Terapia komórkami macierzystymi w przypadku uszkodzenia mikronaczyniowego związanego z nefropatią niedokrwienną

edmund.chen@wecistanche.com

Abstrakcyjny:Nefropatia niedokrwienna odzwierciedla postępującą utratęfunkcja nerkiz powodu miażdżycowej miażdżycowej choroby zarostowej dużych naczyń. Ostatnie badania wskazują, że proces ten charakteryzuje się rozrzedzeniem naczyń mikrokrążenia, zwiększonym niedotlenieniem tkanek i aktywacją procesów zapalnych uszkodzeń tkanek. Niniejszy przegląd podsumowuje przesłanki i zastosowanie funkcjonalnego obrazowania MR do oceny utlenowania tkanek u ludzi, które określa granice adaptacji nerek do zmniejszenia liczby krwinek, rozwoju coraz cięższego niedotlenienia tkanek i rekrutacji szlaków uszkodzeń zapalnych w nefropatii niedokrwiennej. Ludzkie mezenchymalne komórki zrębowe/macierzyste (MSC) są zdolne do modyfikowania szlaków angiogenicznych i odpowiedzi immunologicznych, ale siła tych efektów różni się w zależności od osoby i różnych cech klinicznych, w tym wieku i przewlekłychchoroba nereki poziomy niedotlenienia. Podsumowujemy niedawno zakończone pierwsze badania na ludziach, w których stosowano donerkowy wlew autologicznych MSC pochodzących z tkanki tłuszczowej u ludzi z nefropatią niedokrwienną, które wykazały wzrost śledzenia krwi i zmniejszenie niedotlenienia tkanek zgodne z częściową naprawą uszkodzenia mikronaczyniowego, nawet bez przywracania główny krewny tętnicy nerkowej. Biomarkery zapalne w żyle nerkowej po zwężeniunerkispadł po wlewie MSC. Zmiany te były związane z niewielkimi, ale istotnymi, zależnymi od dawki, wzrostami wfunkcja nerki.Dane te potwierdzają rolę autologicznego MSC w naprawie uszkodzenia mikronaczyniowego związanego z niedotlenieniem tkanek.

CISTANCHE POPRAWI FUNKCJĘ NEREK/NEREK

WstępBadania epidemiologiczne identyfikują utratęfunkcja nerkijako główny czynnik ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych i zgonu. Możliwości leczenia wielu postaci ostrych i przewlekłychchoroba nerek(PChN) są ograniczone poza środki mające na celu obniżenie ogólnoustrojowego ciśnienia krwi i uniknięcie uszkodzenia spowodowanego hiperfiltracją. Ostatnie badania na modelach gryzoni wskazują na niezwykły potencjał terapii mezenchymalnych opartych na podścielisku/komórkach macierzystych w korzystnym oddziaływaniunerkaprzeżycie przeszczepu allogenicznego i powrót do zdrowia po ostrym leczeniuuszkodzenie nerek(AKI) i niektóre formy przewlekłechoroba nerekwłączając cukrzycę i toczniowe zapalenie nerek, jak zostało zrewidowane [1]. Unikalne cechynerkamikrokrążenie sprawia, żenerkaszczególnie podatny na uraz niedokrwienny. Jak te dane przekładają się na zaburzenia u ludzi, pozostaje słabo poznane. Celem tego przeglądu było podsumowanie wstępnych badań z wykorzystaniem autologicznych MSC u ludzi z nefropatią niedokrwienną spowodowaną miażdżycową chorobą naczyńnerka

Słowa kluczowe:nefropatia niedokrwienna; zwężenie tętnicy nerkowej; natlenienie tkanek; przewlekłą chorobę nerek;funkcja nerki

Choroba nerkowo-naczyniowa i uraz mikronaczyniowyChoroba miażdżycowo-nerkowa dużych naczyń (ARVD) jest bardzo rozpowszechniona w starszych populacjach w wyniku zwężenia tętnicy nerkowej. Proces ten rozwija się stopniowo przez wiele lat i jest przyspieszany przez dyslipidemię, cukrzycę, nadciśnienie, palenie tytoniu i inne czynniki ryzyka miażdżycy. Kiedy okluzja światła osiąga „krytyczny” próg, zwykle określany jako ponad 70–80% okluzji naczynia, ciśnienie perfuzji dystalnej i inne naczynia krwionośne zaczynają wymiernie spadać [2] (ryc. 1). Bogata literatura na temat nadciśnienia wiąże utratę ciśnienia perfuzji nerek z aktywacją wielu szlaków ciśnieniowych, które wytwarzają i przyspieszają nadciśnienie nerkowo-naczyniowe, w tym układ renina-angiotensyna-aldosteron [3]. Podczas gdy rewaskularyzacja głównych tętnic nerkowych była wcześniej głównym sposobem leczenia ARVD i nadciśnienia nerkowo-naczyniowego, postępy w terapii lekami hipotensyjnymi w ostatnich latach sprawiły, że zoptymalizowana terapia medyczna stała się podstawą leczenia i często może z powodzeniem osiągnąć docelowe ciśnienie krwi. Jedną z konsekwencji udanej terapii medycznej jest znaczne ograniczenie procedur rewaskularyzacji. W rezultacie wiele osób jest obecnie poddawanych zmniejszeniu ciśnienia krwi w nerkach i dystalnej perfuzji przez dłuższy czas, czasami nawet przez wiele lat. Długotrwała utrata krwi i następująca po niej utratafunkcja nerkizostał oznaczony jako „nefropatia niedokrwienna”.

