Medical Radiology and radiation safety Medical Radiology and radiation safety Медицинская радиология и радиационная безопасность 1024-6177 2618-9615 15711 10.12737/25028 Радиационная биология Radiation biology Радиационная биология Transplantion of autologous cells of stromal vascular fraction of adipose tissue in severe local radiation injuries of skin caused by x-ray Трансплантация аутологичных клеток стромально-васкулярной фракции жировой ткани при тяжелых местных лучевых поражениях кожи, вызванных действием рентгеновского излучения Бушманов А. Ю. Bushmanov A. Yu.

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Самойлов А. С. Samoylov A. S.

доктор медицинских наук;

doctor of medical sciences;

 Добрынина О. А. Dobrynina O. А. Лырщикова А. В. Lyrshchikova A. В. Дешевой Ю. Б. Deshevoy Yu. Б. Насонова Т. А. Nasonova T. А. Лебедев В. Г. Lebedev V. Г. Мороз Б. Б. Moroz B. B. Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России Москва Россия A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA Moscow Russian Federation 26 02 2017 26 02 2017 62 1 5 11 https://naukaru.ru/en/nauka/article/15711/view

Цель: Исследование эффективности применения аутологичных клеток стромально-васкулярной фракции жировой ткани при тяжелых местных радиационных поражениях кожи у крыс после воздействия рентгеновского излучения. Материал и методы: Крыс породы Wistar массой 200–230 г подвергали локальному воздействию рентгеновского излучения в подвздошно- поясничной области спины на установке ЛНК-268 (РАП 100-10) в дозе 110 Гр (напряжение на трубке 30 кВ, ток 6,1 мА, фильтр Al толщиной 0,1 мм), при мощности дозы 17,34 Гр/мин. Площадь поля облучения составляла 8,2–8,5 см2. Трансплантацию аутологичных клеток стромально- васкулярной фракции (СВКФ) жировой ткани проводили однократно на 21-е или на 35-е сут после облучения. Выделение СВКФ осуществляли посредством ферментативной обработки жировой ткани. Суспензию СВКФ вводили подкожно в дозе 1×106 клеток вокруг лучевой язвы. Тяжесть лучевого поражения кожи и эффекты клеточной терапии оценивали в динамике по клиническим проявлениям, с помощью планиметрии и патоморфологических методов. Результаты: Установлено, что к 17–25-м сут после облучения на коже крыс образовывались лучевые язвы. В контрольной группе животных язвы сохранялись в течение всего периода наблюдения, более 3 мес. Через 83 и 90 сут после облучения площадь язв составляла 1,87±0,35 см2 и 1,52±0,24 см2 соответственно. У животных опытной группы при трансплантации аутологичных клеток стромально-васкулярной фракции жировой ткани отмечалось достоверное уменьшение площади язв по сравнению с контрольными животными. У 80 % крыс, которым вводили СВКФ на 21-е сут после облучения, к 90-м сут после воздействия радиации происходило полное заживление язв с образованием атрофического рубца на месте лучевых поражений. Данные клинических и планиметрических наблюдений коррелировали с результатами гистоморфометрии. Заключение: Трансплантация СВКФ жировой ткани способствует ускорению заживления лучевых язв после локального рентгеновского облучения в эксперименте, что указывает на перспективность использования клеточных продуктов, выделенных из жировой ткани, для терапии тяжелых местных лучевых поражений.

Purpose: To investigate the effectiveness of autologous cells of stromal vascular fraction of adipose tissue in severe local radiation skin injuries after the exposure of rats to X-rays. Material and methods: Experiments were performed on Wistar rats, weighing 200–230 g. Rats were exposed locally in iliolumbar region using X-ray machine LNC-268 (RAP 100-10) at a dose of 110 Gy (30 kV tube voltage, current 6.1 mA, thick Al filter 0.1 mm), dose rate: 17.34 Gy/min. Area of the irradiation field was 8.2–8.5 cm2. Transplantation of autologous cells of stromal vascular fraction (SVFC) of adipose tissue was carried out on 21st or 35th days after irradiation. SVFC isolation was performed by means of enzymatic treatment of adipose tissue. SVFC suspension was administered subcutaneously at a dose of 1×106 cells per injection around the radiation ulcers.The severity of radiation damage to the skin and the effects of cellular therapy were evaluated in the dynamics of clinical manifestations, with the help of plane geometry and pathomorphometry. Results: It was found that by the 17–25th day after irradiation radiation ulcers were formedon rat skin. In the control group of animalsulcers persisted throughout the observation period of more than 3 months. The area of ulcers was 1,87 ± 0,35 cm2 and 1.52 ± 0.24 cm2 at 83th and 90th days after irradiation, respectively. In animals of the experimental group, with autologous stromal vascular fraction of adipose tissue, was significant decrease in ulceration the area in comparison to control animals. In 80 % of the rats treated with SVFC on 21st day after exposure, to the 90th day after irradiation complete healing of ulcers occurred with the formation of atrophic scar at the site of radiation injuries. These clinical observations and planimetric were correlated with the results of histomorphometry. Conclusion: Transplantation autologous SVFC of adipose tissue contributes to accelerate the healing of radiation ulcers after local x-ray exposure in the experiment, indicating that the prospects of using adipose tissue cell products for the treatment of severe local radiation injuries.

