Kmeňová bunková terapia u konských flexorových šliach

Kontaktovať autora

Zranenia koní a regeneratívnej medicíny SDFT

Poranenia povrchovej digitálnej flexorovej šľachy (SDFT) sú významným pôvodom krívania a zníženého atleticizmu v atletickom priemysle koní, s popísanou prevalenciou 8 až 43% u plnokrvných dostihových koní (Dowling, 2000). Dôvodom je vysoká prevalencia týchto zranení, predĺžená doba zotavenia a vysoká miera recidívy. Zranenia SDFT sa pomaly hoja, pričom 20-60% zranených dostihových koní sa vracia k plnej atletickej schopnosti, ale až 80% zranených dostihových koní podľahne opätovnému zraneniu (Dowling, 2000). Táto tendencia pomaly sa hojiť a konštrukcia mechanicky menšej extracelulárnej matrice je pravdepodobne spôsobená skutočnosťou, že šľachy sú minimálne vaskularizované, vykazujú bunky so zníženým mitotickým účinkom a v tkanivách existuje len málo progenitorových buniek. Nedávne výskumy mezenchymálnych kmeňových buniek (MSC) naznačujú potenciálny vývoj využívania regeneratívnej medicíny ako potenciálnej novej liečby poranení SDFT.

Poranenia povrchovej digitálnej flexorovej šľachy (SDFT) sú významným pôvodom krívania a zníženého atleticizmu v atletickom priemysle koní, s popísanou prevalenciou 8 až 43% u plnokrvných dostihových koní.

Štruktúra šliach na koňoch

Šľachy sa skladajú väčšinou z vody (~ 70%); zvyšných 30% obsahuje kolagén a matricu neobsahujúcu kolagén. V normálnych flexorových šľachách je kolagén typu I najbežnejší. Existujú aj typy II, III, IV a V, aj keď v menších množstvách na konkrétnych pozíciách v rámci predpínacej šnúry. Typ II sa môže nachádzať v kostných úponoch a oblastiach, kde šľacha mení smery tak, aby zakrývala kostnú projekciu, a je navrhnutá tak, aby odolala kompresii a napätiu. Typy III, IV a V sa nachádzajú iba v suterénnych membránach a endotendóne. Kolagénové molekuly sú usporiadané do mikrofibríl, subfibríl a fibríl a ďalej sa delia na fascikuly, ktoré sa voľne delia endotenónovou septou, a zostávajúca matrica je tvorená tenocytmi a glykoproteínmi. Bunkové typy I, II a III boli rozpoznávané v rámci fascí konských šliach. Rozdelenie týchto buniek sa líši vekom a môže byť väčšinou spojené so syntézou extracelulárnej matrice. V normálnych SDFT bolo nájdených niekoľko glykozaminoglykánov, vrátane chondroitinsulfátu, keratan sulfátu, dermatansulfátu, heparínu, heparinsulfátu a kyseliny hyalurónovej. Proteoglykándecorín, fibromodulín a biglykán sa vyskytujú v celom SDFT a ovplyvňujú funkcie tenocytov, fibrilogenézu kolagénu a rozmerové usporiadanie vlákien. Toto ovplyvňuje silu šľachy. Proteoglykány tiež potenciálne zohrávajú úlohu pri ovplyvňovaní rastových faktorov v kolagénovej matrici.

Šľachy sa skladajú väčšinou z vody (~ 70%); zvyšných 30% obsahuje kolagén a matricu neobsahujúcu kolagén.

