Еще не так давно жировая ткань (ЖТ) считалась простой инертной разновидностью соединительной ткани, основной функцией которой является накопление и производство энергии. Однако ЖТ используется организмом человека для выполнения целого ряда и других важных задач. К ним относятся защита органов от перегрева или переохлаждения, выполнение функции подушки для них, эндокринная функция и выработка широкого спектра биологически активных веществ. В современном представлении ЖТ – один из крупнейших в организме эндокринных органов, содержащий различные типы клеток и имеющий множество потенциальных применений в регенеративной медицине.
Наиболее распространенной формой ЖТ у млекопитающих (обычно называемой «жиром») является белая жировая ткань, которая может быть обнаружена в различных местах по всему телу. Основные скопления ЖТ классифицируются в зависимости от их анатомического расположения на подкожные и висцеральные. У человека висцеральный жир расположен в брюшной полости, соответствующей сальниковому и брыжеечному отделам. Подкожная ЖТ, как следует из названия, расположена под кожей и обычно составляет 80% или более от общей массы жира у человека, концентрируясь в области живота или ягодично-бедренных зонах. В дополнение к основным жировым отложениям, более мелкие скопления жировых клеток локализуются в других местах, таких как мышцы, грудь, костный мозг, орбиты, лицо, суставы, стопы и дерма.
Основным клеточным элементом белой ЖТ являются зрелые адипоциты – округлые клетки, содержащие одну крупную жировую каплю, занимающую более 90% объема клетки. Ядро и другие органеллы смещены к периферии. Адипоциты синтезируют и выделяют многочисленные ферменты, факторы роста, цитокины и гормоны, которые участвуют в общем энергетическом гомеостазе. Многие из факторов, влияющих на адипогенез, также участвуют в различных процессах в организме, включая липидный гомеостаз и модуляцию воспалительных реакций. Недавние исследования показали, что многие факторы, секретируемые адипоцитами (адипоцитокины, адипокиназы), являются провоспалительными медиаторами и участвуют в модуляции целого ряда физиологических реакций, включая контроль аппетита и энергетического баланса, липидный обмен, гомеостаз глюкозы, воспаление, ангиогенез, гемостаз (регуляцию свертываемости крови) и кровяное давление.
Стромально-васкулярная фракция – СВФ
На зрелые адипоциты приходится около 80-90% объема ЖТ и лишь одна четвертая часть ее «клеточности»; остальная часть состоит из преадипоцитов, фибробластов, мезенхимальных стволовых клеток (МСК), зрелых эндотелиальных клеток и их предшественников, перицитов, макрофагов, Т-клеток и др., заключенных в соединительнотканный матрикс. Ферментативное или механическое расщепление ЖТ с последующим центрифугированием приводит к образованию гетерогенной клеточной популяции, именуемой стромально-васкулярной фракцией (СВФ). По имеющимся литературным данным СВФ содержит 15-30% стромальных клеток, 10-20% эндотелиальных клеток, 10-15% лимфоцитов, 10-15% гранулоцитов, 5-15% моноцитов, 3-5% перицитов и <0,1% стволовых клеток и клеток-предшественников.
Использование СВФ в регенеративной медицине являет собой новый перспективный подход с потенциальным применением в широком спектре медицинских дисциплин. Обладая мощным регенерирующим, иммуномодулирующим и противовоспалительным действием, СВФ продемонстрировала многообещающие результаты в ортопедии, кардиологии, пластической и реконструктивной хирургии и многих других областях. Результаты экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о благоприятном профиле безопасности терапии СВФ и подтверждают потенциал СВФ как универсального терапевтического инструмента, хотя для полной реализации его возможностей и внедрения полученных результатов в рутинную клиническую практику необходимы дальнейшие исследования.