 стромально-васкулярная фракция жировая ткань клеточные технологии местные лучевые повреждения мультипотент- ные мезенхимальные стромальные клетки лучевые язвы кожи stromal vascular fraction adipose tissue cell technology local radiation damage multipotent mesenchymal stromal cells radiation skin ulcers

Радиационные поражения кожи и подлежащих тканей могут возникать при неравномерном облучении в аварийных ситуациях, инцидентах с источниками ионизирующих излучений, а также как осложнения после рентгенотерапии и гамма-терапии опухолевых заболеваний. Для лечения больных с лучевыми ожогами в зависимости от периода и тяжести патологического процесса могут использоваться различные консервативные методы лечения, действие которых направлено на уменьшение воспалительной реакции, ограничение некробиотических процессов, улучшение микроциркуляции, обезболивание, борьбу с инфекцией и стимуляцию репаративных процессов. Однако в ряде случаев при консервативном лечении возникают длительно незаживающие лучевые язвы на фоне выраженного нарушения трофики облученных тканей, что требует хирургического вмешательства, которое не всегда возможно из-за общего состояния организма и сопутствующих заболеваний.

Радиационная медицина. Руководство для врачей-исследователей и организаторов здравоохранения. Под ред. Л.А. Ильина. - М.: ИздАТ. 2001. Т. 2. 432 с. 2. Radiacionnaja medicina. Rukovodstvo dlja vrachej-issledovatelej i organizatorov zdravoohranenija. Pod red. L.A. Il’ina. - M.: IzdAT. 2001. T. 2. 432 s. 2. Бушманов А.Ю., Надежина Н.М., Нугис В.Ю., Галстян И.А. Местные лучевые поражения кожи человека: возможности биологической индикации дозы (аналитический обзор) // Мед. радиол. и радиац. безопасность. 2005. Т. 50. №1. С. 37-47. Bushmanov A.Ju., Nadezhina N.M., Nugis V.Ju., Galstjan I.A. Mestnye luchevye porazhenija kozhi cheloveka: vozmozhnosti biologicheskoj indikacii dozy (analiticheskij obzor) // Med. radiol. i radiac. bezopasnost’. 2005. T. 50. № 1. S. 37-47. Мороз Б.Б., Онищенко Н.А., Лебедев В.Г. и соавт. Влияние мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга на течение местных лучевых поражений у крыс после локального β-облучения // Радиац. биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 6. С. 688-693. 4. Moroz B.B., Onishhenko N.A., Lebedev V.G. et al. Vlijanie mul’tipotentnyh mezenhimal’nyh stromal’nyh kletok kostnogo mozga na techenie mestnyh luchevyh porazhenij u krys posle lokal’nogo β-obluchenija // Radiacionnaja biologija. Radiojekologija. 2009. T. 49. № 6. S. 688-693. Котенко К.В., Мороз Б.Б., Дешевой Ю.Б. и соавт. Сингенные мультипотентные стволовые клетки в терапии длительно незаживающих лучевых язв кожи в эксперименте // Мед. радиол. и радиац. безопасность. 2015. Т. 60. № 2. С. 5-8. Kotenko K.V., Moroz B.B., Deshevoj Ju.B. et al. Singennye mul’tipotentnye stvolovye kletki v terapii dlitel’no nezazhivajushhih luchevyh jazv kozhi v jeksperimente // Med. radiol. i radiac. bezopasnost’. 2015. T. 60. № 2. S. 5-8. Akito S., Akino K., Hiruno A. et al. Proposed regeneration therapy for cutaneous radiation injuries // Acta med. Nagasak. 2006. Vol. 51. № 4. P. 50-55. Akito S., Akino K., Hiruno A. et al. Proposed regeneration therapy for cutaneous radiation injuries // Acta med. Nagasak. 2006. Vol. 51. № 4. P. 50-55. Huang L. and Burd A. An update review of stem cell applications in burns and wound care // Indian J. Plast Surg. 2012. Vol. 45. № 2. P. 229-236. Huang L. and Burd A. An update review of stem cell applications in burns and wound care // Indian J. Plast Surg. 2012. Vol. 45. № 2. P. 229-236. Gentile P., Orlandi A., Scioli M.G. et al. Adipose-derived stromal vascular fraction cells and platelet-rich plasma: basic and clinical implications for tissue engineering therapies in regenerative surgery // Stem. Cells Transl. Med. 2012. Vol. 1. № 3. P. 230-236. Gentile P., Orlandi A., Scioli M.G. et al. Adipose-derived stromal vascular fraction cells and platelet-rich plasma: basic and clinical implications for tissue engineering therapies in regenerative surgery // Stem. Cells Transl. Med. 2012. Vol. 1. № 3. P. 230-236. Gimble J. M., Bunnell B.A., Frazier T. et al. Adipose-derived stromal/stem cells. A primer // Organogenesis. 