Tillämpning av cellteknik för att förbättra utseendet på ärr

Modern vetenskap kännetecknas av den snabba utvecklingen av ett antal relaterade discipliner, förenade under det allmänna namnet "bioteknik". Denna del av vetenskapen, baserad på de senaste framstegen inom biologi, cytologi, molekylärgenetik, genteknik och transplantation, syftar till att utnyttja den enorma potential som finns i växt- och djurceller - de grundläggande strukturella enheterna i alla levande varelser. "En levande cell är en färdig bioteknologisk reaktor där inte bara de processer som leder till bildandet av slutprodukten realiseras, utan också ett antal andra som hjälper till att upprätthålla systemets katalytiska aktivitet på en hög nivå," - John Woodward, 1992. Början av cellvetenskapen lades 1665, då den engelske fysikern R. Hooke skapade det första mikroskopet och upptäckte celler - cellulae ("celler") i en kork. År 1829 underbyggde M. Schleiden och T. Schwann "cellteorin", som bevisade att alla levande varelser består av celler. År 1858 bevisade R. Virchow att alla sjukdomar är baserade på en kränkning av cellernas strukturella organisation och metabolism. Han blev grundaren av "cellulär patologi". Ett grundläggande bidrag till cellvetenskapen gjordes 1907-1911 av R. Harrison och A.A. Maximov, som bevisade möjligheten att odla celler utanför kroppen. Deras arbete visade att för cellodling måste djurvävnader och växtdelar separeras mekaniskt i små bitar. För att isolera celler skärs vävnaderna med en vass kniv eller mikrotom i tunna sektioner, cirka 0,5-1,0 mm. Fysisk separation av celler kallas immobilisering. Isolerade celler erhålls genom enzymatisk dispersion av växt- eller vävnadsbitar. Efter malning med vass sax behandlas bitarna med trypsin eller kollagenas för att erhålla en suspension - en suspension av enskilda celler eller deras mikroaggregat i ett speciellt medium. Alginatgeler (kalciumalginat) används ofta för att immobilisera växtceller. Det har bevisats att immobiliserade växt- och djurceller behåller förmågan att biosyntetisera. Cellulära biosyntesprodukter ackumuleras i celler, deras uttryck sker antingen spontant eller med hjälp av speciella ämnen som främjar ökad permeabilitet hos cellmembran.

Odling av djurceller är en mycket mer komplex process än odling av växtceller, vilket kräver speciell modern utrustning, högteknologi, närvaron av olika medier och tillväxtfaktorer utformade för att bevara cellernas livskraft och bibehålla dem i ett tillstånd av hög funktionell aktivitet. Det visade sig att de flesta celler i fasta vävnader, såsom njur-, lever- och hudvävnader, är ytberoende, så de kan odlas in vitro endast i form av tunna ark eller monolager direkt associerade med substratets yta. Livslängden, proliferationen och den funktionella stabiliteten hos celler som erhålls genom enzymatisk dispersion av vävnader beror till stor del på substratet på vilket de odlas. Det är känt att alla celler som erhålls från ryggradsvävnader har en negativ ytladdning, så positivt laddade substrat är lämpliga för deras immobilisering. Isolerade celler som erhållits direkt från hela vävnader kan bibehållas i en primärkultur i ett immobiliserat tillstånd samtidigt som hög specificitet och känslighet bibehålls i 10-14 dagar. Immobiliserade, ytberoende celler spelar en viktig roll i biologin idag, särskilt inom klinisk forskning. De används för att studera cellernas utvecklingscykler, reglering av deras tillväxt och differentiering, funktionella och morfologiska skillnader mellan normala celler och tumörceller. Immobiliserade cellmonolager används i biotester, för kvantitativ bestämning av biologiskt aktiva substanser, samt för att studera effekten av olika läkemedel och toxiner på dem. Läkare inom alla specialiteter har visat stort intresse för cellen som ett terapeutiskt medel i årtionden. Cellteknologier utvecklas för närvarande snabbt i denna riktning.