Стволовые клетки жировой ткани – СК-ЖТ
Впервые СК-ЖТ были выделены и охарактеризованы в 2001 г. в результате культивирования СВФ, полученной путем ферментативной обработки жировой ткани. СК-ЖТ не являются однородной клеточной популяцией, и хотя многие исследователи пытались идентифицировать специфический маркер (маркеры), который бы точно характеризовал их, единого мнения на этот счет пока нет. Наиболее типичные поверхностные маркеры СК-ЖТ, включая CD13+/CD29+/CD44+/CD73+/CD90+/CD105+ и CD31‐/CD45‐/CD235a‐, были определены в 2013 году Международным обществом по клеточной терапии (ISCT). Примечательно, но значительная часть свежевыделенных СК-ЖТ (до 80%) несет на своей поверхности антиген CD34, чем принципиально отличается от МСК костного мозга (МСК-КМ) или МСК ткани пупочного канатика. Стоит, однако, отметить, что фенотип СК-ЖТ в процессе культивирования является динамичным – некоторые маркеры экспрессируются de novo, в то время как другие утрачиваются. Например, уровень CD34 достигает своего пика в СК-ЖТ ранних пассажей, тогда как в течение последующего периода культивирования его экспрессия снижается или исчезает вовсе.
По морфологии и основным функциональным параметрам СК-ЖТ очень близки к МСК из других взрослых источников, например, костного мозга. Не удивительно, что в литературе равноправно встречаются оба определения – СК-ЖТ и МСК-ЖТ. Но есть и отличия, позволяющие отдать предпочтение в качестве источника клеток именно жировой ткани. Так, МСК в составе аспирата костного мозга (МСК-КМ), составляют всего 0,001-0,01% от всех ядросодержащих клеток. Таким образом, получение достаточного для терапии количества МСК из костного мозга представляет собой сложную задачу. И наоборот, количество МСК-ЖТ, которое может быть получено из 1 г жировой ткани (примерно 5000 клеток/г), почти в 500 раз больше, чем у эквивалентного количества костного мозга. Кроме того, МСК-ЖТ демонстрируют более высокую скорость размножения, чем их костномозговые аналоги. Что касается иммуномодулирующих эффектов, то СК-ЖТ превосходят другие типы МСК, включая МСК-КМ, в подавлении пролиферации Т-клеток и дифференцировки моноцитов, ингибировании активации и выработки иммуноглобулинов В-клетками.
В экспериментальных условиях СК-ЖТ обладают способностью к разнонаправленной дифференцировке, сходной с МСК из других источников, т.е. могут созревать в клетки энтодермального, мезодермального и эктодермального происхождения. В дополнение к наиболее распространенным адипоцитарным, хондроцитарным и остеобластным направлениям, СК-ЖТ могут также в определенных условиях преобразовываться в эпителиальные и эндотелиальные клетки, клетки печени и нервные клетки. Подобная мультипотентность делает СК-ЖТ многообещающим инструментом для регенерации тканей.
Однако потенциал СК-ЖТ не ограничивается лишь возможной заменой клеток. СК-ЖТ обладают паракринной активностью и выделяют широкий спектр биологически активных молекул, таких как цитокины, антиоксидантные факторы, хемокины и факторы роста. Паракринный механизм играет решающую роль в различных терапевтических эффектах, включая стимуляцию ангиогенеза, подавление апоптоза и участие в иммунорегуляции. Васкуляризация новообразованных тканей призвана обеспечивать достаточное количество питательных веществ и кислорода, а также транспортировать отходы и возможные продукты распада. Следовательно, ангиогенные процессы жизненно необходимы для выживания регенерированной ткани. Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), трансформирующий фактор роста‐β (TGF‐β), тромбоцитарный фактор роста (PDGF), ангиогенин (ANG) и другие ангиогенные цитокины, секретируемые СК-ЖТ, могут синергически стимулировать ангиогенез и способствовать регенерации тканей. Кроме того, СК-ЖТ оказывают антиапоптотическое действие посредством секреции инсулиноподобного фактора роста‐1 (IGF‐1) и экзосом, защищая как поврежденные, так и вновь регенерированные ткани. Иммунорегуляция – еще один механизм, благодаря которому СК-ЖТ проявляют терапевтический потенциал. В поврежденных тканях, как правило, присутствует воспаление, без которого невозможно начало и завершение процесса восстановления. Однако чрезмерное воспаление ухудшает регенерацию. СК-ЖТ могут ослаблять чрезмерное воспаление и регулировать иммунную систему посредством прямого межклеточного контакта или непрямой паракринной активности, тем самым способствуя физиологической регенерации.
