Bruk av celleteknologi for å forbedre utseendet på arr

Moderne vitenskap er preget av den raske utviklingen av en rekke beslektede disipliner, samlet under det generelle navnet «bioteknologi». Denne delen av vitenskapen, basert på de nyeste prestasjonene innen biologi, cytologi, molekylærgenetikk, genteknologi og transplantologi, tar sikte på å utnytte det enorme potensialet som ligger i plante- og dyreceller – de grunnleggende strukturelle enhetene i alle levende ting. «En levende celle er en ferdig bioteknologisk reaktor der ikke bare prosessene som fører til dannelsen av sluttproduktet realiseres, men også en rekke andre som bidrar til å opprettholde systemets katalytiske aktivitet på et høyt nivå», – John Woodward, 1992. Begynnelsen til cellevitenskapen ble lagt i 1665, da den engelske fysikeren R. Hooke skapte det første mikroskopet og oppdaget celler – cellulae («celler») i en kork. I 1829 underbygget M. Schleiden og T. Schwann «celleteorien», som beviste at alle levende ting består av celler. I 1858 beviste R. Virchow at alle sykdommer er basert på et brudd på cellenes strukturelle organisering og metabolisme. Han ble grunnleggeren av «cellulær patologi». Et grunnleggende bidrag til cellevitenskapen ble gitt i 1907-1911 av R. Harrison og A.A. Maximov, som beviste muligheten for å dyrke celler utenfor kroppen. Arbeidet deres viste at for celledyrking må dyrevev og plantedeler separeres mekanisk i små biter. For å isolere celler kuttes vev med en skarp kniv eller mikrotom i tynne seksjoner, omtrent 0,5-1,0 mm. Fysisk separasjon av celler kalles immobilisering. Isolerte celler oppnås ved enzymatisk dispersjon av plante- eller vevbiter. Etter sliping med skarp saks behandles bitene med trypsin eller kollagenase for å oppnå en suspensjon - en suspensjon av individuelle celler eller deres mikroaggregater i et spesielt medium. Alginatgeler (kalsiumalginat) er mye brukt for å immobilisere planteceller. Det er bevist at immobiliserte plante- og dyreceller beholder evnen til å biosyntetisere. Cellulære biosynteseprodukter akkumuleres i celler, og deres uttrykk skjer enten spontant eller ved hjelp av spesielle stoffer som fremmer økt permeabilitet av cellemembraner.

Dyrking av dyreceller er en mye mer kompleks prosess enn dyrking av planteceller, og krever spesielt moderne utstyr, høyteknologi, tilstedeværelse av ulike medier og vekstfaktorer designet for å bevare cellenes levedyktighet og opprettholde dem i en tilstand med høy funksjonell aktivitet. Det ble funnet at de fleste celler i fast vev, som nyre-, lever- og hudvev, er overflateavhengige, slik at de kun kan dyrkes in vitro i form av tynne ark eller monolag direkte forbundet med overflaten av substratet. Levetiden, proliferasjonen og den funksjonelle stabiliteten til celler oppnådd ved enzymatisk dispersjon av vev avhenger i stor grad av substratet de dyrkes på. Det er kjent at alle celler oppnådd fra virveldyrvev har en negativ overflateladning, så positivt ladede substrater er egnet for immobilisering. Isolerte celler oppnådd direkte fra hele vev kan opprettholdes i en primærkultur i en immobilisert tilstand samtidig som de opprettholder høy spesifisitet og sensitivitet i 10–14 dager. Immobiliserte, overflateavhengige celler spiller en viktig rolle i biologien i dag, spesielt i klinisk forskning. De brukes til å studere celleutviklingssykluser, regulering av deres vekst og differensiering, funksjonelle og morfologiske forskjeller mellom normale celler og tumorceller. Immobiliserte cellemonolager brukes i biotester, for kvantitativ bestemmelse av biologisk aktive stoffer, samt for å studere effekten av ulike legemidler og giftstoffer på dem. Leger i alle spesialiteter har vist stor interesse for cellen som et terapeutisk middel i flere tiår. Celleteknologier utvikler seg for tiden raskt i denne retningen.