Co ważne, ARVD dużych naczyń prowadzi do dystalnych zaburzeń mikronaczyniowych z utratą naczyń o średniej i małej średnicy, a ostatecznie z włóknieniem miąższu [5,6] (ryc. 2). Utrata integralności mikronaczyń nerkowych została zidentyfikowana jako powszechna końcowa droga dla innychnerkarównież choroby, w tym nefropatia cukrzycowa, otyłość i stwardnienie nerek [7]. Chociaż ARVD początkowo objawia się jako zaburzenie hemodynamiczne, które czasami można odwrócić poprzez przywrócenie drożności naczyń, późniejsza przebudowa mikronaczyniowa i rozrzedzenie w końcu nie są odwracalne. Następstwem jest obserwacja, że ​​nawet endowaskularna naprawa z rozszerzeniem tętnic i stentowaniem często nie przywraca pełnego przepływu krwi i nie przywraca filtracji kłębuszkowej [8, 9]. Brak powrotu do zdrowiafunkcja nerkipo rewaskularyzacji wiąże się z uwiedzionym odległym przeżyciem i zwiększonym zapotrzebowaniem na terapię nerkozastępczą, taką jak dializa i/lub przeszczep [90]. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat ARVD wiązano częściej ze schyłkową niewydolnością nerek (ESRD) i zaznaczano

Nefropatia niedokrwienna i dotlenienie nerekW przeciwieństwie do serca czy mózgu, cała nerka jest nadmiernie perfumowana w stosunku do zapotrzebowania na energię metaboliczną [13]. W rezultacie, liczne wewnątrznerkowe mechanizmy regulacyjne zarówno ograniczają utlenowanie w segmentach korowych (np. w wyniku przecieków tętniczo-żylnych i lokalnych ograniczeń dyfuzji tlenu), jak i prowadzą do funkcjonalnych lokalnych gradientów. Przeciek tętniczo-żylny zmniejsza prężność tlenu w korze nerkowej do poziomu 55-60 mm Hg, co jest wyraźnym spadkiem w porównaniu z 85-90 mm Hg w prawidłowej tętnicy nerkowej [14,15]. Prawidłowo funkcjonująca nerka wykazuje znacząco różne regionalne poziomy utlenowania tkanek z powodu ograniczonego pozakłębuszkowego przepływu krwi do rdzenia i zwiększonego zużycia tlenu związanego z zależnym od energii transportem kanalikowym substancji rozpuszczonej [15, 16]. Natlenienie rdzenia kręgowego może być tak niskie, jak 10-15 mm Hg w stanie normalnego funkcjonowania, co według niektórych sprawia, że ​​jest ono wyjątkowo podatne na ostreuszkodzenie nerekgdy nakładają się objawy nefrotoksyczne [17]. Rozpoznanie tych cech perfuzji i wysokiej częstości występowania ARVD skłoniło niektórych autorów do określenia utraty funkcji nerek poza zwężeniem jako nefropatii niedokrwiennej18, zakładając, że utrata przepływu krwi musi indukować uszkodzenie tkanek spowodowane niedotlenieniem [19].

Funkcjonalna ocena natlenienia tkanek nerek u ludzi była możliwa dopiero od czasu wprowadzenia obrazowania metodą rezonansu magnetycznego zależnego od poziomu tlenu we krwi (BOLD MRI) [20] (ryc. 1). Metoda ta zależy od właściwości paramagnetycznych odtlenionej hemoglobiny, która modyfikuje wyrównanie magnetyczne po rozerwaniu Fifielda, podczas gdy natleniona hemoglobina nie ma aktywnego momentu magnetycznego [21]. W związku z tym zmierzona szybkość ponownego wyrównania (wyrażona jako R2*) jest bezpośrednim odzwierciedleniem proporcji odtlenionej hemoglobiny w określonej krwi zawierającej woksele. Normalny poziom natlenienia w nerce zmienia się na najbardziej stromych odcinkach krzywej dysocjacji hemoglobiny, co czyni go szczególnie odpowiednim narzędziem dla tego narządu. Badania wykorzystujące BOLD MRI podkreślają potrzebę ścisłej standaryzacji związanej z przyjmowaniem sodu, stosowaniem leków moczopędnych i przyjmowaniem wody, ponieważ nawet niewielkie zmiany tych parametrów mają wymierny wpływ na lokalne poziomy odtlenienia tkanek. Odzwierciedlają one zmiany zużycia tlenu związane z transportem substancji rozpuszczonej i wody w segmentach rdzeniowych [22–24]. Zwracając szczególną uwagę na takie czynniki, obrazowanie BOLD pozwala na identyfikację zmian utlenowania kory i rdzenia nerek związanych z przewlekłymchoroba nerek[25,26], zarostowa choroba naczyń, farmakoterapia, ostre uszkodzenie nerek po wstrzyknięciu kontrastu i inne stany [27,28].

