Πειραματική απομόνωση και μεταμόσχευση μεσεγχυματικών κυττάρων (mesenchymal stem cells) σε πειραματικό πρότυπο 50 - 60% ηπατεκτομής σε αρουραίους: ειδική βιοχημική μελέτη

Abstract

Loss of liver mass may be induced by several factors, such as hepatitis virus infection, drug and hepatotoxic chemicals administration, metabolic diseases, trauma, as well as surgical procedures in the liver, and can lead to liver failure (LF). LF is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. The only effective treatment so far for acute and chronic LF is liver transplantation, with its associated limitations, including the shortage of liver donors and the need for continuous immunosuppression.Mesenchymal stem cells (MSCs) present a promising therapeutic method to alleviate end stage liver disease (ESLD) and LF. Although a number of reports have demonstrated the effectiveness of BM-MSCs in hepatic regeneration, certain characteristics of adipose tissue stem cells (ADSCs) render them as an attractive option for liver repopulation. ADSCs are in abundance and may be harvested with the use of minimally invasive procedures. Moreover, they show a stronger commitment to hepatic lineage, as well as higher rates of proliferation, compared with BM-MSCs.The findings of the present study demonstrated that a pre-transplantation differentiation of ADSCs towards the hepatic lineage is not a prerequisite for a successful outcome, since the transplanted undifferentiated ADSCs were already successfully engrafted into the liver parenchyma from the 4th postoperative day (POD), and were still localized in the liver till the 15th POD, which was the end of the follow-up period.The successful engraftment of the transplanted ADSCs into the liver parenchyma was followed by a definitive enhancement of the liver regeneration rate in the transplanted animals till the 7th POD, accompanied by an amelioration of the histopathologic damage on the 7th and 15th POD, as well as by a promotion of the synthetic ability of the liver, and an up-regulation of the expression of liver regeneration and liver-specific genes, in the transplanted animals.Several studies have focused on the optimal route of transplantation of MSCs, and the optimal number of transplanted MSCs. The present study demonstrated that, although the intrahepatic (IH) administration of ADSCs rendered the best results, in promoting the liver regeneration process, compared with the respective control group on the 4th and 7th POD of sacrifice, no other specific significant differences were identified among the transplanted animals, as for the number and route of administration of ADSCs, a finding also supported by the aforementioned results, as well as several other studies.There is limited time in treating and saving a patient, suffering from acute liver failure (ALF). In this context, the results of the present study are of particular value, when applied to a clinical setting. The cornerstone of our study is the successful transplantation and localization of ADSCs into the liver parenchyma, without a previous in vitro differentiation towards the hepatic lineage, which needs at least two weeks to complete. This results in a faster and definitive enhancement of the liver regeneration process, as well as in an up-regulation of the synthetic ability of the liver, when compared with the non–transplanted groups of animals, without at the same time sacrificing any time in the differentiation process, which may be proven life – salutary, in the clinical context.

