ROLA W ORGANIZMIE I MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA
W MEDYCYNIE WETERYNARYJNEJ
Wszyscy pragniemy, aby nasz pies był zawsze młody i sprawny fizycznie. Gdy nasz przyjaciel traci siły z powodu wieku albo choroby, szukamy wtedy pomocy u zaufanego lekarza weterynarii. Lekarz zleca badania diagnostyczne, na podstawie których stawia odpowiednią diagnozę i proponuje różne formy leczenia. Może to być leczenie zachowawcze, chirurgiczne lub najnowsze terapie z dziedziny medycyny regeneracyjnej. Medycyna regeneracyjna może stanowić samodzielną formę leczenia lub być stosowana jako leczenie wspomagające.
Samoodnawianie się ciał.
Spotykane już w mitologii greckiej. Choćby w micie o Prometeuszu, gdzie przykutemu do skały tytanowi codziennie odnawiała się wątroba, rozszarpana przez sępa albo mit o Hydrze, której w miejscu odciętej głowy wyrastały dwie lub trzy kolejne. W dzisiejszych czasach poznano dokładnie procesy odbudowy organizmu. Obserwacje samoodnawiających się gąbek morskich, regeneracji płazińców, czy odrastania utraconych ogonów jaszczurek skłoniły naukowców do badań mających na celu odtworzenie podobnych procesów u organizmów wyższych. W tym przypadku główną rolę pełnią własne komórki macierzyste, które mogą ulec przekształceniu w dowolną tkankę. Wiadomo, że wiele komórek organizmu, takich jak komórki skóry czy krwi odnawiają się podczas całego życia, inne zaś jak np.: komórki nerek i ścięgien mają mniejszą zdolność do regeneracji. Mechanizmy naprawcze zależą również w dużym stopniu od rozległości i stopnia uszkodzenia chorych narządów.
Komórki macierzyste
Według definicji (stem cells, SC) są to prymitywne, niewyspecjalizowane komórki, posiadające zdolność do samoodnowy oraz różnicowania w bardziej wyspecjalizowane typy komórek potomnych, które budują tkanki i narządy. (Waś H., Czarnecka J.: Komórki macierzyste a starzenie. Postępy biochemii, 2014) Dzięki temu w miejsce starych i obumarłych komórek powstają nowe, które mogą przejąć ich funkcje. Ponadto hamują one programową śmierć komórki. Komórki te różnią się od komórek somatycznych tym, że potrafią się dzielić nie tylko na kolejne komórki macierzyste, ale też na komórki progenitorowe. Dzielą się one na prekursorowe komórki różnicujące się dalej w określone komórki somatyczne. Komórki te mają zdolność przemieszczania się do miejsc, w których nastąpiło uszkodzenie poszczególnych tkanek lub narządów oraz zaburzenie homeostazy organizmu. Stanowią również wsparcie w procesie gojenia świeżych bądź przewlekłych urazów. Ułatwiają gojenie się ran i zapobiegają bliznowaceniu się ich, mogą wpływać na rozpuszczenie starych blizn. Mają działanie przeciwzapalne i przeciwbólowe, co prawie natychmiast poprawia komfort życia chorego psa, który został poddany terapii z użyciem komÓrek macierzystych.
Klasyfikacja komórek macierzystych.
Ze względu na pochodzenie komórki macierzyste dzielimy na komórki macierzyste embrionalne, płodowe oraz dorosłego organizmu. Komórki embrionalne są to komórki od momentu zapłodnienia do zagnieżdżenia się zarodka w ścianie macicy. Komórki płodowe to komórki płodu i łożyska,płynu owodniowego, krwi pępowinowej. Komórki macierzyste dorosłego organizmu występują w wielu narządach i są specyficzne dla danego narządu lub nawet tkanki. Wykorzystanie komórek macierzystych u ludzi z dwóch pierwszych źródeł, poza wykorzystaniem tych występujących w krwi pępowinowej, jest etycznie wątpliwe. W Polsce komórki pochodzenia embrionalnego i płodowego nie są też stosowane w lecznictwie weterynaryjnym. Jednak prowadzone są badania naukowe nad wykorzystaniem progenitorowych komórek macierzystych gleju, które są pozyskiwane z psich płodów, w doświadczalnej terapii mielopatii degeneracyjnej u psów. Podstawowym celem realizowanego projektu badawczego jest poszerzenie wiedzy medycznej, aby móc skuteczniej pomagać ludziom dotkniętym nieuleczalną chorobą, jaką jest stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Wiele cech tej choroby nosi schorzenie neurodegeneracyjne psów – mielopatia degeneracyjna. Jest to powoli postępująca choroba,w której przebiegu dochodzi do degeneracji otoczki mielinowej neuronów rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego i piersiowego, powodując zanik mięśni i paraliż. U większości psów pogorszenie następuje w ciągu 6-12 miesięcy od rozpoznania, ostatecznie psy umierają lub są poddawane eutanazji. Choroba najczęściej diagnozowana jest pomiędzy 8 a 14 rokiem życia u dużych ras psów. Etiologia choroby pozostaje nie wyjaśniona. Jako główny genetyczny czynnik ryzyka choroby, została określona mutacja genu SOD1, która prawdopodobnie jest dziedziczona autosomalnie recesywnie. Do tej pory nie ma skutecznej terapii, można jedynie spowolnić rozwój choroby poprzez rehabilitację i dietę.