CISTANCHE POPRAWI DIALIZACJĘ NEREK/NEREK

Nasza grupa badawcza zastosowała systematyczne obrazowanie BOLD nerek u ludzi z ARVD i nadciśnieniem pierwotnym, w szczególności w celu zbadania poziomu niedokrwienia związanego z ARVD. Badania te umożliwiły również powtórne pomiary zarówno korowych, jak i rdzeniowych krwinek dla każdej nerki przy użyciu kontrastowego obrazowania CT żyły centralnej, jak opisano wcześniej [29] Wstępne badania u ludzi z nadciśnieniem pierwotnym i ARVD przeprowadzono w warunkach protokołu badań szpitalnych z ustalonym dziennym spożycie sodu i standaryzowane podawanie leków [30,31]. Ogólnyfunkcja nerkibył umiarkowanie obniżony przy górnej granicy stężenia kreatyniny w surowicy poniżej 2,5 mg/dl, częściowo z powodu asymetrycznej utraty tkanki nerkowej związanej z kompensacyjnym przerostem i hiperfiltracją w przeciwległej nerce. Spodziewaliśmy się, że towarzysze o zmniejszonej liczbie krwi powiększą wymierne uszkodzenia spowodowane niedotlenieniem, szczególnie w głębokich obszarach rdzenia kręgowego, o których wiadomo, że w normalnych warunkach mają zmniejszone utlenowanie. Nieco nieoczekiwanie badania te wykazały niezwykły zakres adaptacji z zachowanymi gradientami tlenu w nerkach po zwężeniu, pomimo znacznego zmniejszenia liczby krwinek zarówno w korze, jak i rdzeniu, mniejszej objętości miąższu nerki i zmniejszonej filtracji substancji rozpuszczonej. Zarówno pomiary utlenowania korowego, jak i rdzeniowego były dobrze zachowane, pomimo zmniejszenia liczby współtowarzyszy krwi nawet o 40 procent [31]. Częściowo odzwierciedlało to obfite rezerwy natlenienia w strukturach korowych i zmniejszone zużycie tlenu w rdzeniu, w wyniku mniejszej filtracji i transportu substancji rozpuszczonych. Dane te dostarczają fizjologicznego potwierdzenia odporności w prawidłowej ludzkiej nerce, która pozwala na stopniowy rozwój zaburzeń hemodynamicznych z zachowaną integralnością strukturalną pomimo stopniowo postępującej utraty funkcji nerek związanej z ARVD. Obserwacje te zostały potwierdzone i poszerzone o biopsje przez szyjne nerki po zwężeniu, wykazujące wybitnie nienaruszone struktury kanalikowe i kłębuszkowe, chociaż pomiary objętości kłębuszków potwierdzają zmniejszoną perfuzję [32]. Te dane badawcze dostarczają fizjologicznej podstawy do obserwacji, że wielu pacjentów z umiarkowaną ARVD można leczyć przez wiele lat ze stabilną PChN bez postępującego urazu [8, 33].

Ta zdolność adaptacyjna ma jednak ograniczenia. W miarę jak stypendyści po zwężeniu spadają do bardziej poważnych poziomów, zmniejsza się zarówno objętość nerek, jak i struktury mikronaczyniowe. Badania z wykorzystaniem obrazowania BOLD potwierdzają rozwój patologicznego niedotlenienia tkanek w korze nerkowej i rozszerzoną deoksygenację rdzenia kręgowego z krytyczną utratą krwi i wielkości miąższu nerki [34]. Gdy surowe ograniczenia obowiązują przez dłuższy czas, przywrócenie dużych naczyń krwionośnych następuje poprzez rozszerzenie wewnątrznaczyniowe i umieszczenie stentu nie przywraca struktur mikronaczyniowych i/lub GFR w badaniach eksperymentalnych [35]. Rycina 2 ilustruje ten punkt w świńskim modelu ARVD, który rozwija się powoli przez 6-12 tygodni w sposób podobny do ARVD u ludzi. Obserwacje te potwierdzają niepowodzenie w konsekwentnym przywracaniu GFR w próbach rewaskularyzacji na ludziach [8,36]. Podsumowując, dane te wskazują, że choroba makronaczyniowa i utrata perfuzji miąższu nerek ostatecznie prowadzą do rozrzedzenia struktur mikronaczyniowych w nerkach, które osłabiają czynność nerek, często nieodwracalnie.