Vävnads- och cellterapins början är förknippad med namnet på den berömda ryska forskaren V.P. Filatov, som 1913 lade grunden för läran om vävnadsterapi genom att studera resultaten av hornhinnetransplantationer från friska donatorer till patienter med grå starr. Under arbetet med hornhinnetransplantationer upptäckte han att hornhinna som förvarats i kyla i 1-3 dagar vid en temperatur på -2-4 grader C rotar sig bättre än färsk. Således upptäcktes cellernas egenskap att utsöndra vissa ämnen under ogynnsamma förhållanden som väcker vitala processer i transplanterade vävnader och regenerativa i mottagarens vävnader. Vävnader och celler som separeras från kroppen är i ett stresstillstånd, det vill säga långsam vital aktivitet. Blodcirkulationen i dem avstannar, och därmed näringsintaget. Vävnadsandningen är extremt svår, innervation och trofism störs. I ett nytt kvalitativt tillstånd, anpassande sig till nya existensförhållanden, producerar celler speciella ämnen med medicinska egenskaper. Dessa ämnen av icke-proteinnatur kallades biogena stimulantia av V.P. Filatov. Tillsammans med VV Skorodinskaya fastställde han att material från djur och växter kan autoklaveras fritt vid 120 grader C i en timme efter att ha förvarats under ogynnsamma förhållanden, och att de inte bara inte förlorade aktivitet, utan tvärtom ökade den, vilket förklarades av frisättningen av biologiska stimulantia från konserverade vävnader. Dessutom förlorade de antigena egenskaper, vilket avsevärt minskade risken för avstötning. Konserverat sterilt material introducerades i kroppen genom implantation (plantation) under huden eller i form av injektioner av extrakt, med tillräckliga resultat. Det upptäcktes också att fostervävnader innehåller ett betydligt större antal biologiskt aktiva substanser än vävnader från vuxna individer, och vissa faktorer finns endast i embryon. Inokulerade fostervävnader uppfattas inte av mottagarens organism som främmande på grund av avsaknaden av proteiner som är ansvariga för art-, vävnads- och individspecificitet (proteiner i det huvudsakliga histokompatibilitetskomplexet) i de cytoplasmatiska membranen. Som ett resultat utlöser inokulering av djurfostervävnader i den mänskliga organismen inte mekanismer för immunförsvar och reaktioner av inkompatibilitet och avstötning. VP Filatov använde mänsklig placenta och hud i stor utsträckning i sin medicinska praktik. Behandlingskurerna bestod av 30–45 injektioner av vävnadsextrakt och 1–2 implantationer av autoklaverad vävnad.

Efter att ha påbörjat sin forskning med mänskliga och djuriska vävnader och celler överförde han sina generaliseringar till växtvärlden. Genom att utföra experiment med levande växtdelar (aloe, groblad, agave, rödbetsblad, johannesört etc.) skapade han ogynnsamma förhållanden för dem genom att placera avskurna blad på en mörk plats, eftersom växten behöver ljus för sina vitala funktioner. Han isolerade också biogena stimulantia från flodmynningslera och torv, på grund av att lera och torv bildas med deltagande av mikroflora och mikrofauna.

Vävnadsterapi fick en ny utvecklingsrunda i slutet av 70-talet, då den kunskap och erfarenhet som ackumulerats under årtionden möjliggjorde användning av djur- och växtvävnader och celler på en kvalitativt ny nivå för att behandla människor och förlänga deras aktiva livslängd. Således började kvinnor i fysiologisk klimakteriet med klimakterium eller mot bakgrund av ovariektomi på vissa inhemska kliniker och ett antal utländska kliniker genomgå vävnadsterapi med fostervävnader från moderkakan, hypotalamus, lever, äggstockar, tymus och sköldkörtel för att bromsa åldringsprocessen, utvecklingen av ateroskleros, osteoporos, dysfunktioner i immun-, endokrina och nervsystemet. På en av de mest prestigefyllda gerontokosmetologiska klinikerna i Västeuropa har injektioner av extrakt erhållna från fostervävnader från gonader hos baggar använts för samma ändamål i flera decennier.