Macierzyste komórki somatyczne.
W organizmie psa biorą udział w procesach regeneracji, wzrostu tkanek i narządów. Mimo zdolności regeneracyjnych i samo odnawiania,liczba ich w organizmie spada wraz z wiekiem lub chorobami. Niektóre komórki macierzyste dzielą się regularnie np. komórki szpiku czy jelita, dzięki temu dochodzi do ciągłego odnawiania i możliwości funkcjonowania tych narządów. W narządach takich jak mięśnie, trzustka czy nerki komórki te są uśpione i tylko w specjalnych momentach, gdy tkanka ulegnie uszkodzeniu dochodzi do ich proliferacji i dopiero wtedy zaczynają się dzielić i przekształcają w wyspecjalizowane komórki danego narządu. Na przykład w dystrofii mięśniowej – chorobie powstałej w wyniku zaburzeń degeneracyjnych w mięśniach szkieletowych, na skutek ciągłej regeneracji komórek mięśniowych dochodzi do wyczerpania komórek macierzystych w mięśniach i ich zaniku. Co za tym idzie, komórki mięśniowe nie mogą być regenerowane, tkanka mięśniowa zanika.
Komórki macierzyste izolowane z organizmu są atrakcyjnym źródłem pozyskania ich dla celów medycznych. Izoluje się je z krwi pępowinowej, szpiku kostnego, krwi obwodowej, tkanki tłuszczowej. W medycynie weterynaryjnej izoluje się je z tkanki tłuszczowej psa. Ta metoda pozyskania jest w weterynarii najbardziej rozpowszechniona i dostępna. Zabieg wykonuje się w narkozie ogólnej, nacinając jamę brzuszną, na wysokości pępka. Z niewielkiego cięcia pośrodkowego, pobiera się tłuszcz okołopępkowy (tłuszcz sierpowaty) oraz/i lub tłuszcz otrzewnowy z sieci większej żołądka. Ilość pobranego tłuszczu to 3 do 5 g tkanki. Nie zaobserwowano problemów związanych z zaburzeniami funkcjonowania organizmu w wyniku wycięcia kawałka tkanki tłuszczowej. Tak pozyskaną tkankę umieszcza się w pojemniku zawierającym zbuforowany płyn fizjologiczny z antybiotykiem. Następnie przesyła się go do laboratorium, celem pozyskania komórek macierzystych. Izolacja ko mórek trwa dobę. Z laboratorium wraca do podania koncentrat – komórki z certyfikatem czystości, jakości (tzw. żywotność) i ilości komórek uzyskanych przy izolacji. Takie informacje powinien lekarz weterynarii przedstawić właścicielowi psa, celem weryfikacji. W zależności od ilości uzyskanych komórek można je podzielić na porcje i niewykorzystane w pierwszym podaniu komórki zamrozić w ciekłym azocie, celem kontynuacji leczenia w późniejszym terminie lub przy innych jednostkach chorobowych. Zamrożone i odpowiednio przechowywane komórki mogą być wykorzystane nawet po wielu latach. Pozyskanie komórek można wykonać np. przy okazji planowanej sterylizacji suki.
Oprócz komórek macierzystych autologicznych (czyli gdy dawca jest jednocześnie biorcą), są komórki macierzyste allogeniczne czyli pobraneod jednego psa i podane innemu. Tego typu zabiegi do zeszłego roku wykonywano w praktyce lekarsko-weterynaryjnej, jednak zgodnie z prawem farmakologicznym i decyzją Głównego Lekarza Weterynarii z dnia 15 kwietnia 2016, produkt pod nazwą „ allogeniczne komórki macierzyste” odpowiada definicji produktu
leczniczego weterynaryjnego i ponieważ przeznaczony jest do leczenia chorób zwierząt, wymaga zatem pozwolenia na dopuszczenie do obrotu.
Na dzień dzisiejszy, według naszej wiedzy nie ma w Polsce laboratoriów, które mają taki produkt zarejestrowany i tym samym dopuszczony do obrotu w lecznictwie weterynaryjnym. Trwają badania naukowe nad stosowaniem komórek macierzystych ksenogenicznych(czyli np. pobranych od psa i podanych myszom), określa się to mianem międzygatunkowego przeszczepu komórkowego.