CISTANCHE POPRAWI NIEWYDOLNOŚĆ NEREK/NEREK

Niedotlenienie tkanek i uraz zapalnyOstatnie badania podkreślają centralną rolę cytokin zapalnych i nacieku komórkowego zarówno w doświadczalnej, jak i ludzkiej chorobie nerek. Podejrzewa się, że ARVD może wiązać się z zaburzoną odpornością miejscową i komórkową jeszcze zanim wpłynie na krew nerkową [37]. W normalnych warunkach w miąższu nerki nie widać prawie żadnych możliwych do zidentyfikowania komórek T ani makrofagów. Po ostrym uszkodzeniu można zaobserwować pewien stopień naciekania makrofagów. Funkcjonalne role komórek zapalnych podlegają złożonym przesunięciom fenotypowym (opisanym jako zmiany polarności od M1 do M2), które modyfikują funkcję komórkową z fagocytarnych na naprawcze działania strukturalne, w tym tworzenie nowych mikronaczyń i regenerację kanalików [38, 39]. Mechanizmy rządzące funkcjami komórek T i makrofagów są złożone i dynamiczne, znacznie różniące się w różnych warunkach. Coraz więcej dowodów wskazuje, że przejście od ostrego uszkodzenia nerek (AKI) do przewlekłegochoroba nerek(CKD) odzwierciedla szlaki zapalne z fenotypowym ukierunkowaniem na zwłóknienie i utratę integralności struktury ubuleglomerular [38, 40]. Nasze badania na ludziach z ARVD podkreślają związek aktywnego uszkodzenia zapalnego równolegle z pogłębiającym się niedotlenieniem tkanek w nerce po zwężeniu. Badania biopsji tkankowych identyfikują naciek komórek CD68 plus w strukturach okołokłębuszkowych i kanalikowych w nerkach po zwężeniu, które nie występują w nerkach zdrowych (biopsje pobrane przy implantacji od zdrowych dawców nerki) [32]. Kiedy zwężenie postępuje do całkowitej niedrożności, zapalne nacieki aktywowanych limfocytów T i makrofagów są szeroko obecne w niedokrwionej nerce [41]. Pobranie próbki krwi żyły nerkowej z poszczególnych nerek z ARVD wykazuje wysoki poziom krążących zarówno cytokin zapalnych [42, 43], jak i proangiogennych [4]. Co ważne, względne poziomy tych markerów są ilościowo powiązane z nasileniem mierzonego niedotlenienia tkanek i utraty GFR w poszczególnych nerkach [4]. Takie pomiary wzmacniają koncepcję, że wraz z postępem okluzji mikronaczyniowej w celu zwiększenia niedotlenienia tkanek w nerkach rozwijają się poważniejsze szlaki uszkodzenia zapalnego, które są związane z utratą funkcji miąższu i żywotności.

Komórki macierzyste i drogi urazowe w nerkachRozpoznanie związku między rozrzedzeniem naczyń, szlakami zapalnymi i utratąfunkcja nerkinasuwa pytanie: „Czy modyfikacja tych szlaków może znieść rozwój przewlekłej choroby nerek w ARVD?” Wczesne badania z zastosowaniem donerkowego podawania komórek progenitorowych śródbłonka (EPC) w modelu świńskim sugerowały, że indukowana neowaskularyzacja sprzyjałaby lepszej regeneracji GFR [44]. Badania mezenchymalnych komórek zrębu/macierzystych (MSC) również wykazują cechy funkcjonalne z uwolnionymi mediatorami parakrynnymi, które sprzyjają angiogenezie w warunkach niedokrwienia [45,46]. Co godne uwagi, te MSC są również zdolne do modyfikowania komórek zapalnych na korzyść fenotypów naprawczych w pewnych warunkach [40,47,48] (Figura 3). W związku z tym te właściwości funkcjonalne MSC oferują potencjał do korzystnego kształtowania odpowiedzi wewnątrznerkowej na zmniejszone współistnienie krwi, na korzyść zarówno angiogenezy, jak i naprawczych fenotypów immunologicznych. Wstępne badania nad donerkowym podawaniem MSC w modelu świńskim potwierdziły, że można je podawać bez widocznej toksyczności i ze stymulacją angiogenezy w korze nerkowej znacznie powyżej poziomów obserwowanych przy samym przywróceniu drożności naczyń [49] (ryc. 2). Przywrócenie funkcji nerek w doświadczalnej zarostowej chorobie nerkowo-naczyniowej obserwowano również po wlewie MSC zarówno w modelu świńskim, jak i gryzoniowym [50].