I vårt land har biostimulerande behandling också funnit bred tillämpning. Fram tills nyligen ordinerades patienter med olika sjukdomar aktivt injektioner av placentaextrakt, aloe vera, kalanchoe, sedum major (biosed), FiBS, peloiddestillat, peloidin, torv, humisol framställd enligt V.P. Filatovs metod. För närvarande är det nästan omöjligt att köpa dessa mycket effektiva och billiga inhemska vävnadspreparat av animaliskt, vegetabiliskt och mineraliskt ursprung på apotek.

Grunden för att utvinna olika biogena preparat från mänskliga vävnader och organ från importerad produktion, såsom rumalon (från broskvävnad och benmärg), actovegin (från kalvblod), solkoseryl (extrakt från nötkreatursblod), såväl som inhemska preparat - glaskroppen (från glaskroppen i nötkreatursögat), kerakol (från nötkreaturs hornhinna), splenin (från nötkreaturs mjälte), epitalamin (från epitalamus-epifysregionen) är också VP Filatovs forskning. Den förenande egenskapen för alla vävnadspreparat är den allmänna effekten på hela kroppen som helhet. Således bildade "Vävnadsterapi" av akademiker VP Filatov grunden för de flesta moderna utvecklingar och riktningar inom kirurgi, immunologi, obstetrik och gynekologi, gerontologi, förbränningsterapi, dermatologi och kosmetologi relaterad till cellen och dess biosyntesprodukter.

Problemet med vävnadstransplantation har oroat mänskligheten sedan urminnes tider. Således finns det redan i Ebers-papyrusen, daterad 8 000 f.Kr., ett omnämnande av användningen av vävnadstransplantation för att kompensera för defekter i enskilda delar av kroppen. I "Livets bok" av den indiske vetenskapsmannen Sushruta, som levde 1 000 år f.Kr., finns en detaljerad beskrivning av restaureringen av näsan från huden på kinderna och pannan.

Behovet av donatorhud ökade proportionellt i takt med ökningen av antalet plastik- och rekonstruktiva operationer. I detta avseende började man använda hud från kadaver och foster. Det fanns ett behov av att bevara donatorresurser och hitta sätt att ersätta mänsklig hud med djurvävnader, samt olika hudmodelleringsalternativ. Och det var i denna riktning som forskare arbetade när P. Medóvar 1941 först demonstrerade den grundläggande möjligheten till keratinocyttillväxt in vitro. Nästa viktiga steg i utvecklingen av cellulära teknologier var Karasek M. och Charlton M.s arbete, som 1971 genomförde den första framgångsrika transplantationen av autologa keratinocyter från en primärkultur till kaninsår, med hjälp av kollagengel som substrat för odling av CC, vilket förbättrade cellproliferationen i kulturen. J. Rheinvald. H. Green. utvecklade en teknik för seriell odling av stora mängder mänskliga keratinocyter. År 1979 upptäckte Green och hans medförfattare möjligheterna för terapeutisk användning av keratinocytcellkultur vid restaurering av hud i fall av omfattande brännskador, varefter denna teknik, som ständigt förbättrades, började användas av kirurger på brännskadecentraler utomlands och i vårt land.