Časté poranenia koňa

Prirodzene sa vyskytujúce poškodenia šliach sú opísané ako „fibrilárne strečing, skĺznutie a trhanie, nasledované fibrilolýzou“, ktorá je spojená s „uvoľňovaním enzýmov z poškodených fibroblastov a zápalových buniek“ (Dowling, 2000). Tam sa začína proces hojenia, po ktorom nasledujú prelínajúce sa fázy zápalu, proliferácie, prestavby a dozrievania. Kolagén typu III je prvý, ktorý sa integroval do miesta poranenia a tvoril medzibankové priečne väzby, ktoré prepožičiavajú skorú pevnosť a stabilitu v mieste poranenia. Potom sa čoskoro vyvinú zvýšené množstvá kolagénu typu IV a typu V. Po týchto akútnych fázach sa najzreteľnejšie objavia kolagénové vlákna typu I a voľné kolagénové vlákna typu I a typu III sa objavia v trocha menších množstvách až do asi 6 mesiacov po zranení. Následne opäť dominujú kolagénové vlákna typu I, čo svedčí o nepretržitej remodelovaní a normalizácii liečivého tkaniva. Abnormálne vysoké hladiny kolagénu typu III a absencia akejkoľvek priamej zostavy sa môžu vyskytnúť až do štrnástich mesiacov po zranení. Vo vláknitom tkanive jaziev sa predpokladá, že abnormálne usporiadanie a zloženie matrice, ktorá má ešte horšiu biomechaniku v porovnaní s priemerným tkanivom šľachy, a znížená rýchlosť hojenia sú príčinou zvýšenej rýchlosti opätovného poškodenia SDFT. Pre viac informácií o šliach na koňoch a bežných zraneniach šliach (s výnimkou poranení kolenami) odporúčam odkázať na Howell Equine Handbook of Tendon and Ligament Zranenia.

Prirodzene sa vyskytujúce poranenia šliach sa opisujú ako „fibrilárne strečing, kĺzanie a trhanie, nasledované fibrilolýzou“, ktoré je spojené s „uvoľňovaním enzýmov z poškodených fibroblastov a zápalových buniek“.

Aktuálne možnosti liečby v koňskej medicíne

Existuje niekoľko v súčasnosti akceptovaných možností liečby zranení SDFT. Tieto možnosti liečby možno rozdeliť do fyzických, farmakologických a chirurgických terapií. Fyzikálna terapia existuje vo forme námrazy, vodoliečby za studena, bandáže tlaku a odpočinku a boli považované za základný kameň v počiatočných fázach liečby zranenia SDFT, aby sa znížil zápal a znížili šance na ďalšie poškodenie. Fyzikálna terapia sa často používa v spojení s drogovými terapiami. Režimy liekovej terapie bežne zahŕňajú protizápalové látky, hyaluronát sodný, polysulfátované glykozaminoglykány a beta-aminoproprionitril fumarát. Medzi korektívne chirurgické možnosti v súčasnosti patrí doplnková ligotómová väzba, štiepenie perkutánnej šľachy, syntetické implantáty šľachy a kontrairritácia. Medzi ďalšie, menej študované možnosti liečby patrí terapeutický ultrazvuk s nízkou intenzitou, nízkofrekvenčná infračervená laserová terapia a terapia elektromagnetickým poľom. Výsledky týchto liečebných postupov boli rôzne, pretože existujú iba preukázateľné údaje o tom, že ktorákoľvek z vyššie uvedených možností liečby má trvalo spoľahlivé alebo dlhodobé prínosy. Je to pravdepodobne čiastočne kvôli veľkej rozmanitosti liečebných techník a preferencií medzi veterinármi a majiteľmi.

Fyzikálna terapia existuje vo forme námrazy, vodoliečby za studena, bandáže tlaku a odpočinku a boli považované za základný kameň v počiatočných fázach liečby zranenia SDFT, aby sa znížil zápal a znížili šance na ďalšie poškodenie.

Liečba mezenchymálnymi kmeňovými bunkami (MSC) v medicíne koní

Mezenchymálne kmeňové bunky sú nemhemopopietické multiponentné kmeňové bunky, ktoré sú významné na použitie pri liečbe ortopedických poranení koní. Kmeňové bunky sa kategorizujú ako embryonálne alebo dospelé bunky, v závislosti od úrovne vývoja ich darcu. Na účely tejto štúdie sa pozornosť sústredí na bunky dospelých. Dospelé kmeňové bunky sú obyčajne populáciou buniek nachádzajúcich sa v každom type tkaniva a pomáhajú zaistiť správnu formu orgánov v priebehu bežných procesov bunkovej premeny. Tieto kmeňové bunky majú tiež schopnosť diferencovať sa na iné typy buniek z rôznych tkanivových pôvodov podľa potreby, čo sa nazýva plasticita buniek. Použitie MSC na regeneráciu tkanív bolo prvýkrát propagované na základe tejto myšlienky plasticity buniek; poškodené tkanivá by boli priamo stimulované injekciou MSC, bunky by vyplnili miesto poranenia, diferencovali sa na vhodný typ buniek pre toto tkanivo a začala by regenerácia. Neskôr sa zistilo, že tieto bunky by tiež nepriamo stimulovali regeneráciu produkciou bioaktívnych trofických a imunomodulačných faktorov.

