Кератопластика высокого риска с применением кондиционированных сред мезенхимальных стволовых клеток в эксперименте

Цель: в эксперименте оценить динамику и интенсивность прорастания сосудов в роговице донора при кератопластике на фоне предсуществующего неоангиогенеза при применении кондиционированной среды мезенхимальных стволовых клеток (КС-МСК).

Материалы и методы. Объектом исследования явились 15 кроликов (10 кроликов-реципиентов, 5 кроликов-доноров) породы серая шиншилла весом 2,5–3,2 кг. Эксперименты выполнялись в два этапа. На первом этапе 10 животным по отработанной ранее методике формировали термический ожог периферической зоны роговицы с захватом лимбальной зоны на левом глазу, правый глаз оставался интактным. Сквозная кератопластика проводилась по стандартной технологии на 15 сутки десяти экспериментальным животным. На втором этапе формировались опытная и контрольная группа по 5 кроликов (5 глаз) в каждой. В послеоперационном периоде в опытной группе в качестве лечения применяли инстилляции КС-МСК с 1-х по 30-е сутки четырехкратно. Кроликам-реципиентам контрольной группы проводилось лечение путем закапывания антибиотиков (Офтаквикс) и кератопротекторов (Корнерегель) трехкратно в течение 30 дней. Методы исследования включали биомикроскопию, фоторегистрацию переднего отрезка глаза, исследование на приборе Pentacam AXL, гистологическое исследование. Сроки наблюдения составили 1, 3, 7, 14, 30-е сутки.

Результаты. Клинические результаты послеоперационного лечения, а также заключение гистологического исследования показали наличие антиангиогенного эффекта КС-МСК. Отсутствие выраженной васкуляризации донорской роговицы, ослабление воспалительного процесса, а также формирование рубца на 30-й день в послеоперационном периоде в основной группе подтвердили эффективность КС-МСК. В контрольной группе с седьмых суток развивалась болезнь трансплантата.

Заключение. Полученные в ходе настоящей работы результаты представляются многообещающими. Применение раствора КС-МСК продемонстрировало достаточно выраженную эффективность по сравнению со стандартной медикаментозной терапией в послеоперационном периоде после сквозной кератопластики высокого риска у экспериментальных животных, проведенной на модели постожогового неоваскулярного бельма роговицы.

1. Kaplan AT, Yalcin SO, Günaydın NT, Kaymak NZ, Gün RD. Ocular‑periocular burns in a tertiary hospital: Epidemiologic characteristics. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2023;76:208–215. doi: 10.1016/j.bjps.2022.10.049.

2. Raman M, Ijaz S, Baljit D. The management of Eyelid Burns. Survey of ophthalmology. 2009;54(3):356–371. doi: 10.1016/j.survophthal.2009.02.009.

3. Пятышина ОВ, Шалаева ЕЮ, Костив ВЯ. Частота и исходы ожоговой травмы органа зрения. Современные технологии в офтальмологии. 2022;2:254–259. doi: 10.25276/2312‑4911‑2022‑2‑254‑259.

4. Inoue K, Amano S, Oshika T, Tsuru T. Risk factors for corneal graft failure and rejection in penetrating keratoplasty. Acta Ophthalmol Scand. 2001;79(3):251–255. doi: 10.1034/j.1600‑0420.2001.790308.x.

5. Ситник ГВ. Особенности фармакотерапии после фемтокератопластики у больных с кератоконусом. Современные технологии в офтальмологии. 2014;4:65.

6. Niederkorn JY. Corneal transplantation and immune privilege. Int Rev Immunol. 2013;32(1):57–67. doi: 10.3109/08830185.2012.737877.

7. Chang JH, Gabison EE, Kato T, Azar DT. Corneal neovascularization. Curr Opin Ophthalmol. 2001;12(4):242–249. doi: 10.1097/00055735‑200108000‑00002.

8. Azar DT. Corneal angiogenic privilege: angiogenic and antiangiogenic factors in corneal avascularity, vasculogenesis, and wound healing (an American Ophthalmological Society thesis). Trans Am Ophthalmol Soc. 2006;104:264–302.

9. Stevenson W, Cheng SF, Dastjerdi MH, Ferrari G, Dana R. Corneal neovascularization and the utility of topical VEGF inhibition: ranibizumab (Lucentis) vs bevacizumab (Avastin). Ocul Surf. 2012;10:67–83. doi: 10.1016/j.jtos.2012.01.005.