Nasze badania na ludziach zostały podjęte w celu zbadania tego pytania przy użyciu autologicznych MSC pochodzących z tkanki tłuszczowej. Uzyskaliśmy autoryzację nowego eksperymentalnego leku (IND 15082) na podstawie danych dotyczących bezpieczeństwa u świń i innych modeli w celu ekspansji komórek ludzkich przy użyciu dobrych praktyk produkcyjnych w laboratorium Mayo Human Cell Therapy pod kierownictwem dr. Allena Dietza. Ekspansja komórek wykorzystywała zastrzeżone pożywki hodowlane pochodzące z płytek krwi [51], testy bezpieczeństwa i kryteria uwalniania, jak opisano wcześniej [52]. Wykorzystano komórki autologiczne, aby uniknąć możliwego uczulenia HLA (antygen ludzkich limfocytów) i/lub zniszczenia komórek związanego z niezgodnością antygenową. Liczne badania wskazują, że komórki dozowane są szeroko rozpowszechnione po podaniu dożylnym, przy czym większość z nich jest usuwana z krążenia, a duża część jest zlokalizowana w miejscach naczyń płucnych [53]. Zaprojektowaliśmy nasze badania tak, aby wymagały bezpośredniego podania dotętniczego do nerek po zwężeniu, w szczególności w celu oceny wpływu dostarczania miejscowego i oceny potencjalnej toksyczności miejscowej związanej z okluzją mikronaczyniową w przypadku jej wystąpienia. Badania te zostały zaprojektowane w celu oceny wpływu dotętniczego podania MSC zarówno na rynki toksyczności we wczesnym okresie po podaniu (co tydzień i co miesiąc), jak i na hemodynamikę i czynność nerek, gdy badano je trzy miesiące po wlewie.

Charakterystyka czynnościowa ludzkiego MSC związana z wiekiem i niedotlenieniemWykorzystanie autologicznego MSC podnosi kwestię fenotypowych i prawdopodobnie epigenetycznych różnic między osobami w zależności od wieku, płci i innych właściwości. Badania z wykorzystaniem fenotypowania mRNA wykazały, że zarówno wiek, jak i leżący u podstaw poziom czynności nerek mogą modyfikować cechy MSC [54]. Hipoksja – w szczególności niedotlenienie wstępne – modyfikuje wiele właściwości funkcjonalnych tych typów komórek. Czy niedotlenione środowiskonerkaTkanka nefropatii niedokrwiennej modyfikująca funkcjonalne cechy MSC może wpływać na ich skuteczność in vivo. Zbadaliśmy zmiany wywołane niedotlenieniem w MSC pochodzące zarówno od zdrowych dawców nerek, jak i od osób z ARVD różniących się zarówno wiekiem, jak i podstawowym poziomem czynności nerek. Dane te wykazują jakościowo podobne reakcje na hipoksję zarówno u zdrowych dawców, jak i ARVD MSC ze wzrostem szybkości wzrostu i ekspresji cytokin, chociaż początkowe poziomy ekspresji cytokin in vitro znacznie się różniły. Badania ludzkich komórek pochodzących z tkanki tłuszczowej uzyskane przed i po podaniu środków senolitycznych wskazują, że profile markerów starzenia mogą być znacząco modyfikowane [54,55]. Stopień, w jakim schematy kondycjonujące mogą modyfikować aktywność tych komórek in vivo, jest ważną kwestią, która pozostaje do pełnego zdefiniowania.

Wpływ mezenchymalnych komórek macierzystych u ludzi z nefropatią niedokrwiennąPo uzyskaniu zgody Institutional Review Board z Mayo Clinic College of Medicine, podjęto wstępne (pierwsze z udziałem ludzi) badania pacjentów z ARVD w celu oceny skutków trzech dawek MSC (1 × 105, 2,5 × 105 i 5). × 105 komórek/kg) podawanych do tętnicy nerkowej nerki po zwężeniu. Materiały i metody. Każdy pacjent został przyjęty do Jednostki Badań Klinicznych i Badań (CTRU) w St. Mary's Hospital w Rochester w stanie Minnesota. Spożycie sodu w diecie utrzymywano na poziomie 150 mEq/d dziennie. Dzień 1 obejmował pomiary krwi i moczu pod kątem wydalania sodu i GFR przez klirens jotalamianu w trzech odstępach czasu zbierania podczas nawadniania wody oraz oznaczenie mikroalbuminy w moczu, całkowitego białka i markerów uszkodzenia nerek, jak opisano wcześniej. Dzień 2 obejmował BOLD MRI przy użyciu zarówno widoku osiowego, jak i czołowego przed i po podaniu furosemidu (20 mg IV), jak opisano [9,31]. Dzień 3 obejmował pobranie próbki krwi z żył nerkowych podczas zakładania centralnego cewnika żylnego w celu określenia nerkowej krwi towarzyszącej (RBF) za pomocą wielodetektorowej tomografii komputerowej (MDCT) i pobierania próbek z żył nerkowych, które zostały zatwierdzone przez Mayo IRB. Po zakończeniu badań obrazowych do tętnicy zwężonej wprowadzono autologiczny MSC, jak pokazano na rycinie 4.