Begynnelsen av vevs- og celleterapi er knyttet til navnet til den berømte russiske vitenskapsmannen V.P. Filatov, som i 1913 la grunnlaget for læren om vevsterapi, ved å studere resultatene av hornhinnetransplantasjoner fra friske donorer til pasienter med grå stær. I prosessen med å arbeide med hornhinnetransplantasjoner oppdaget han at hornhinnen som ble oppbevart i kulden i 1-3 dager ved en temperatur på -2-4 grader C, slår rot bedre enn fersk. Dermed ble cellenes egenskap oppdaget til å skille ut visse stoffer under ugunstige forhold som stimulerer vitale prosesser i transplantert vev og regenerative stoffer i mottakerens vev. Vev og celler som er separert fra kroppen, er i en stresstilstand, det vil si langsom vital aktivitet. Blodsirkulasjonen i dem stopper, og dermed ernæringen. Vevsrespirasjon er ekstremt vanskelig, innervasjon og trofisme forstyrres. I en ny kvalitativ tilstand, tilpasset de seg nye livsforhold, produserer cellene spesielle stoffer med medisinske egenskaper. Disse stoffene av ikke-proteinisk natur ble kalt biogene stimulanter av V.P. Filatov. Sammen med VV Skorodinskaya etablerte han at materiale fra dyr og planter fritt kan autoklaveres ved 120 grader C i en time etter å ha blitt oppbevart under ugunstige forhold, og at de ikke bare ikke mistet aktivitet, men tvert imot økte den, noe som ble forklart med frigjøring av biologiske stimulanter fra konserverte vev. I tillegg mistet de antigene egenskaper, noe som reduserte muligheten for avstøting betydelig. Konservert sterilt materiale ble introdusert i kroppen ved implantasjon (plantasjon) under huden eller i form av injeksjoner av ekstrakter, med tilstrekkelige resultater. Det ble også oppdaget at føtalt vev inneholder et betydelig større antall biologisk aktive stoffer enn vev fra voksne individer, og noen faktorer finnes bare i embryoer. Inokulert føtalt vev oppfattes ikke av mottakerens organisme som fremmed på grunn av fraværet av proteiner som er ansvarlige for arts-, vev- og individuell spesifisitet (proteiner i det viktigste histokompatibilitetskomplekset) i de cytoplasmatiske membranene. Som et resultat utløser ikke inokulering av animalsk føtalt vev i den menneskelige organismen mekanismer for immunbeskyttelse og reaksjoner på inkompatibilitet og avstøting. VP Filatov brukte mye menneskelig morkake og hud i sin medisinske praksis. Behandlingsforløpene besto av 30–45 injeksjoner med vevsekstrakter og 1–2 implantasjoner av autoklavert vev.

Etter å ha startet forskningen sin med menneskelig og animalsk vev og celler, overførte han generaliseringene sine til planteverdenen. Ved å utføre eksperimenter med levende plantedeler (aloe, plantain, agave, rødbeter, johannesurt, etc.), skapte han ugunstige forhold for dem ved å plassere avskårne blader på et mørkt sted, siden planten trenger lys for sine vitale funksjoner. Han isolerte også biogene stimulanter fra mudder og torv i elvemunninger, på grunn av det faktum at mudder og torv dannes ved deltakelse av mikroflora og mikrofauna.

Vevsterapi fikk en ny runde i utviklingen på slutten av 70-tallet, da kunnskapen og erfaringen som ble samlet opp gjennom flere tiår, tillot bruk av dyre- og plantevev og -celler på et kvalitativt nytt nivå for å behandle mennesker og forlenge deres aktive levetid. Dermed begynte kvinner i fysiologisk overgangsalder med klimakterisk syndrom eller mot bakgrunn av ovariektomi å gjennomgå vevsterapi med føtalt vev fra morkaken, hypothalamus, leveren, eggstokkene, tymus og skjoldbruskkjertelen i noen innenlandske klinikker og en rekke utenlandske klinikker for å bremse aldringsprosessen, utviklingen av aterosklerose, osteoporose, dysfunksjoner i immun-, endokrine og nervesystemet. I en av de mest prestisjefylte gerontokosmetologiske klinikkene i Vest-Europa har injeksjoner av ekstrakter hentet fra føtalt vev fra gonader hos værer blitt brukt til samme formål i flere tiår.

