Βλαστικά κύτταρα ομφαλοπλακουντιακού αίματος και ιστού ομφάλιου λώρου για την αντιμετώπιση καρδιακών παθήσεων

Η δυνατότητα διαφοροποίησης των βλαστικών κυττάρων σε εξειδικευμένα κύτταρα –πχ. αιμοποιητικά, νευρικά, μυοκαρδίου , τα καθιστά πολλά υποσχόμενα στην αναγεννητική ιατρική για την ανάπλαση ιστών και οργάνων. Ειδικότερα, η διαφοροποίηση τους σε κύτταρα μυοκαρδίου για την αντιμετώπιση καρδιακών νοσημάτων και δυσπλασιών, αποτελεί αντικείμενο εντατικής έρευνας.

Γράφει η
Δρ. Αναστασία Σιδέρη 
Βιολόγος-Βιοχημικός
Σύμβουλος Γονέων Stem-Health Hellas

Την τελευταία δεκαετία το ενδιαφέρον έχει στραφεί από τα αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα μυελού των οστών ή περιφερικού αίματος στα αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα ομφαλοπλακουντιακού (ΟΠ) αίματος  και στα βλαστικά κύτταρα ιστού ομφαλίου λώρου (μεσεγχυματικά), δεδομένου ότι η ικανότητα των βλαστικών κυττάρων να πολλαπλασιάζονται και να διαφοροποιούνται μειώνεται ανάλογα με την ηλικία του δότη. Περαιτέρω πλεονεκτήματά του ομφαλοπλακουντιακού υλικού είναι  η ανώδυνη και χωρίς επιπλοκές συλλογή και η άμεση διαθεσιμότητά του.

Η μειωμένη ικανότητα αναγέννησης καρδιακού ιστού έπειτα από καρδιακή προσβολή, συχνά οδηγεί σε καρδιακή ανεπάρκεια. Η αυτόλογη ενδοκαρδιακή έγχυση αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων μυελού των οστών έχει αποδειχθεί αποτελεσματική για τη θεραπεία ασθενών με χρόνια μετεμφραγματική ισχαιμία1. Στα μειονεκτήματα αυτής της προσέγγισης περιλαμβάνονται: η επεμβατική διαδικασία για την απομόνωση του μυελού των οστών, η ανάγκη για καρδιακό καθετηριασμό, και η εξάρτηση από ένα πληθυσμό βλαστικών κυττάρων που πιθανόν να είναι γηρασμένα, αν και αυτό δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Υπάρχουν επίσης  δημοσιεύσεις που αφορούν σε επιτυχείς προσπάθειες θεραπείας του μυοκαρδίου έπειτα από έμφραγμα, κυρίως σε ποντικούς, χρησιμοποιώντας CD34+ κύτταρα (αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα ΟΠ αίματος και μεσεγχυματικά κύτταρα από τον ιστό του ομφαλίου λώρου.

Πρόσφατα ανακοινώθηκε η περίπτωση θεραπείας ενός ασθενούς με καρδιοπάθεια, ο οποίος έπειτα από ενδοφλέβια χορήγηση αλλογενών μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων πλακούντα και αιμοποιητικών CD34+ βλαστικών κυττάρων ΟΠ αίματος, παρουσίασε σημαντική κλινική βελτίωση2. Η προσέγγιση αυτή έχει υποβληθεί σε κλινικές δοκιμές 1ης και 2ης φάσεως και έχει αποδειχθεί ασφαλής, αλλά δεν εφαρμόζεται ευρέως κλινικά. Εξίσου επιτυχή είναι και τα αποτελέσματα συγκαλλιέργειας αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ΟΠ αίματος ή μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων ιστού ομφαλίου λώρου με κύτταρα μυοκαρδίου υπό κατάλληλες συνθήκες.

Στα πλαίσια δημιουργίας καρδιακών μυϊκών κυττάρων in vitro, ανθρώπινα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα ιστού ομφαλίου λώρου καλλιεργήθηκαν μαζί με καρδιακά κύτταρα εμβρύου ποντικού3. Την πέμπτη ημέρα  της συγκαλλιέργειας, περίπου το ήμισυ των βλαστικών κυττάρων παρουσίασαν ρυθμική και συγχρονισμένη συστολή, γεγονός που υποδηλώνει ηλεκτρική  επικοινωνία μεταξύ τους.

