В основе развития цирроза печени лежит процесс фиброгенеза, который запускается воспалительной реакцией в ответ на повреждение ткани печени и регулируется звездчатыми клетками печени (ЗКП). В настоящее время возможности терапии цирроза печени ограничены, в связи с чем существует острая необходимость разработки новых стратегий лечения патологических процессов в печени.

Перспективность применения клеточной терапии обусловлена широким спектром биологических свойств мезенхимальных стволовых клеток (МСК): выраженный иммуномодулирующий и противовоспалительный эффект, миграция в очаг повреждения, активация регенерации остаточных гепатоцитов, способность к дифференцировке в гепатоциты и замещение поврежденных клеток функционально активными, индукция апоптоза ЗКП.

Цель исследования - определение механизмов антифиброгенного действия МСК при экспериментальном циррозе печени (ЭЦП) для последующей разработки клеточных технологий профилактики цирроза и рака печени.

В результате исследований адаптирована модель ЭЦП у лабораторных крыс (n=19), вызванная путем лигирования общего желчного протока и приводящая к формированию вторичного билиарного цирроза. Клеточная терапия МСК проведена 12 животным с ЭЦП на различных стадиях процесса; проанализированы морфометрические, биохимические, патоморфологические и молекулярно-биологические показатели фиброгенеза до и после лечения. Для клеточной терапии обоснованы тип вводимых клеток - аутологичные МСК, а также количество клеток (4 х 10⁶/ кг) и способ введения - в воротную вену, что приводило к их миграции и накоплению в ткани печени через 1 сут после инфузии.

Предложена экономически обоснованная модификация метода выделения и культивирования звездчатых клеток из печени лабораторных крыс. Охарактеризованы морфофункциональные свойства ЗКП в норме и при патологии, а также продемонстрирован более интенсивный рост и пролиферация ЗКП, выделенных из печени крыс с ЭЦП. Отработана методика совместного культивирования ЗКП с МСК костного мозга и показано, что кокультуры ЗКП и МСК в соотношениях 1:1 и 1:10 характеризовались высокой жизнеспособностью и являлись функционально состоятельными.

Определена продукция биологически активных факторов - интерферона γ (INFγ) и трансформирующего ростового фактора β 1 (TGF-β₁) в культурах МСК и клеток печени при ЭЦП. Показано, что конститутивная продукция IFN_γ в супернатантах культур МСК регистрировалась в очень низких концентрациях (0,0-9,4 пг/мл), в то время как синтез TGF-β₁ характеризовался высоким уровнем (190,0-1000,0 пг/мл), что отражает функциональную предрасположенность МСК к иммунорегуляторному действию при определенном тканевом микроокружении. В отличие от монокультур в кокультурах клеток печени с МСК регистрировался синтез IFNγ, что может свидетельствовать о роли гепатоцитов в регуляции воспалительной реакции в печеночной дольке при воздействии МСК у крыс с ЭЦП. Выявлена повышенная продукция TGF-β₁ культурами ЗКП от крыс с ЭЦП (p<0,05). Добавление МСК как в кокультуры с клетками печени, так и прижизненное введение МСК в воротную вену крыс за 2 недели до выведения из эксперимента приводило к повышению продукции TGF-β₁ (для кокультур с ЗКП в 1,7-2,9 раза, для кокультур с гепатоцитами в 2,1-2,3 раза). Таким образом, в кокультурах МСК и ЗКП наблюдается статистически значимое увеличение продукции TGFβ₁ и снижение уровня IFNγ, сопряженные с морфологическими изменениями в ткани печени, характеризующими уменьшение выраженности фиброза и восстановление поврежденной ткани. Полученные данные позволяют предположить, что TGFβ₁ проявляет не только профиброгенные, но и иммуномодулирующие свойства, которые реализуются посредством ингибирования синтеза провоспалительных цитокинов, способствующих развитию и прогрессированию фиброза.

В условиях формирования ЭЦП у крыс регистрировалось повышение экспрессии генов маркеров как депонирования (Col1A1 и Col3A1), так и резорбции компонентов внеклеточного матрикса (MMP-2, MMP-9 и TIMP-1) по отношению к группе сравнения (p<0,05). Показано, что введение МСК крысам с ЭЦП приводило к снижению экспрессии mRNA коллагена Col3A1, и наблюдалась стимуляция системы резорбции коллагена по увеличению соотношения экспрессии mRNA MМР-9/TIMP-1. Установленная роль МСК в снижении экспрессии Col3A1 позволяет рассматривать возможность терапевтического воздействия МСК на ЗКП.

Помимо того, что инфузия МСК экспериментальным животным приводила к статистически значимому снижению экспрессии TGF-β₁ и TGF-β₃, соотношение уровней экспрессии этих генов после клеточной терапии также уменьшалось, что может являться следствием МСК-опосредованного иммуномодулирования цитокинового баланса и избирательного ингибирования профиброгенного TGF-β₁ с сохранением уровня иммунорегуляторного TGF-β₃. Установлена отрицательная взаимосвязь между экспрессией TGF-β₃ в культурах МСК и TGF-β₁ в ткани печени экспериментальных животных после клеточной терапии (R=-0,54; р<0,05), что может являться следствием иммуномодулирующего действия TGF-β₃, синтезируемого МСК, в качестве ключевого противовоспалительного цитокина. Наряду с этим показана регенерация печеночной ткани, что характеризовалось стимуляцией пролиферации желчных протоков. Таким образом, охарактеризован эффект МСК по ремоделированию цирроза печени за счет резорбции коллагена и показан антифиброгенный профиль МСК на молекулярно-биологическом уровне.

Установление влияния МСК на процессы воспаления и фиброгенеза в печени на культурах клеток и животных моделях позволит в дальнейшем обоснованно использовать клеточную терапию, воздействуя на про- и антифиброгенные механизмы, предотвращая накопление фиброзной ткани в печени и развитие цирроза и рака печени, а также продлевая клиническую компенсацию сформированного цирроза печени.