I vårt land har biostimulerende behandling også funnet bred anvendelse. Inntil nylig ble pasienter med ulike sykdommer aktivt foreskrevet injeksjoner av morkakeekstrakter, aloe vera, kalanchoe, sedum major (biosed), FiBS, peloiddestillat, peloidin, torv, humisol fremstilt i henhold til metoden til V.P. Filatov. For tiden er det nesten umulig å kjøpe disse svært effektive og rimelige innenlandske vevsproduktene av animalsk, plantebasert og mineralsk opprinnelse på apotek.

Grunnlaget for å utvinne ulike biogene preparater fra menneskelig vev og organer av importert produksjon, som rumalon (fra bruskvev og benmarg), actovegin (fra kalveblod), solkoseryl (blodekstrakt fra storfe), samt innenlandske preparater - glasslegemet (fra glasslegemet i storfeøyet), kerakol (fra hornhinnen hos storfe), splenin (fra milten hos storfe), epithalamin (fra epithalamus-epifysærregionen) er også forskningen til VP Filatov. Den samlende egenskapen for alle vevspreparater er den generelle effekten på hele kroppen som helhet. Dermed dannet «Vevsterapi» av akademiker VP Filatov grunnlaget for de fleste moderne utviklinger og retninger innen kirurgi, immunologi, obstetrikk og gynekologi, gerontologi, forbrenning, dermatologi og kosmetologi relatert til cellen og produktene fra dens biosyntese.

Problemet med vevstransplantasjon har opptatt menneskeheten siden antikken. I Ebers-papyrusen, datert 8000 f.Kr., er det derfor allerede en omtale av bruken av vevstransplantasjon for å kompensere for defekter i individuelle områder av kroppen. I «Livets bok» til den indiske vitenskapsmannen Sushruta, som levde 1000 år f.Kr., finnes det en detaljert beskrivelse av restaureringen av nesen fra huden på kinnene og pannen.

Behovet for donorhud økte proporsjonalt med økningen i antall plastiske og rekonstruktive operasjoner. I denne forbindelse begynte man å bruke hud fra kadavere og fostre. Det var behov for å bevare donorressurser og finne måter å erstatte menneskehud med dyrevev, og ulike hudmodelleringsalternativer. Og det var i denne retningen forskere jobbet da P. Medóvar i 1941 først demonstrerte den grunnleggende muligheten for keratinocyttvekst in vitro. Det neste viktige stadiet i utviklingen av cellulære teknologier var arbeidet til Karasek M. og Charlton M., som i 1971 utførte den første vellykkede transplantasjonen av autologe keratinocytter fra en primærkultur til kaninsår, ved bruk av kollagengel som substrat for dyrking av CC, noe som forbedret celleproliferasjonen i kultur. J. Rheinvald. H. Green. utviklet en teknologi for seriell dyrking av store mengder humane keratinocytter. I 1979 oppdaget Green og medforfatterne hans utsiktene for terapeutisk bruk av keratinocyttcellekultur i restaurering av hud i tilfeller av omfattende brannskader, hvoretter denne teknikken, som stadig forbedres, begynte å bli brukt av kirurger på brannskadesentre i utlandet og i vårt land.