2013. Vol. 9. № 1. P. 3-10. Gimble J.M., Bunnell B.A., Frazier T. et al. Adipose-derived stromal/ stem cells. A primer // Organogenesis. 2013. Vol. 9. № 1. P. 3-10. Nie C., Yang D., Xu J. et al. Locally administered adipose-derived stem cells accelerate wound healing through differentiation and vasculogenesis // Cell Transplant. 2011. Vol. 20. P. 205-216. Nie C., Yang D., Xu J. et al. Locally administered adipose-derived stem cells accelerate wound healing through differentiation and vasculogenesis // Cell Transplant. 2011. Vol. 20. P. 205-216. Amos P.J., Kapur S.K., Stapor P.C. et al. Human adipose-derived stromal cells accelerate diabetic wound healing: impact of cell formulation and delivery // Tissue Eng. Part. A. 2010. Vol. 16. P.1595-1606. Amos P.J., Kapur S.K., Stapor P.C. et al. Human adipose-derived stromal cells accelerate diabetic wound healing: impact of cell formulation and delivery // Tissue Eng. Part. A. 2010. Vol. 16. P.1595-1606. Gentile P., Orlandi A., Scioli M.G. et al. Adipose-derived stromal vascular fraction cells and platelet-rich plasma: basic and clinical implications for tissue engineering therapies in regenerative surgery // Stem. Cells Transl. Med. 2012. Vol. 1. № 3. P. 230-236. Gentile P., Orlandi A., Scioli M.G. et al. Adipose-derived stromal vascular fraction cells and platelet-rich plasma: basic and clinical implications for tissue engineering therapies in regenerative surgery // Stem. Cells Transl. Med. 2012. Vol. 1. № 3. P. 230-236. Zuk P., Zhu M., Muzuno H. et al. Multilineage cells from human adipose tissue implication for cell-based therapeutics // Tissue Eng. 2001. Vol. 7. № 2. P. 211-218. Zuk P., Zhu M., Muzuno H. et al. Multilineage cells from human adipose tissue implication for cell-based therapeutics // Tissue Eng. 2001. Vol. 7. № 2. P. 211-218. Yoshimura K., Suga H., Eto H. Adipose-derived stem/progenitor cells: roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation // Regen. Med. 2009. № 4. P. 265-273. Yoshimura K., Suga H., Eto H. Adipose-derived stem/progenitor cells: roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation // Regen. Med. 2009. № 4. P. 265-273. Lendeckel S., Jodicke A., Christophis P. et al. Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: Case report // J. Craniomaxillofac Surg. 2004. Vol. 32. № 6. P. 370-373. Lendeckel S., Jodicke A., Christophis P. et al. Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: Case report // J. Craniomaxillofac Surg. 2004. Vol. 32. № 6. P. 370-373. Fang B., Song Y., Lin Q. et al. Human adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells as salvage therapy for treatment of severe refractory acute graft-vs.-host disease in two children // Pediatr. Transplant. 2007. Vol. 11. № 7. P. 814-817. Fang B., Song Y., Lin Q. et al. Human adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells as salvage therapy for treatment of severe refractory acute graft-vs.-host disease in two children // Pediatr. Transplant. 