10. Abdelfattah NS, Amgad M, Zayed AA, Hussein H, El‑Baky NA. Molecular underpinnings of corneal angiogenesis: advances over the past decade. International Journal of Ophthalmology. 2016;9:768–779. doi: 10.18240/ijo.2016.05.24.

11. Al‑Debasi T, Al‑Bekairy A, Al‑Katheri A, Al‑Harbi S, Mansour M. Topical versus subconjunctival anti‑vascular endothelial growth factor therapy (Bevacizumab, Ranibizumab and Aflibercept) for treatment of corneal neovascularization. Saudi Journal of Ophthalmology. 2017;31:99–105. doi: 10.1016/j.sjopt.2017.02.008.

12. Johnson KE, Wilgus TA. Vascular Endothelial Growth Factor and Angiogenesis in the Regulation of Cutaneous Wound Repair. Adv Wound Care (New Rochelle). 2014;3:647–661. doi: 10.1089/wound.2013.0517.

13. Mizia‑Malarz A, Sobol G, Wos H. Proangiogenic factors: vascular‑endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor‑‑the characteristics and function. Przegl Lek. 2008;65:353–357.

14. Niu G, Chen X. Vascular endothelial growth factor as an anti‑angiogenic target for cancer therapy. Curr Drug Targets. 2010;11:1000–1017. doi: 10.2174/138945010791591395.

15. Voiculescu OB, Voinea LM, Alexandrescu C. Corneal neovascularization and biological therapy. Journal of Medicine and Life. 2015;8:444–448.

16. Le Blanc K, Tammik C, Rosendahl K, Zetterberg E, Ringdén O. HLA expression and immunologic properties of differentiated and undifferentiated mesenchymal stem cells. Exp Hematol. 2003;31(10):890–896. doi: 10.1016/s0301‑472x(03)00110‑3.

17. Ryan JM, Barry FP, Murphy JM, Mahon BP. Mesenchymal stem cells avoid allogeneic rejection. J Inflamm (Lond). 2005;2:8. doi: 10.1186/1476‑9255‑2‑8.

18. Yao L, Bai H. Review: mesenchymal stem cells and corneal reconstruction. Mol Vis. 2013;19:2237–2243.

19. Ma Y, Xu Y, Xiao Z, Yang W, Zhang C, Song E, Du Y, Li L. Reconstruction of chemically burned rat corneal surface by bone marrow‑derived human mesenchymal stem cells. Stem Cells. 2006;24(2):315–321. doi: 10.1634/stemcells.2005‑0046.

20. Bhujel B, Oh SH, Kim CM, Yoon YJ, Kim YJ, Chung HS, Ye EA, Lee H, Kim JY. Mesenchymal Stem Cells and Exosomes: A Novel Therapeutic Approach for Corneal Diseases. Int J Mol Sci. 2023;24(13):10917. doi: 10.3390/ijms241310917.

21. Кодунов АМ, Темнов АА, Терещенко АВ, Трифаненкова ИГ, Склифас АН, Шацких АВ. Механизмы влияния кондиционированной среды культивированных стволовых клеток на развитие патологического ангиогенеза роговицы глаза в эксперименте. Патогенез. 2022;19(4):41–52. doi: 10.25557/23100435.2021.04.41‑52.

22. Кодунов АМ, Терещенко АВ, Трифаненкова ИГ, Темнов АА, Склифас АН, Ерохина ЕВ, Демьянченко СК, Шацких АВ. Влияние раствора пептидов на процессы ангиогенеза роговицы крыс в эксперименте. Саратовский научномедицинский журнал. 2021;17(2):314–318.

23. Ботин АС, Онищенко НА, Темнов АА. Композиция для стимулирования роста и регенерации клеток, а также способы ее получения. Патент RU 2341270 10.07.2008.

24. Niederkorn JY. High‑risk corneal allografts and why they lose their immune privilege. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2010;10:493–497. doi: 10.1097/ACI.0b013e32833dfa11.

25. Chang JH, Garg NK, Lunde E, Han KY, Jain S, Azar DT. Corneal neovascularization: an anti‑VEGF therapy review. Surv Ophthalmol. 2012;57:415–429. doi: 10.1016/j.survophthal.2012.01.007.

26. Cursiefen C, Chen L, Borges LP, Jackson D, Cao J, Radziejewski C, D;Amore PA. Dana MR, Wiegand SJ, Streilein JW. VEGF‑A stimulates lymphangiogenesis and hemangiogenesis in inflammatory neovascularization via macrophage recruitment. J Clin Invest. 2004;113:1040–1050. doi: 10.1172/JCI20465.