I studiet av levende celler ble det funnet at celler ikke bare produserer biogene stimulatorer av ikke-proteinopprinnelse, men også en rekke cytokiner, mediatorer, vekstfaktorer og polypeptider, som spiller en viktig rolle i å regulere homeostasen til hele organismen. Det ble funnet at forskjellige celler og vev inneholder peptidbioregulatorer som har et bredt spekter av biologisk virkning og koordinerer prosessene for utvikling og funksjon av flercellede systemer. Tiden med bruk av cellekultur som et terapeutisk middel begynte. I vårt land har transplantasjon av fibroblastsuspensjon og flerlags keratinocyttcellelag blitt tatt i bruk i forbrenningsteknikk de siste tiårene. En slik aktiv interesse for transplantasjon av hudceller til brannskadepasienter forklares av behovet for rask lukking av store brannskadeflater og mangel på donorhud. Muligheten for å isolere celler fra et lite hudstykke som er i stand til å dekke en såroverflate som er 1000 eller til og med 10 000 ganger større enn arealet av donorhuden, har vist seg å være svært attraktiv og viktig for forbrenningsteknikk og brannskadepasienter. Prosentandelen av keratinocyttlag som er innpodet varierer avhengig av brannskadeområdet, pasientens alder og helsetilstand fra 71,5 til 93,6 %. Interessen for keratinocytt- og fibroblasttransplantasjon er ikke bare knyttet til muligheten for raskt å lukke en huddefekt, men også til det faktum at disse transplantasjonene har et sterkt biologisk aktivt potensial for å forbedre utseendet til vev oppnådd som et resultat av transplantasjon. Ny kardannelse, hypoksiavlastning, forbedret trofisme, akselerert modning av umodent vev - dette er det morfofunksjonelle grunnlaget for disse positive endringene som oppstår på grunn av frigjøring av vekstfaktorer og cytokiner fra de transplanterte cellene. Takket være introduksjonen av progressive cellulære teknologier for transplantasjon av flercellede lag av autologe og allogene keratinocytter og fibroblaster på store sårflater i medisinsk praksis, var forbrenningsspesialister dermed i stand til ikke bare å redusere dødeligheten for brannskadeofre med en høy prosentandel hudlesjoner, men også å kvalitativt forbedre arrvevet som uunngåelig oppstår på stedet for IIb- og IIIa- og b-gradsforbrenninger. Erfaringen til brennspesialister fra behandling av såroverflater hos brannskadepasienter ga ideen om å bruke den allerede modifiserte grønne metoden i dermatokirurgisk praksis for ulike hud- og kosmetiske patologier (trofiske magesår, vitiligo, nevi, bulløs epidermolyse, fjerning av tatoveringer, aldersrelaterte hudforandringer og for å forbedre arrs utseende).

Bruken av allogene keratinocytter i kirurgi, forbrenning og dermatokosmetologi har en rekke fordeler i forhold til bruk av autologe keratinocytter, siden cellematerialet kan fremstilles på forhånd i ubegrensede mengder, konserveres og brukes om nødvendig. Det er også kjent at allogene CC-er har redusert antigenaktivitet, siden de ved dyrking in vitro mister Langerhans-celler, som er bærere av HLA-kompleksantigener. Bruken av allogene CC-er støttes også av det faktum at de erstattes av autologe etter transplantasjon, ifølge forskjellige forfattere, innen 10 dager til 3 måneder. I denne forbindelse er det i dag opprettet cellebanker i mange land, som gjør det mulig å få celletransplantasjoner i nødvendig mengde og til riktig tid. Slike banker finnes i Tyskland, USA og Japan.

Interessen for bruk av cellulære teknologier i dermatokosmetologi skyldes det faktum at "cellulære sammensetninger" har et kraftig bioenergetisk og informasjonsmessig potensial, takket være hvilket det er mulig å oppnå kvalitativt nye behandlingsresultater. Autokiner som skilles ut av transplanterte celler (vekstfaktorer, cytokiner, nitrogenoksid, etc.) virker primært på kroppens egne fibroblaster, og øker deres syntetiske og proliferative aktivitet. Dette faktum er spesielt attraktivt for forskere, siden fibroblasten er en nøkkelcelle i dermis, hvis funksjonelle aktivitet bestemmer tilstanden til alle hudlag. Det er også kjent at etter hudskade med kauterisering, laser, nål og andre instrumenter, fylles huden opp med friske stamforløpere av fibroblaster fra benmarg, fettvev og kapillærpericytter, noe som bidrar til "foryngelse" av kroppens cellebasseng. De begynner aktivt å syntetisere kollagen, elastin, enzymer, glykosaminoglykaner, vekstfaktorer og andre biologisk aktive molekyler, noe som fører til økt hydrering og vaskularisering av dermis, noe som forbedrer dens styrke.