2007. Vol. 11. № 7. P. 814-817. Yoshimura K., Sato K., Aoi N. et al. Cell-assisted lipotransfer for facial lipoatrophy: Efficacy of clinical use of adiposederived stem cells // Dermatol. Surg. 2008. Vol. 34. № 5. P. 1178-1185. Yoshimura K., Sato K., Aoi N. et al. Cell-assisted lipotransfer for facial lipoatrophy: Efficacy of clinical use of adiposederived stem cells // Dermatol. Surg. 2008. Vol. 34. № 5. P. 1178-1185. Sultan S.M., Stern C.S., Allen R.J.Jr. et al. Human fat grafting alleviates radiation skin damage in a murine model // Plast. Reconstr. Surg. 2011. Vol. 128. P. 363-372. Sultan S.M., Stern C.S., Allen R.J.Jr. et al. Human fat grafting alleviates radiation skin damage in a murine model // Plast. Reconstr. Surg. 2011. Vol. 128. P. 363-372. Forcheron F., Agay D., Scherthan H. et al. Autologous adipocyte derived stem cells favour healing in a minipig model of cutaneous radiation syndrome // PLoS One. 2012. Vol. 7. e31694. P. 1-9. Forcheron F., Agay D., Scherthan H. et al. Autologous adipocyte derived stem cells favour healing in a minipig model of cutaneous radiation syndrome // PLoS One. 2012. Vol. 7. e31694. P. 1-9. Akita S., Yoshimoto H., Ohtsuru A. et al. Autologous adiposederived regenerative cells are effective for chronic intractable radiation injuries. // Radiat. Protect. Dosimetry. 2012. Vol. 151. № 4. P. 656-660. Akita S., Yoshimoto H., Ohtsuru A. et al. Autologous adiposederived regenerative cells are effective for chronic intractable radiation injuries. // Radiat. Protect. Dosimetry. 2012. Vol. 151. № 4. P. 656-660. Котенко К.В., Мороз Б.Б., Насонова Т.А и соавт. Экспериментальная модель тяжелых местных лучевых поражений кожи после действия рентгеновского излучения // Пат. физиол. и эксперим. терапия. 2013. № 4. С. 121-123. Kotenko K.V., Moroz B.B., Nasonova T.A. et al. Jeksperimental’naja model’ tjazhelyh mestnyh luchevyh porazhenij kozhi posle dejstvija rentgenovskogo izluchenija // Pat. fiziol. i jeksperim. terapija. 2013. № 4. S. 121-123. Африканова Л.А. Острая лучевая травма кожи. - М.: Медицина. 1975. 192 с. Afrikanova L.A. Ostraja luchevaja travma kozhi. - M.: Medicina. 1975. 192 s. Осанов Д.П. Дозиметрия и радиационная биофизика кожи. - М.: Энергоатомиздат. 1983. 47 c. Osanov D.P. Dozimetrija i radiacionnaja biofizika kozhi. - M.: Jenergoatomizdat. 1983. 47 s. Huang S.P., Huang C.H., Shyu J.F. et al. Promotion of wound healing using adipose-derived stem cells in radiation ulcer of a rat model // J. Biomed. Sci. 2013. Vol. 20. P. 51-60. Huang S.P., Huang C.H., Shyu J.F. et al. Promotion of wound healing using adipose-derived stem cells in radiation ulcer of a rat model // J. Biomed. Sci. 2013. Vol. 20. P. 51-60. Lapidot T. Mechanism of human stem cell migration and repopulation of NOD/SCID and B2mnull NOD/SCID mice. The role of SDF-1/ CXCR4 interactions // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001. Vol. 938. P. 83-95. Lapidot T. Mechanism of human stem cell migration and repopulation of NOD/SCID and B2mnull NOD/SCID mice. The role of SDF-1/ CXCR4 interactions // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001. Vol. 938. P. 83-95. Son B.-R., Marquez-Curtis L.A., Kucia M. et al. Migration of bone marrow and cord blood mesenchymal stem cells in vitro is regulated by SDF-1−CXCR4 and HGF−c-met axes and involves matrix metalloproteinases // Stem Cells. 2006. Vol. 24. № 5. P. 1254- 1264. Son B.-R., Marquez-Curtis L.A., Kucia M. et al. Migration of bone marrow and cord blood mesenchymal stem cells in vitro is regulated by SDF-1−CXCR4 and HGF−c-met axes and involves matrix metalloproteinases // Stem Cells. 2006. Vol. 24. № 5. P. 1254-1264. Ries C., Egea V., Karow M. et al. MMP-2, MT1-MMP and TIMP- 2 are essential for the invasive capacity of human mesenchymal stem cells: differential regulation by inflammatory cytokines // Blood. 2007. Vol. 109. № 9. P. 4055-4063. Ries C., Egea V., Karow M. et al. MMP-2, MT1-MMP and TIMP-2 are essential for the invasive capacity of human mesenchymal stem cells: differential regulation by inflammatory cytokines // Blood. 2007. Vol. 109. № 9. P. 4055-4063.