Tukové tkanivo a kostná dreň sú dva najbežnejšie zdroje MSC používané v medicíne koní, hoci zdroje ako periférna krv a pupočníková krv získavajú na popularite, pretože sú menej invazívne. V porovnaní s ľudskými MSC nie sú v súčasnosti dostupné žiadne štandardy charakterizácie pre MSC živočíšneho pôvodu. Rôzne spoločnosti preto používajú rôzne metódy na charakterizáciu MSC zvierat, čo sťažuje porovnávanie výskumných zistení a klinických výsledkov terapií MSC používaných u koní. Zatiaľ čo MSC zvierat sa dajú klasifikovať podľa ich schopnosti priľnúť k plastu a rozlíšiť, ich povrchová expresia antigénu ešte stále nie je ľahko identifikovateľná. Táto obmedzená dostupnosť špecifických protilátok vo veterinárnom lekárstve obmedzuje možnosti skutočnej imunofenotypizácie MSC.

Výsledky zo súčasných štúdií MSC

V roku 2003 bolo prvýkrát definované použitie MSC na použitie pri liečbe poranení šliach koní, pričom bolo publikovaných iba päť výskumných článkov (Van de Walle, 2016). Po tejto udalosti sa používanie MSC v regeneratívnej medicíne koní prudko zvýšilo, pričom touto metódou sa teraz liečia tisíce koní. Účinnosť terapií MSC koní je však stále trochu neistá, pretože vhodné kontrolné skupiny sa vždy nepoužívajú a spolu s kmeňovými bunkami sa často používajú aj iné biologické faktory. Napriek tomu predchádzajúci výskum preukázal pozitívny vzťah medzi terapiou mezenchymálnymi kmeňovými bunkami a zdravou regeneráciou šľachy pri poraneniach SDFT, pričom niektoré preukázali zníženú mieru opätovného zranenia (Badial, 2013; Carvalho, 2011; Godwin, 2013; Guercio, 2015; Smith, 2003).

Štúdia z roku 2013 využívala podobné metódy ako táto štúdia. V tejto predchádzajúcej štúdii boli lézie indukované pomocou injekcie kolagenázového gélu v metakarpálnej oblasti SDFT ôsmich koní zmiešaných plemien. Kone v liečenej skupine sa liečili interlesionálnou injekciou mezenchymálnych kmeňových buniek odvodených z tukového tkaniva suspendovaného v koncentráte doštičiek. Po 16 týždňoch liečby sa uskutočnili biopsie na histopatologické, imunohistochemické analýzy a analýzy génovej expresie. Výsledky tejto štúdie preukázali, že použitie mezenchymálnych kmeňových buniek a koncentrátu doštičiek zabránilo progresii lézií šliach, malo za následok lepšie usporiadanie buniek a zmiernenie zápalu v porovnaní s kontrolnou skupinou. (Badial, 2013)

Štúdia deviatich koní v roku 2014 s existujúcimi zraneniami SDFT zaznamenala dôkazy o reparatívnych tkanivových procesoch po liečbe po použití mezenchymálnych kmeňových buniek odvodených z tukov ako metódy liečby (Guercio, 2014). V dvojročnej štúdii 2012 s 141 klientskymi dostihovými koňmi s už existujúcimi zraneniami sa využívali kmeňové bunky pochádzajúce z kostnej drene skôr ako bunky získané z tukov, ale nepozorovali sa žiadne nepriaznivé účinky liečby; pozorovalo sa však významné zníženie miery opätovného zranenia u dostihových koní (Godwin, 2012).