Помимо растворимых биологически активных молекул, в реализации паракринной активности различных типов клеток, включая СК-ЖТ, немаловажную роль играют так называемые внеклеточные везикулы (ВВ) – экзосомы и микровезикулы – мелкие (от 30-150 до 1000 нм, соответственно), округлой формы структуры, окруженные мембраной и содержащие внутри различные биологически активные белки, липиды и нуклеиновые кислоты. ВВ играют решающую роль в обеспечении межклеточной коммуникации, транспортируя сигнальные молекулы от донорских клеток к клеткам-реципиентам и влияя на их биологические функции. Помимо этого, ВВ способны с током крови «путешествовать» на значительные расстояния и преодолевать существующие барьеры, что делает их многообещающей стратегией бесклеточной терапии различных заболеваний.
В последние годы целый ряд клинических исследований СК-ЖТ/МСК-ЖТ был организован в отношении различных состояний, включая артрит и дефекты хрящевой ткани, COVID-19 и респираторные заболевания, расстройства центральной нервной системы, ишемическую болезнь сердца и инфаркт миокарда, состояния, связанные с сахарным диабетом (диабетическая стопа и трофические язвы), стрессовое недержание мочи, эректильную дисфункцию и т.д.. По данным clinicaltrials.gov на начало 2025 года было зарегистрировано более 500 протоколов, половина из которых активна или уже завершена; опубликованные отчеты о безопасности и эффективности доступны примерно для 40 исследований.
Клеточные технологии в эстетической медицине
Аутологичная пересадка жира (autologous fat transfer, AFT), липофилинг или липомоделирование, включают в себя забор ЖТ у пациента и повторное введение ее под кожу для увеличения или восстановления объема. Абсолютная биосовместимость, возможность восстановления естественных форм и долговечность достигнутых результатов, которые не могут быть воспроизведены с использованием других наполнителей, делают аутологичную ЖТ идеальным наполнителем. Данная манипуляция может применяться как в реконструктивных, так и в косметических целях. Первая документально подтвержденная пересадка ЖТ в косметических целях была проведена Черни (Czerny) в 1895 году для устранения тканевого дефекта после мастэктомии. С тех пор она широко используется для омоложения лица, коррекции формы груди и увеличения ягодиц.
В зависимости от размера трансплантируемых жировых частиц полученная в результате липосакции ЖТ может использоваться в различных формах – макро-, микро- и наножир (macro-, micro- and nanofat), причем для каждой из них существуют свои клинические цели, адаптированные к конкретным методам применения. При пересадке «макрожира» используются частицы размером более 2,4 мм, что делает его идеальным для существенного увеличения объема в таких областях, как грудь и ягодицы. Использование «микрожира» оптимизировано для увеличения объема более чувствительных участков, таких как лоб, веки и кисти рук. Меньший размер частиц не только снижает риски осложнений, связанные с более крупными частицами жира, но и облегчает процесс инъекции, что делает его подходящим для детального и локального улучшения. «Наножир» – это относительно новая технология жировой пластики, которая вызвала значительный интерес в области регенеративной медицины, эстетических исследований и трансляционных технологий. Она включает в себя извлечение у пациента аутологичного жира, который затем преобразуется в суспензию, состоящую из мелких жировых частиц диаметром менее 0,1 мм и содержащую высокие концентрации стволовых клеток и факторов роста. В настоящее время наножир используется в основном в косметических целях, в частности для омоложения и улучшения внешнего вида кожи, особенно лица. На самом деле, он имеет более широкое применение – его можно использовать для лечения тонких линий, морщин, шрамов от угревой сыпи, поврежденной солнцем кожи, заживления рубцов, а также для лечения облысения.
