свинок.

Производные человеческих ESCs, вероятно, будут давать сходные результаты у людей, хотя эти клетки не использовались клинически и могут быть подвергнуты иммунитетному отторжению реципиентами. Вопрос об иммунном отторжении был обойден благодаря открытию в 2007 году того, что взрослые соматические клетки (например, клетки кожи и печени) могут быть преобразованы в ESC. Это достигается путем трансфекции (заражения) взрослых клеток вирусными векторами, несущими гены, которые кодируют белки транскрипционного фактора, способные перепрограммировать взрослые клетки в плюрипотентные стволовые клетки. Примеры этих факторов включают октябрь-4 (октамер 4), Sox-2 (область определения Y по региону), Klf-4 (фактор, подобный Kruppel 4), и Nanog. Перепрограммированные взрослые клетки, известные как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS), являются потенциальными аутогенными источниками для трансплантации клеток и построения биоартикулярных тканей. С тех пор такие клетки были созданы из клеток кожи пациентов, страдающих амиотрофическим боковым склерозом (ALS) и болезнью Альцгеймера, и были использованы в качестве человеческих моделей для исследования механизмов заболевания и скрининга потенциальных новых лекарств. Было показано, что в одной из таких моделей нейроны, полученные из клеток iPS человека, способствуют восстановлению поврежденной инсультом ткани головного мозга у мышей и крыс, а в другом случае кардиомиоциты, полученные из клеток iPS человека, успешно интегрированы в поврежденную сердечную ткань после их инъекции в сердечки крыс , Эти успехи показали, что клетки iPS могут служить в качестве источника клеток для регенерации тканей или конструкции биоартикулярной ткани.


Строительные клетки и растворимые ремонтные факторы


Строительные клетки и растворимые факторы, такие как белки и малые молекулы, были использованы для индукции ремонта тканей неповрежденными клетками в месте повреждения. Эти агенты защищают резидентные фибробласты и взрослые стволовые клетки и стимулируют миграцию этих клеток в поврежденные области, где они размножаются, образуя новую ткань. ECM подмышечной ткани тонкой кишки свиней, свиной и человеческой дермы и различных видов биомиметических лесов используются клинически для ремонта грыж, свищей (аномальных протоков или проходов между органами) и ожогов.


Достижения в области автоматизированного проектирования и биопринтинга на основе наночастиц и нановолокна и растущая способность имитировать микросреды, которые способствуют самоорганизации клеток в тканях, позволили создать постепенно изощренные леса и биоартикулярные ткани. Например, стволовые клетки, засеянные в нановолоконные леса, были использованы для создания биоартикулярного суставного хряща и менисков (неполные фиброкардиальные диски, которые простираются через полости сустава). Исследователи смогли способствовать значительной регенерации в поврежденных мышцах мышц latissmus dorsi, высевая мышечные стволовые клетки на полоски ECM из пузырьков свинья, а затем механически «тренируя» ткань медленным сокращением и расширением полос. Исследователи также создали биоартикулярную медузу, высевая клетки сердечной мышцы крысы в эластичный силиконовый полимер, который был вырезан для образования восьми плеч, выступающих с центрального диска. Клетки сердца сжимались и расслаблялись, чтобы эффективно воспроизводить действие накачки медузными руками.

Достигнуты успехи в регенерации ткани почек, что создает исключительные технические проблемы из-за сложного характера структуры почек и сложных функций, которые она выполняет. В 2013 году ученые сообщили об успешной трансплантации биоинженерных почек крысам. Почки были построены из децеллюлярных почек, которые сохранили основную структуру органов, включая корковые и медуллярные каркасы, собирающие трубочки (которые концентрируют и переносят мочу с нефронов) и мочеточники. Биоинженерные органы продуцировали мочу у реципиентов крысы, сохраняя около 5 процентов функции здоровых почек.

По сравнению с регенерацией органов, таких как почка и мочевой пузырь, создание биоадаптивных конечностей оказалось намного сложнее. Конечности состоят из нескольких типов тканей в разных отделениях, все из которых работают вместе, чтобы выполнять сложные движения и функции конечностей. Первая биоартинизируемая конечность, выращенная в лаборатории, была крысиной ногой, о которой сообщалось в 2015 году. Конечность вырастала на децеллюлярном каркасе от мертвой донорской крысы. Эшафот был засеян предшественниками клеток мышц и вены, которые созревали и расширялись в течение периода инкубации в биореакторе. Кожа была позже привита по конечностям. При стимуляции электрическими импульсами мышцы конечностей сокращались, а при пересадке на живую крысу новообразованную сосудистую ткань перфузировали кровью.

Факторы, влияющие на местные средства, такие как фактор роста тромбоцитов, фактор роста фибробластов и гиалуронат, ускоряют восстановление острых и хронических кожных ран и уменьшают рубцевание. В животных моделях повреждения спинного мозга факторы, которые ингибируют путь RhoA, который обычно блокирует регенерацию нейронов, способствуют росту аксонов. Факторы роста, полученные из глиальных клеток, типа не нейрональной клетки, обнаруженной в нервной системе, защищают нейроны, которые реагируют на дофамин нейротрансмиттера на животных моделях болезни Паркинсона. Кроме того, белок, называемый бета-4 тимозина, отменяет эффекты инфаркта миокарда у мышей.


Экраны синтетических агентов направлены на поиск небольших молекул, которые подавляют рубцевание, активируют резидентные стволовые клетки или перепрограммируют соматические клетки в стволовые клетки в месте повреждения тканей. Одна такая молекула - реверсина, которая перепрограммирует фибробласты кожи в состояние, подобное стволовым клеткам, что позволяет им участвовать в регенерации поврежденной мышцы. Дальнейшее понимание молекулярной биологии восстановления и регенерации раны, вероятно, приведет к разработке комбинаций лесов и растворимых природных факторов или синтетических небольших молекул, которые придают регенерационную способность тканям с недостаточной регенерацией.

Читайте также

Авторизация
лучший сайт где можно скачать шаблоны для dle 11.3 бесплатно