Badania obrazowania in vitroBOLD MRI oceniało natlenienie kory i rdzenia oraz funkcję kanalików. Akwizycja obrazów MR z rosnącymi czasami echa pozwala na obliczenie ich regresji z logarytmem sygnału [20], z nachyleniem (R2*=1/T2*) związanym z poziomami dezoksyhemoglobiny, a stąd krwi i zawartość tlenu w tkankach wykryta w 3T Akwizycja obrazu obejmowała trzy przekroje osiowe nad dwiema nerkami wyselekcjonowanymi za pomocą akwizycji scout (seria obrazów w trzech osiach ciała wykonywana w celu wybrania przekroju) w ciągu 15 sA gradientowej sekwencji wieloechowej uzyskanej T2*-ważone obrazy nerek na końcu -expiration.TR (czas powtórzenia) wynosił 100 ms, a TE (czas echa) wynosił od 7 do 566 ms, z krokiem 3,3 ms (łącznie 16 obrazów w ciągu 15 s ). W MDCT oceniano obustronną, pojedynczą nerkową, korową i rdzeniastą RBF, perfuzję (ml/min/g) i objętość, a także anatomię i stopień niedrożności zwężonej tętnicy naczelnej. Akwizycja obrazu obejmowała skany lokalizacyjne w celu identyfikacji poziomów tomograficznych zawierających nerki; Do badań przepływu wybrano cztery poziomy środkowe wnęki. Nerki zostały zeskanowane przy kolimacji 20×1,2 i 0-wsunięciu stołu, 0,5 s rotacji gantry i 0,36 s częściowej rekonstrukcji (jądro B36); 45 skanów (poziomy 6-mm) wykonano 4 s po wstrzyknięciu bolusa (05 /kg przy 10 ml/s, do 40 cc) iopamidolu do centralnego cewnika żylnego. Do analizy danych CT wykorzystano oprogramowanie do analizy obrazu ANALYZE* (BiodynamicImaging Resource, Mayo Clinic, Rochester, MN, USA) i MatLab. Obszary zainteresowania zostały wybrane z aorty, obustronnej kory i rdzenia w fazie naczyniowej, a krzywe atenuacji w czasie zostały przeanalizowane przy użyciu opracowanego przez nas modelu matematycznego [29. Próbki krwi z żył nerkowych i dolnej jeny Caya pobrano do probówek z EDTA podczas angiografii nerek. Cytokiny i czynniki zasiedlania mierzono za pomocą paneli Millipore Luminex dla cytokin/chemokin i czynników angiogennych [56].

Konkretną dawkę dla każdego osobnika podawano po badaniach protokołu w standaryzowanych warunkach podsumowanych na Figurze 4. Nie wiadomo, czy takie bezpośrednie podawanie prowadzi do działań niepożądanych charakteryzujących się okluzją mikronaczyniową, uszkodzeniem tkanki i/lub reakcją ogólnoustrojową. Zmiany temperatury, morfologii krwi, hemoglobiny, dehydrogenazy mleczanowej i szybkości sedymentacji obserwowano przez 12 tygodni w regularnych odstępach czasu. Po trzech miesiącach osoby te wróciły na powtórne pomiary ciśnienia krwi, przepływy krwi w nerkach w poszczególnych nerkach oraz natlenienie nerek przy użyciu BOLD MRI w standardowych warunkach jak poprzednio. Co ważne, spożycie sodu i leków utrzymywało się na poziomie identycznym jak podczas badania przed leczeniem. Opublikowano szczegóły tego protokołu oraz poszczególne pomiary [56].

Należy podkreślić, że te badania fazy I zostały przeprowadzone bez wewnątrznaczyniowego poszerzenia zwężenia dużego naczynia. Zgodnie z oczekiwaniami zwężenienerka was characterized by reduced cortical and medullary volumes and substantially reduced renal blood flows They wer also characterized by more widespread evidence of tissue hypoxia (measured as the fraction of kidney tissue with R2* levels above 30 [28) as compared with the contralateral kidneys. Several notable changes were seen after three months. In particular, the level of cortical perfusion (blood flow/cubic mL of tissue) rose from 23(1.4-2.5)to2.6 (1.6-32) ml/mi/α tissue,p=003.No changes in the measured volumes were observed,but the cortical and total renal blood flows rose 15-20% in the stenotic kidney due to increased perfusion (from 164±99 to 190±126 mL/min,p=0.007). No such changes were observed in the patients undergoing the identical protocol studies without MSC administration [56,7[. Importantly, BOLD measurements after three months demonstrated reductions in the fractional hvypoxia>30s- dla zwężonych nerek (ryc.). Interpretujemy te wyniki, aby zasugerować, że zmiany mikronaczyniowe w nerce po zwężeniu umożliwiają zwiększenie krążenia korowego przy jednoczesnym złagodzeniu niedotlenienia tkanek. Należy zauważyć, że podobne zmiany w perfuzji korowej obserwowano również w przeciwległej nerce, która nie została poddana MSCinfusion. Wzrosła perfuzja korowa, chociaż nie zaobserwowano zmian w R2*, który był już niski i odzwierciedlał minimalne jawne niedotlenienie w nerkach bez zwężenia. Zaobserwowano nieznaczny wzrost perfuzji rdzeniastej, a ogólny nerkowy przepływ krwi wzrósł w podobnym stopniu jak obserwowany w zwężonej nerce. Obserwacje te sugerują, że skutki ogólnoustrojowe, prawdopodobnie wywołane przez mediatory parakrynne i/lub przesłuch nerkowy, wpłynęły na kontralateralnąnerkajak również strona stenotyczna. Ponownie, obserwowane zmiany w przeciwległej nerce różniły się po wlewie MSC od zmian w nerkach leczonych wyłącznie terapią farmakologiczną lub założeniem stentu wewnątrznaczyniowego [57.