Одной из важных задач липофиллинга является повышение выживаемости имплантированной ЖТ, особенно в отношении сохранения достигнутого объема. По имеющимся литературным данным через 1 год может сохраниться только 50-60% введенного объема ткани, что требует проведения повторных операций. Причина – апоптоз и некроз адипоцитов в результате ишемии/гипоксии, т.е. недостатка в поступлении к трансплантированной ткани кислорода и питательных веществ, необходимых для ее нормального функционирования. По сравнению с адипоцитами, клетки СВФ более устойчивы к ишемии и гипоксии, а их добавление в трансплантированную ЖТ могло бы повысить васкуляризацию и выживаемость трансплантата и способствовать улучшению общих результатов. Подобное обогащение жировых трансплантатов СК-ЖТ, в том числе, в виде СВФ, является многообещающим методом регенеративной медицины, хотя его эффективность требует дальнейшего изучения.
В 2006 году Матсумото (Matsumoto) и соавт. впервые сообщили о методе, получившем название клеточно‐ассистированный (или клеточно-усиленный) липотрансфер (cell-assisted lipotransfer, CAL). Исследователи объединили аспирированный жир с СК-ЖТ для создания богатых стволовыми клетками жировых трансплантатов и пересадили их иммунодефицитным мышам. В результате, по сравнению с обычным липофиллингом, CAL показал значительно более высокую выживаемость трансплантированного жира за счет усиленного ангиогенеза.
Через два года после открытия CAL, Йошимура (Yoshimura) и соавт. впервые применили эту методику на пациентах и подтвердили, что CAL на основе СВФ эффективен при операциях по увеличении груди. За этим последовали многочисленные клинические испытания CAL, однако и по сей день терапевтическая эффективность CAL в пластической хирургии все еще остается предметом дискуссий. Оказалось, что на эффективность процедуры влияют многие факторы, такие как возраст пациента, клеточный состав и объем СВФ, методика выделения СК-ЖТ, процесс операции по трансплантации жира, навыки хирурга и особенности кровоснабжения реципиентного участка. Тем не менее, большинство исследований свидетельствует о преимуществах CAL перед традиционным липотрансфером – добавление СВФ или СК-ЖТ значительно (иногда вдвое) повышает выживаемость аутологичных жировых трансплантатов через 1-2 года после операции.
Заключение и перспективы
СК-ЖТ представляют собой перспективный инструмент для использования в регенеративной медицине. Хотя механизмы, лежащие в основе их терапевтических эффектов, выяснены еще не полностью, многочисленные исследования на животных и клинические испытания подтверждают потенциал СК-ЖТ при заживлении ран, регенерации костей, восстановления скелетных мышц, сухожилий, хрящей, болезнях сердца и нервной системы, в косметологии и эстетической хирургии. Однако внедрение новых методов лечения, основанных на применении СК-ЖТ, в клинику, по‐прежнему сталкивается с определенными трудностями. Отсутствие стандартных процедур выделения и культивирования СК-ЖТ приводит к различному качеству клеток, что затрудняет сравнение результатов, полученных в ходе различных исследований, и увеличивает неопределенность в их клинической эффективности.
Будущее СК-ЖТ только начинается. Последние достижения в области 3D‐биопечати способствуют разработке органоидов и систем «орган на чипе», которые имитируют архитектуру человеческих органов и их функциональные возможности. В будущем терапия на основе СК-ЖТ может стать более тканеспецифичной – в зависимости от типа и степени повреждения органа исследователи смогут получать наиболее подходящие субпопуляции клеток или повышать их терапевтический потенциал путем клеточной или генной инженерии.
Необходимость длительного хранения СК-ЖТ является еще одним препятствием для широкого клинического применения продуктов на их основе. По имеющимся литературным данным и СВФ и выделенные из нее СК-ЖТ/МСК-ЖТ в криогенных условиях сохраняют жизнеспособность и способность к дифференцировке, сравнимую со свежими образцами. Сегодня уже никого не удивляет возможность долгосрочного хранения клеток пуповинной крови или МСК пупочного канатика, которая стала обычным делом благодаря внедрению стандартных процедур. Аналогичным образом, стандартизированный процесс криоконсервирования необходим для создания банков СК-ЖТ/МСК-ЖТ, что значительно облегчит последующее клиническое применение этого бесценного биологического материала.