Aj keď sa všetky tieto predchádzajúce štúdie pokúsili pozorovať vzťah medzi poraneniami SDFT a mezenchymálnymi kmeňovými bunkami, v tomto výskume existuje veľa mätúcich faktorov a mnoho zjavných medzier. Niektoré štúdie nevyužili dostatočné množstvo predmetov na preukázanie presvedčivých dôkazov, iné využili širokú škálu plemien, vekov, pohlaví a atletických disciplín. Iní používajú rôzny počet kmeňových buniek a intervaly liečby. Asi najväčším mätúcim faktorom je to, že väčšina týchto štúdií využívala kone s už existujúcimi zraneniami, ktoré spôsobovali veľké rozdiely vo veľkosti zranení, závažnosti, trvaní atď. A nedokázali určiť, či tieto faktory mali vzťah k výsledkom. Použitím väčšej skupiny koní, vek, pohlavie, plemeno a disciplína, vopred stanovený počet kmeňových buniek, špecifické zranenie, liečebný plán a interval liečby a snahou o nadviazanie vzťahov medzi týmito faktormi a výsledkami, nové štúdie by sa mali usilovať o zníženie mätúcich faktorov a získať presvedčivejšie dôkazy. Od tejto doby je potrebný ďalší výskum na skúmanie účinkov liečby kmeňovými bunkami na koňoch.

Kvíz zranení SDFT a MSC

zobraziť štatistiky kvízov

Referencie

Badial, P., Deffune, E., Borges, A., Carvalho, A., Yamada, A., Álvarez, L., Garcia Alves, A. (2013). Liečba konskej tendonitídy koní pomocou mezenchymálnych kmeňových buniek a koncentrátov doštičiek: randomizovaná kontrolovaná štúdia. Stem Cell Research & Therapy, 4 (4), 1-13. DOI: 10.1186 / scrt236

Crovace, A., Lacitignola, L., Rossi, G., Francioso, E. (2009). Histologické a imunohistochemické hodnotenie autológnych kultivovaných mezenchymálnych kmeňových buniek kostnej drene a mononukleovaných buniek kostnej drene pri tendinitíde vyvolanej kolagenázou povrchovej digitálnej flexorovej šľachy koní. Veterinary Medicine International, 2010, 1-10. doi: 10, 4061 / 2010/25097

Dowling, BA, Dart, AJ, Hodgson, DR a Smith, RKW (2000), povrchová digitálna flexorová tendonitída u koňa. Equine Veterinary Journal, 32: 369 - 378. doi: 10, 2746 / 042516400777591138

Godwin, EE, Young, NJ, Dudhia, J., Beamish, IC a Smith, RKW (2012). Implantácia mezenchymálnych kmeňových buniek pochádzajúcich z kostnej drene demonštruje zlepšený výsledok u koní s nadmerným poškodením povrchovej digitálnej flexorovej šľachy. Equine Veterinary Journal, 44 (1): 25–32. doi: 10, 1111 / j.2042-3306.2011.00363.x

Guercio, A., Di Marco, P., Casella, S., Russotto, L., Puglisi, F., Majolino, C., Piccione, G. (2015). Mezenchymálne kmeňové bunky pochádzajúce z podkožnej tukovej plazmy a plazmy bohatej na doštičky používané u atletických koní s krívaním povrchovej digitálnej flexorovej šľachy. Journal Of Equine Veterinary Science, 35 (1), 19-26. doi: 10, 1016 / j.jevs.2014.10.006

Richardson LE, Dudhia J., Clegg PD, Smith, R. (2007). Kmeňové bunky vo veterinárnej medicíne - pokusy o regeneráciu konskej šľachy po poranení. Trends in Biotechnology, 25 (9), 409-16.

Van de Walle, G., De Schauwer, C., Fortier, L. (2016). Liečba mezenchymálnymi kmeňovými bunkami. Klinická imunológia koní ( ^1. vydanie) John Wiley & Sons, Inc. Zdroj: https://lmunet.illiad.oclc.org/illiad/TNF/illiad.dll?Action=10&Form=75&Value=25484