I studiet av levande celler fann man att celler inte bara producerar biogena stimulatorer av icke-proteinursprung, utan också ett antal cytokiner, mediatorer, tillväxtfaktorer och polypeptider, vilka spelar en viktig roll för att reglera homeostasen hos hela organismen. Det visade sig att olika celler och vävnader innehåller peptidbioregulatorer som har ett brett spektrum av biologiska effekter och koordinerar processerna för utveckling och funktion hos flercelliga system. En era då cellkulturer användes som terapeutiskt medel började. I vårt land har transplantation av fibroblastsuspensioner och flerskiktade keratinocytcelllager anammats inom förbränningstekniken under de senaste decennierna. Ett sådant aktivt intresse för att transplantera hudceller till brännskade patienter förklaras av behovet av snabb förslutning av stora brännskadade ytor och bristen på donatorhud. Möjligheten att isolera celler från en liten bit hud som kan täcka en såryta som är 1000 eller till och med 10 000 gånger större än donatorhudens yta har visat sig vara mycket attraktiv och viktig för förbränningstekniken och brännskadade patienter. Procentandelen keratinocytskiktinplantation varierar beroende på brännskada, ålder och patientens hälsa från 71,5 till 93,6 %. Intresset för keratinocyt- och fibroblasttransplantation är inte bara förknippat med möjligheten att snabbt stänga en huddefekt, utan också med det faktum att dessa transplantationer har en stark biologiskt aktiv potential för att förbättra utseendet på vävnader som erhålls som ett resultat av transplantation. Nybildning av kärl, lindring av hypoxi, förbättrad trofism, accelererad mognad av omogen vävnad - detta är den morfofunktionella grunden för dessa positiva förändringar som sker på grund av frisättningen av tillväxtfaktorer och cytokiner från de transplanterade cellerna. Tack vare införandet av progressiva cellulära tekniker för transplantation av flercelliga lager av autologa och allogena keratinocyter och fibroblaster på stora sårytor i medicinsk praxis kunde förbränningsspecialister inte bara minska dödligheten hos brännskador med en hög andel hudskador, utan också kvalitativt förbättra ärrvävnaden som oundvikligen uppstår vid IIb- och IIIa- och b-gradsbrännskador. Erfarenheten hos brännskadespecialister från behandling av sårytor hos brännskadepatienter gav upphov till idén att använda den redan modifierade Green-metoden i dermatokirurgisk praxis för olika hud- och kosmetiska patologier (trofiska sår, vitiligo, nevi, bullös epidermolys, tatueringsborttagning, åldersrelaterade hudförändringar och för att förbättra ärrs utseende).

Användningen av allogena keratinocyter inom kirurgi, förbränning och dermatokosmetologi har ett antal fördelar jämfört med användningen av autologa keratinocyter, eftersom cellmaterialet kan framställas i förväg i obegränsade mängder, konserveras och användas vid behov. Det är också känt att allogena CC har reducerad antigenaktivitet, eftersom de vid odling in vitro förlorar Langerhans-celler, vilka är bärare av HLA-komplexantigener. Användningen av allogena CC stöds också av det faktum att de ersätts av autologa efter transplantation, enligt olika författare, inom 10 dagar till 3 månader. I detta avseende har cellbanker skapats i många länder idag, tack vare vilka det är möjligt att erhålla celltransplantationer i önskad mängd och vid rätt tidpunkt. Sådana banker finns i Tyskland, USA och Japan.

Intresset för användningen av cellulära teknologier inom dermatokosmetologi beror på att "cellulära kompositioner" har en kraftfull bioenergetisk och informationsmässig potential, tack vare vilken det är möjligt att uppnå kvalitativt nya behandlingsresultat. Autokiner som utsöndras av transplanterade celler (tillväxtfaktorer, cytokiner, kväveoxid, etc.) verkar främst på kroppens egna fibroblaster, vilket ökar deras syntetiska och proliferativa aktivitet. Detta faktum är särskilt attraktivt för forskare, eftersom fibroblasten är en nyckelcell i dermis, vars funktionella aktivitet avgör tillståndet hos alla hudlager. Det är också känt att efter hudskada med kauterisering, laser, nål och andra instrument, fylls huden på med färska stamprekursorer av fibroblaster från benmärg, fettvävnad och kapillärpericyter, vilket bidrar till "föryngring" av kroppens cellpool. De börjar aktivt syntetisera kollagen, elastin, enzymer, glykosaminoglykaner, tillväxtfaktorer och andra biologiskt aktiva molekyler, vilket leder till ökad hydrering och vaskularisering av dermis, vilket förbättrar dess styrka.