Σε  άλλη μελέτη, περιγράφεται η εμφύτευση ανθρώπινων αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ΟΠ αίματος (scHUCB) στο τοίχωμα μυοκαρδίου εμβρύων κότας4. Τα scHUCB κύτταρα χαρακτηρίστηκαν ως προς τη γονιδιακή έκφραση πριν από τη μεταμόσχευση και διαπιστώθηκε ότι εκφράζουν γονίδια πρόδρομων καρδιακών κυττάρων και δείκτες μη διαφοροποιημένων κυττάρων. Κατόπιν εμφυτεύσεως σε καρδιές κοτόπουλων, τα scHUCB κύτταρα δεν απορρίφθηκαν από τον ξενιστή, αλλά επιβίωσαν και μετανάστευσαν διαμέσου του τοιχώματος του μυοκαρδίου. Τρεις ημέρες μετά τη μεταμόσχευση διαπιστώθηκε η ύπαρξη κυττάρων με μορφολογικά γνωρίσματα  κυττάρων του μυοκαρδίου. ΄Έπειτα από τραυματισμό στο καρδιακό τοίχωμα και για 12 ώρες, τα scHUCB κύτταρα προσελκύονταν στην αντίστοιχη περιοχή του μυοκαρδίου για την επούλωση των κατεστραμμένων καρδιακών κυττάρων – αυτή η χρονική περίοδος ήταν αρκετή ώστε να επουλωθεί το κατεστραμμένο καρδιακό τοίχωμα. Το ποσοστό διαφοροποίησης των scHUCB κυττάρων σε κύτταρα του μυοκαρδίου κατόπιν εμφυτεύσεως σε τραυματισμένες καρδιές δεν ήταν σημαντικά αυξημένο συγκριτικά με το αντίστοιχο της εμφύτευσης σε υγιείς καρδιές. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα προκλινικών μελετών δείχνουν ότι τα διαφοροποιημένα βλαστικά κύτταρα  ΟΠ αίματος και μεσεγχυματικά ιστού ομφαλίου λώρου, μεταναστεύουν σε μυοκάρδιο που έχει υποστεί έμφραγμα, εγκαθίστανται και εκφράζουν πρωτεΐνες που παίζουν σημαντικό ρόλο στην αγγειογένεση και ανανέωση του καρδιακού ιστού, περιορίζοντας συγχρόνως την έκφραση άλλων παραγόντων που σχετίζονται με φλεγμονή και απόπτωση των κυττάρων του μυοκαρδίου2. Ειδικά για μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα ιστού ομφαλίου λώρου, έχει παρατηρηθεί ότι παράγοντες που εκκρίνονται σε ισχαιμικό ιστό επάγουν τη διαφοροποίησή τους σε κύτταρα που προσομοιάζουν με καρδιομυοκύτταρα in vitro και in vivo5,6.

Η αυτόλογη χρήση βλαστικών κυττάρων ΟΠ αίματος για παιδιά που έχουν διαγνωστεί προγενετικά με συγγενή καρδιακή ανωμαλία, τα οποία ενδέχεται να χρειαστούν αντικατάσταση καρδιακών βαλβίδων στα πρώτα  χρόνια της ζωής τους, αποτελεί αντικείμενο έρευνας τα τελευταία χρόνια και αναμένεται να είναι εφικτή στο προσεχές μέλλον7. Οι καρδιακές ανωμαλίες, οι πιο συνήθεις συγγενείς ανωμαλίες που παρατηρούνται κατά την κύηση, είναι υπεύθυνες για το μεγαλύτερο ποσοστό θανάτων σε βρέφη μέχρι ενός έτους8. Οφείλονται σε ατελή ή μη φυσιολογική ανάπτυξη των καρδιακών βαλβίδων κατά τις πρώτες εβδομάδες της κυήσεως, η οποία δεν συμβαδίζει με την ανάπτυξη του παιδιού. Στη βιβλιογραφία αναφέρονται μελέτες στις οποίες αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα ΟΠ αίματος καλλιεργήθηκαν σε ειδικά ικριώματα για τη δημιουργία λειτουργικών καρδιακών βαλβίδων με μεθόδους μηχανικής ιστών9. Τα αποτελέσματα προκλινικών ερευνών ήταν εξίσου ενθαρρυντικά10.

Σε  αντίστοιχη μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν επιτυχώς κρυοσυντηρημένα επί 12 εβδομάδες βλαστικά κύτταρα τμήματος ιστού ομφαλίου λώρου, τα οποία αφού αποψύχθηκαν, καλλιεργήθηκαν και χαρακτηρίστηκαν ιστολογικά, τοποθετήθηκαν σε ειδικά ικριώματα για τη δημιουργία καρδιακών βαλβίδων11. ΄Επειτα από 7 ημέρες επώαση σε ειδικό βιοαντιδραστήρα κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες, σχηματίστηκαν λειτουργικές καρδιακές βαλβίδες, υποδεικνύοντας το όφελος της αυτόλογης φύλαξης.

Είναι συνεπώς σαφές ότι το ομφαλοπλακουντιακό αίμα και ο ιστός ομφαλίου λώρου μπορούν να αποτελέσουν ελπίδα σωτηρίας για άτομα με καρδιακά προβλήματα.

Βιβλιογραφία

1. Charwat et al. Role of adult bone marrow stem cells in the repair of ischemic myocardium: current state of the art. Exp Hematol 2008, 36 : 672-680.
2.Ichim et al. Placenetal mesenchymal and cord blood stem cell therapy for dilated cardiomyopathy. Reprod Biomed Online 2008, 16: 898-905.
3.Nishiyama et al. (2007) The significant cardiomyogenic potential of human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells in vitro. Stem Cells 2007, 25:2017-24.
4. Torre-P?rez et al. (2008) Migration and differentiation of human umbilical cord stem cells after heart injury in chicken embryos. Stem Cells Dev 2008, 18: 27-36.
5. Chang et al. Impact of myocardial infarct proteins and oscillating pressure on the differentiation of mesenchymal stem cells: effect of acute myocardial infarction on stem cell differentiation. Stem Cells 2008, 26: 1901-12.
6. Henning et al. Human cord blood mononuclear cells decrease cytokines and inflammatory cells in acute myocardial infarction. Stem Cells Dev 2008, 17: 1207-19.
7. Waters R. Cord blood stem cells may help repair baby’s heart defects. http://www.bloomberg.org
8. U.S. National Library of Medicine and National Institute of Health, Medline Plus: Congenital Heart Disease Page, 2008.
 9. American Heart Association Press Release, 2008.
10. Schmidt et al. (2004) Umbilical cord blood-derived endothelial progenitor cells for tissue engineering of vascular grafts. Ann Thorac Surgery 2004, 78: 2094-8.
11. Sodian et al. (2006) Tissue engineering of autologous human heart valves using cryopreserved vascular umbilical cord cells. Ann Thorac Surgery 2006, 81: 2207-2216.

Σεπτέμβριος 2009