Wszystkie powyższe zmiany wskazywały, że donerkowe podawanie MSC było związane ze zmniejszeniem niedotlenienia tkanek, prawdopodobnie w wyniku poprawy perfuzji tkanek związanej z naprawą naczyń mikrokrążenia. Nie można ustalić, czy było to wynikiem angiogenezy nowych naczyń, czy przywrócenia drożności wcześniej zapadniętych naczyń, chociaż wzrost perfuzji nawet w nerkach przeciwstronnych z prawie normalnym przepływem krwi sprzyjałby temu pierwszemu.

Próbki krwi z każdej żyły nerkowej pobrano zarówno podczas badania początkowego, jak i trzymiesięcznego badania kontrolnego. W przypadku wielu z tych nerek poziom zwężenia biomarkerów angiogennych (angiopoetyna-2, czynniki wzrostu śródbłonka naczyniowego A. i () był podwyższony w porównaniu z nerkami bez zwężenia i spadł po ponownym pomiarze po trzech miesiącach. markery cytokin zapalnych (lipokalina neutrofilowa związana z żelatynazą (NGAL), interferon-gamma i tkankowy inhibitor metaloproteinaz 2(TIMP-2) były wyższe w nerkach po zwężeniu i ogólnie spadły, gdy pomiary powtórzono trzy miesiące po MSC napar.

Skutki kliniczne administracji MSCCzy wlew MSC w znaczący sposób zmodyfikował czynność nerek i/lub ogólnoustrojowe efekty hemodynamiczne? Pomiary temperatury, morfologii krwi, szybkości sedymentacji erytrocytów i dehydrogenazy mleczanowej w ciągu pierwszych tygodni i miesięcy nie wykazały klinicznie widocznej toksyczności związanej z infuzją dotętniczą komórek do 5 × 105 komórek/kg, często zbliżając się do 50 milionów komórek, bezpośrednio do nerki. Dołożono dużej staranności, aby zapewnić niezmienioną terapię przeciwnadciśnieniową podczas badań protokołu w tej grupie pacjentów. Ogólne skurczowe ciśnienie krwi nieznacznie spadło u pacjentów leczonych MSC (144 plus 11 do 136 plus 13 mm Hg, p=0.04), zmiana, która głównie odzwierciedlała zależny od dawki spadek SBP w kohorcie z najwyższą dawką (140 plus 12 do 128 plus 8 mm Hg, p=0.005). Podobnie, zmiany w zmierzonym GFR były niewielkie, ale wydawały się być zależne od dawki, o ile grupa z najwyższą dawką wzrosła z 57 plus 7 do 64 plus 9 ml/min, p=00,045 (Figura 6). Grupy z niższymi dawkami miały minimalne zmiany. Wystąpiło niewielkie zmniejszenie wydalania białka z moczem, ponownie najbardziej widoczne w kohorcie otrzymującej najwyższą dawkę.

Naprawa mikronaczyniowa związana z terapią MSC u ludziBadania te dostarczają wstępnych, ale istotnych danych zgodnych ze zwiększoną perfuzją mikronaczyniową związaną z podawaniem autologicznych MSC pochodzących z tkanki tłuszczowej. Obejmują one wyniki badań eksperymentalnych na ludziach zarówno na modelach świń, jak i na gryzoniach i potwierdzają potencjalną rolę terapii wspomagającej opartej na komórkach w chorobach klinicznych. Dotychczasowe badania nad allogenicznym MSC jako środkiem ochronnym przeciwko ostremu uszkodzeniu nerek (AKI) były niejednoznaczne [58,59], a badanie prospektywne w pooperacyjnym AKI zostało zakończone [60]. Nasze badania celowo koncentrowały się na wolno postępującej, długotrwałej chorobie mikronaczyniowej, wykraczającej poza ARVD dużych naczyń, o której wiadomo, że jest podatna na wywoływanie PChN. Wzmocnili oni powiązanie niedotlenienia tkanek, które rozwija się z zaawansowaną chorobą i aktywacją zarówno angiogenicznego, jak i zapalnego uszkodzenia nerek związanego z postępującą utratą GFR. Co najważniejsze, dostarczyli danych, które potwierdzają rolę MSC jako środka wspomagającego poprawę miejscowej perfuzji tkanek i zmniejszenie uszkodzeń zapalnych. Nasze dane potwierdzają, że przy wysokich dawkach te zmiany mogą nieznacznie zwiększyć filtrację kłębuszkową przy jednoczesnym zmniejszeniu ciśnienia tętniczego i wydalania białek z moczem. To, czy takie efekty można rozszerzyć na inne formy uszkodzenia nerek związane z uszkodzeniem naczyń mikrokrążenia, takie jak cukrzyca [61] i/lub stwardnienie nerek, jest ważnym zagadnieniem, które jest obecnie przedmiotem aktywnych badań [62,63]. Stany te niekoniecznie charakteryzują się podobnymi szlakami niedotlenienia tkanek, jak w przypadku ciężkiej ARVD.