Литература:
Васильев В.С., Мантурова Н.Е., Васильев С.А., Терюшкова Ж.И. Биологическая характеристика жировой ткани. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2019;(2):33‑42. https://doi.org/10.17116/plast.hirurgia201902133.
Гатиатулина Е.Р., Мантурова Н.Е., Димов Г.П., Васильев В.С., Терюшкова Ж.И. Стромально-васкулярная фракция жировой ткани: механизм действия, перспективы и риски местного применения. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2019;(2):43‑48. https://doi.org/10.17116/plast.hirurgia201902143.
Еремин И.И., Васильев В.С., Гурба М.А., Брико А.Н., Котенко К.В. Методы выделения стромально-васкулярной фракции жировой ткани. Литературный обзор. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2023;(4‑2):68‑75. https://doi.org/10.17116/plast.hirurgia202304268.
Орлова Ю.М., Устюгов А.Ю., Зорина А.И., Зорин В.Л., Поспелов А.Л., Мантурова Н.Е. Клеточные препараты из жировой ткани. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2019;(3):62‑69.
https://doi.org/10.17116/plast.hirurgia201903162 .
Зикиряходжаев А.Д., Ермощенкова М.В., Сергеева Н.С., Сарибекян Э.К., Ueberreiter K. Липофилинг. Исторические аспекты и перспективы развития. Онкология. Журнал им. П.А. Герцена. 2015;4(4):75‑79. https://doi.org/10.17116/onkolog20154475-79.
Uguten M, van der Sluis N, Vriend L, Coert JH, Harmsen MC, van der Lei B, van Dongen JA. Comparing mechanical and enzymatic isolation procedures to isolate adipose-derived stromal vascular fraction: A systematic review. Wound Repair Regen. 2024 Nov-Dec;32(6):1008-1021. doi: 10.1111/wrr.13228.
Qin Y, Ge G, Yang P, Wang L, Qiao Y, Pan G, Yang H, Bai J, Cui W, Geng D. An Update on adipose-derived stem cells for regenerative Medicine: Where challenge meets opportunity. Adv Sci (Weinh). 2023 Jul;10(20):e2207334. doi: 10.1002/advs.202207334.
Goncharov EN, Koval OA, Igorevich EI, Encarnacion Ramirez MJ, Nurmukhametov R, Valentinovich KK, Montemurro N. Analyzing the clinical potential of stromal vascular fraction: A comprehensive literature review. Medicina (Kaunas). 2024 Jan 27;60(2):221. doi: 10.3390/medicina60020221.
Kostecka A, Kalamon N, Skoniecka A, Koczkowska M, Skowron PM, Piotrowski A, Pikuła M. Adipose-derived mesenchymal stromal cells in clinical trials: Insights from single-cell studies. Life Sci. 2024 Aug 15;351:122761. doi: 10.1016/j.lfs.2024.122761.
Zhou B, Chen Q, Zhang Q, Tian W, Chen T, Liu Z. Therapeutic potential of adipose-derived stem cell extracellular vesicles: from inflammation regulation to tissue repair. Stem Cell Res Ther. 2024 Aug 7;15(1):249. doi: 10.1186/s13287-024-03863-5.
Meretsky CR, Polychronis A, Schiuma AT. A comparative analysis of the advances in stem cell therapy in plastic surgery: A systematic review of current applications and future directions. Cureus. 2024 Aug 17;16(8):e67067. doi: 10.7759/cureus.67067.
Ansari Lari S, Zumot MS, Nemrish S, Fredericks S. Role of mesenchymal cells in enhancing cosmetic outcomes for autologous augmented fat transfers for facial rejuvenation and reconstructive surgery. Front Med (Lausanne). 2024 Nov 14;11:1466939. doi: 10.3389/fmed.2024.1466939.