Η απώλεια του ηπατικού παρεγχύματος δύναται να προκληθεί από διάφορους παράγοντες, όπως οι ιογενείς ηπατίτιδες, οι φαρμακευτικοί και ηπατοτοξικοί παράγοντες, οι μεταβολικές νόσοι, το τραύμα του ήπατος, καθώς και από τις χειρουργικές επεμβάσεις ηπατεκτομής, και ενδέχεται να οδηγήσει σε ηπατική ανεπάρκεια, η οποία αποτελεί μία εκ των κυριότερων αιτιών νοσηρότητας και θνητότητας παγκοσμίως. Τη μόνη αποτελεσματική θεραπεία, μέχρι σήμερα, για την αντιμετώπιση της ηπατικής ανεπάρκειας αποτελεί η μεταμόσχευση του ήπατος, με τους συνοδούς, ωστόσο, περιορισμούς της, που περιλαμβάνουν την έλλειψη επαρκούς αριθμού μοσχευμάτων, όπως και την ανάγκη για λήψη ανοσοκατασταλτικής αγωγής εφ’όρου ζωής.Τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη μέθοδο για την αντιμετώπιση της ηπατικής νόσου τελικού σταδίου, καθώς και της ηπατικής ανεπάρκειας. Πολυάριθμες μελέτες έχουν ήδη αποδείξει την αποτελεσματικότητα των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, προερχόμενων εκ του μυελού των οστών, στην ενίσχυση της ηπατικής αναγέννησης. Ωστόσο, συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, προερχόμενων εκ του λιπώδους ιστού, τα καθιστούν μία άκρως ελκυστική εναλλακτική επιλογή, για την αντιμετώπιση της ηπατικής ανεπάρκειας. Τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα εκ του λιπώδους ιστού βρίσκονται σε αφθονία εντός αυτού και μπορούν να συλλεχθούν με τη χρήση ελάχιστα επεμβατικών τεχνικών, με μεθόδους σχεδόν ανώδυνες. Επίσης, δημοσιευμένες πειραματικές μελέτες έχουν αποδείξει, πως τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα εκ του λιπώδους ιστού εμφανίζουν μεγαλύτερη δέσμευση προς την ηπατική κυτταρική σειρά, όπως επίσης και υψηλότερο ρυθμό κυτταρικού πολλαπλασιασμού, σε σύγκριση με τα μεσεγχυματικά κύτταρα προερχόμενα εκ του μυελού των οστών. Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης αποδεικνύουν πως η προ-μεταμοσχευτική διαφοροποίηση των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, προερχόμενων εκ του λιπώδους ιστού, δεν αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση για την θεραπευτική τους δράση, καθώς τα αδιαφοροποίητα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα είχαν επιτυχώς ενσωματωθεί εντός του εναπομείναντος ηπατικού παρεγχύματος ήδη από την 4η μετεγχειρητική ημέρα, και εξακολουθούσαν να παραμένουν εντοπισμένα και βιώσιμα μέχρι και την 15η μετεγχειρητική ημέρα, που αποτέλεσε και το τέλος της περιόδου παρακολούθησης.Την επιτυχή ενσωμάτωση των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, προερχόμενων εκ του λιπώδους ιστού, εντός του εναπομείναντος ηπατικού παρεγχύματος, ακολούθησε μία σαφέστατη ενίσχυση του ρυθμού της ηπατικής αναγέννησης στα μεταμοσχευμένα πειραματόζωα, η οποία διήρκησε μέχρι και την 7η μετεγχειρητική ημέρα, συνοδευόμενη από μία σημαντική βελτίωση της, επαγόμενης από τη χειρουργική επέμβαση ηπατεκτομής, ιστολογικής βλάβης του εναπομείναντος παρεγχύματος, κατά την 7η και 15η μετεγχειρητική ημέρα. Αποδείχθηκε, επίσης, πως η μεταμόσχευση των αδιαφοροποίητων μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, συνοδεύθηκε από την ενίσχυση της συνθετικής ικανότητας του ήπατος, και από την σημαντική ενίσχυση της έκφρασης των γονιδίων που σχετίζονται με την ηπατική αναγέννηση, αλλά και των γονιδίων που εκφράζονται κατά τρόπο ειδικό στα ηπατικά κύτταρα.Έντονο είναι το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας ως προς την ιδανική οδό μεταμόσχευσης των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, καθώς και ως προς τον ιδανικό αριθμό αυτών. Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης αποδεικνύουν, πως παρά το γεγονός ότι η ενδοπαρεγχυματική χορήγηση των μεσεγχυματικών κυττάρων, προερχόμενων εκ του λιπώδους ιστού, απέδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα κατά την 4η και 7η μετεγχειρητική ημέρα, όσον αφορά στην ενίσχυση της ηπατικής αναγέννησης, συγκριτικά με τα αντίστοιχα μη μεταμοσχευμένα πειραματόζωα, εντούτοις δεν ανευρέθηκαν άλλες στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφορετικών μεταμοσχευμένων υπο-ομάδων, όσον αφορά στην ενίσχυση της ηπατικής αναγεννητικής διαδικασίας, ευρήματα που επιβεβαιώνονται στη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία. Επιπλέον, δεν αποδείχθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές, μεταξύ των διαφορετικών υπο-ομάδων που μεταμοσχεύθηκαν με διαφορετικό αριθμό μεσεγχυματικών κυττάρων, όσον αφορά στην ενίσχυση της διαδικασίας της ηπατικής αναγέννησης.Δεδομένου του πολύτιμου, ελάχιστου διαθέσιμου χρόνου για την αντιμετώπιση της οξείας ηπατικής ανεπάρκειας, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης αποκτούν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, όταν επιπροβάλλονται σε κλινικό επίπεδο. Η πρώιμη ενσωμάτωση των μεταμοσχευμένων μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων εντός του ηπατικού παρεγχύματος, που αποτελεί το όργανο – στόχο, ήδη από την 4η μετεγχειρητική ημέρα, και η έλλειψη προ-μεταμοσχευτικής διαφοροποίησής τους προς την ηπατοκυτταρική σειρά, γεγονός που απαιτεί κατ’ ελάχιστον δύο εβδομάδες για να ολοκληρωθεί, τα καθιστούν ιδανικά, σε κλινικά πλαίσια, για την αντιμετώπιση της οξείας ηπατικής ανεπάρκειας, καθώς όπως απέδειξε η παρούσα μελέτη, τα μεταμοσχευμένα μεσεγχυματικά κύτταρα συνέβαλαν αποτελεσματικά στην ενίσχυση της ηπατικής αναγέννησης, και της συνθετικής ικανότητας του ήπατος, δίχως να δαπανηθεί χρόνος για την προ-μεταμοσχευτική διαφοροποίησή τους, ο οποίος ενδέχεται να αποδειχθεί σωτήριος σε κλινικό επίπεδο.