ZastrzeżeniaKilka ważnych zastrzeżeń zasługuje na podkreślenie i dalsze badania. Niektóre z nich podsumowano w Tabeli 1. Nasz wybór komórek autologicznych opierał się na obawach, że wprowadzenie komórek o różnych allotypach stwarza ryzyko zniszczenia i/lub allosensytyzacji, co może pomylić interpretację wyników i/lub stanowić zagrożenie dla Pacjent. Niektórzy autorzy twierdzą, że MSC nie są immunogenne, a zatem stosunkowo chronione przed tymi obawami [63]. Z praktycznego punktu widzenia wykorzystanie komórek autologicznych jest czasochłonne w odniesieniu do zbierania, ekspansji i testowania do podawania. Cechy te ograniczają ich uwzględnienie w leczeniu związanym z ostrymi procesami. Co być może najważniejsze, komórki autologiczne są szczególnie podatne na cechy dawcy związane z wiekiem, płcią, chorobą podstawową (np. miażdżycą, cukrzycą) i dysfunkcją nerek, z których wszystkie prawdopodobnie modyfikują potencjalną skuteczność MSC [54]. Chociaż wiele właściwości MSC jest elastycznych i można je modyfikować przez warunki, w których działają, prawdopodobne jest, że zmienność międzyosobnicza będzie odgrywać dużą rolę w ich rzeczywistym oddziaływaniu klinicznym.

Wielkość zmian we krwi towarzyszącej i GFR związanych z infuzją MSC w tych badaniach była niewielka. Efekt kliniczny dla każdej osoby zależy w dużej mierze od podstawowego stopnia dysfunkcji nerek i stopnia całej czynnościnerkama to wpływ na masę. Badania rewaskularyzacji nerek zidentyfikowały szereg zaobserwowanych zmian, które obejmują pewną poprawę w porównaniu z pewnym pogorszeniem GFR po manipulacji naczyniowej. Chociaż zmiany te są złożone, dalsze pogorszenie GFR z jakiegokolwiek powodu wiąże się ze spadkiem odległego rokowania nerkowego i przeżycia [10]. Nie wiadomo, czy niewielkie zmiany w GFR, BP i/lub białku moczu obserwowane w opisanych tu korzystnych odpowiedziach przekładają się na zmianę rokowania.

Dalsze prace będą zależeć od określenia najskuteczniejszej dawki MSC, dróg podania i śledzenia komórek. Możliwe, że w celu utrzymania integralności naczyń mikrokrążenia konieczne będzie wielokrotne dawkowanie, ponieważ trwałość tych efektów nie została jeszcze ustalona. Wśród najważniejszych elementów będzie integracja terapii komórkowej z innymi manewrami terapeutycznymi. W przypadku ARVD istotna będzie ocena roli MSC jako uzupełnienia innych interwencji, takich jak rewaskularyzacja tętnic nerkowych, wprowadzenie cytokin naczyniogennych i/lub ochrona mitochondrialna. Niektórzy autorzy proponują wprowadzenie cytokin angiogennych (takich jak czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) i/lub czynniki wzrostu hepatocytów) do krążenia nerkowego, których działanie na mikrokrążenie nasila się, gdy jest utrzymywane w miejscu za pomocą strukturalnego rusztowania biopolimerowego [64,65]. Obie te ostatnie interwencje mają wstępne dane wspierające alternatywne ścieżki przywracania struktur mikronaczyniowych i integralności funkcjonalnej w określonych warunkach [66, 67].

Streszczenie

Podsumowując, badania te wykazują rozrzedzenie mikronaczyniowe jako główny mechanizm związany z postępującym uszkodzeniem u człowiekanerkazwiązane z ARVD. Identyfikują granice adaptacji do obniżonej krwi i przejścia do jawnego niedotlenienia tkanek związanego z uszkodzeniem zapalnym. Nasze badania wykazują, że donerkowa infuzja autologicznych MSC pochodzących z tkanki tłuszczowej jest w stanie zwiększyć perfuzję tkanek i krewnych bez usuwania zwężenia dużych naczyń, co jest zgodne z przywróceniem pewnego stopnia funkcji mikrokrążenia. Zmiany te były związane ze zmniejszeniem biomarkerów stanu zapalnego w żyłach nerkowych i zależnymi od dawki przyrostami filtracji kłębuszkowej po trzech miesiącach. Uważamy, że terapia komórkowa prawdopodobnie będzie ważnym środkiem wspomagającym przywracanie integralności mikrokrążenia zarówno w ARVD, jak i innych chorobach nerek związanych zarówno z rozrzedzeniem naczyń, jak i uszkodzeniem zapalnym.