27. Cursiefen C, Chen L, Dana MR, Streilein JW. Corneal lymphangiogenesis: evidence, mechanisms, and implications for corneal transplant immunology. Cornea. 2003;22:273–281.

28. Wang J, Chen Z, Sun M, Xu H, Gao Y, Liu J, Li M. Characterization and therapeutic applications of mesenchymal stem cells for regenerative medicine. Tissue and Cell. 2020;64:101330. doi: 10.1016/j.tice.2020.101330.

29. Nieto‑Nicolau N, Martín‑Antonio B, Müller‑Sánchez C, Casaroli‑Marano RP. In vitro potential of human mesenchymal stem cells for corneal epithelial regeneration. Regen Med. 2020;15(3):1409–1426. doi: 10.2217/rme‑2019‑0067.

30. Salih M, Shaharuddin B, Abdelrazeg S. A concise review on mesenchymal stem cells for tissue engineering with a perspective on ocular surface regeneration. Curr Stem Cell Res Ther. 2020;15(3):211–218. doi: 10.2174/1574888X15666200129145251.

31. Wang W, Li S, Xu L, Jiang M, Li X, Zhang Y, Tighe S, Zhu Y, Li G. Differential gene expression between limbal niche progenitors and bone marrow derived mesenchymal stem cells. Int J Med Sci 2020;17(4):549–557. doi: 10.7150/ijms.40881.

32. Zhang L, Coulson‑Thomas VJ, Ferreira TG, Kao WW. Mesenchymal stem cells for treating ocular surface diseases. BMC Ophthalmol. 2015;15:155. doi: 10.1186/s12886‑015‑0138‑4.

33. Di G, Du X, Qi X, Zhao X, Duan H, Li S, Xie L, Zhou Q. Mesenchymal Stem Cells Promote Diabetic Corneal Epithelial Wound Healing Through TSG‑6‑Dependent Stem Cell Activation and Macrophage Switch. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017;58(10):4344–4354. doi: 10.1167/iovs.17‑21506.

34. Holan V, Trosan P, Cejka C, Javorkova E, Zajicova A, Hermankova B, Chudickova M, Cejkova J. A Comparative Study of the Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem Cells and Limbal Epithelial Stem Cells for Ocular Surface Reconstruction. Stem Cells Transl Med. 2015;4(9):1052–1063. doi: 10.5966/sctm.2015‑0039.

35. Pınarlı FA, Okten G, Beden U, Fışgın T, Kefeli M, Kara N, Duru F, Tomak L. Keratinocyte growth factor‑2 and autologous serum potentiate the regenerative effect of mesenchymal stem cells in cornea damage in rats. Int J Ophthalmol. 2014;7(2):211–219. doi: 10.3980/j.issn.2222‑3959.2014.02.05.

36. Rohaina CM, Then KY, Ng AM, Halim WA, Zahidin AZ, Saim A, Idrus RB. Reconstruction of limbal stem cell deficient corneal surface with induced human bone marrow mesenchymal stem cells on amniotic membrane. Transl Res. 2014;163(3):200–210. doi: 10.1016/j.trsl.2013.11.004.

37. Sánchez‑Abarca LI, Hernández‑Galilea E, Lorenzo R, Herrero C, Velasco A, Carrancio S, Caballero-Velázquez T, Rodríguez‑Barbosa JI, Parrilla M, Del Cañizo C, San Miguel J, Aijón J, Pérez‑Simón JA. Human bone marrow stromal cells differentiate into corneal tissue and prevent ocular graft‑versus‑host disease in mice. Cell Transplant. 2015;24(12):2423–2433. doi: 10.3727/096368915X687480.

38. Trosan P, Javorkova E, Zajicova A, Hajkova M, Hermankova B, Kossl J, Krulova M, Holan V. The Supportive Role of Insulin‑Like Growth Factor‑I in the Differentiation of Murine Mesenchymal Stem Cells into Corneal‑Like Cells. Stem Cells Dev. 2016;25(11):874–881. doi: 10.1089/scd.2016.0030.

39. Oh JY, Ko JH, Kim MK, Wee WR. Effects of mesenchymal stem/stromal cells on cultures of corneal epithelial progenitor cells with ethanol injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014;55:7628–7635. doi: 10.1167/iovs.14‑15424.