Pozyskane komórki macierzyste łatwo się dzielą na podobne sobie, dlatego też nadają się do hodowli. Znane są procedury namnażania komórek, ale proces ten jest drogi z powodu bardzo drogich podłoży i markerów, identyfikujących komórki macierzyste od komórek somatycznych i specyficznego środowiska ich hodowli. Nie jest on wykorzystywany w przygotowaniu komórek dla psów. Opisując medycynę regeneracyjną nie sposób pominąć osocza bogatopłytkowego.Jest to czynnik uzyskany w wyniku odwirowania krwi obwodowej w specjalnie przygotowanym środowisku, celem uzyskania płytek krwi.
Jego działanie opiera się na wykorzystaniu zdolności organizmu do regeneracji. Krwinki płytkowe uwalniają szereg niezbędnych do regeneracji czynników wzrostu (PDGF,TGF, IGF, VEGF, EGF). Osocze bogatopłytkowe pobudza proces naprawy tkanek, wpływa na pobudzenie fibroblastów do tworzenia nowego kolagenu, wspomaga proces angiogenezy (tworzenia nowych naczyń krwionośnych) oraz ułatwia adhezję (przyklejanie się komórek macierzystych w miejscu zranienia)i aktywuje komórki macierzyste specyficzne dla danej tkanki organizmu.
Zastosowanie komórek macierzystych
Komórki macierzyste u psów najczęściej stosuje się w ogólnie pojętej ortopedii. Psy w czasie swojego życia cierpią na schorzenia narządu ruchu, wynikające z wieku, dużej masy ciała oraz ze wzmożonej aktywności fizycznej (psy sportowe, użytkowe).
Schorzenia te mają też podłoże genetyczne, mogą prowadzić do chorób wrodzonych, warunkowanych rasą i płcią. Niewłaściwa dieta może prowadzić do schorzeń układu ruchu na skutek niedoboru pierwiastków budujących kości. Wpływ na stan narządów ruchu mają także przebyte urazy, szczególnie nieleczone i zaniedbane.
Metody leczenia takich schorzeń są różne. Tradycyjnie stosowane, dzięki którym następuje złagodzenie objawów chorobowych i zmniejszenie dolegliwości bólowych to podawanie leków przeciwzapalnych steroidowych i niesteroidowych lub iniekcja dostawowa kwasu hialuronowego. Terapia przy udziale kwasu hialuronowego nie leczy, lecz ułatwia funkcjonowanie stawu, w który został podany. Stosowane zabiegi chirurgiczne nie zawsze przynoszą zadowalające rezultaty i wymagają długotrwałej rehabilitacji. Dlatego użycie komórek macierzystych jako alternatywnej lub wspomagającej formy leczenia jest atrakcyjne i coraz częściej wykorzystywane w medycynie weterynaryjnej. Podanie komórek macierzystych wspomaga naturalne procesy gojenia, dzięki nim często można wyeliminować ryzyko wystąpienia skutków ubocznych, które mogą być następstwem długotrwałego przyjmowania leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych.
Osteoartroza
To choroba zwyrodnienia stawów, która prowadzi do przedwczesnej niesprawności ruchowej. Występuje dość często u psów, nie tylko starszych. Główną przyczynę powstawania zmian zwyrodnieniowych stanowią zaburzenia równowagi między procesami degeneracji, a regeneracji struktur chrząstki stawowej. Choroba ta może dotyczyć różnych tkanek, zarówno otaczających staw, jak i tworzących go, takich jak chrząstki,warstwy podchrząstkowe, czy też stanowiącą wewnętrzną warstwę torebki stawowej błonę maziową. Postępująca degeneracja prowadzi do utraty prawidłowej funkcji stawu.Ze względu na wykazane powinowactwo do uszkodzonych tkanek: ścięgien, więzadeł i chrząstek stawowych – komórki macierzyste,
w odróżnieniu od środków farmakologicznych, migrują bezpośrednio do miejsca uszkodzenia i indukują naturalny proces regeneracji. Trzeba tu pamiętać, że zastosowanie komórek macierzystych nie przywraca prawidłowej budowy układu kostnego. Ta nieprawidłowa budowa cały czas istnieje i wpływa na zmiany w obrębie leczonych stawów.
Możliwości wykorzystania komórek macierzystych
Leczenie chorób kręgosłupa jestkolejnym przykładem wykorzystania komórek macierzystych. Główną przyczyną zaburzeń w poruszaniu się, trudności w stawaniu, niedowładów kończyn są zwyrodnienia krążków międzykręgowych (dysków). Krążki te pełnią funkcję amortyzatora kręgosłupa i zapewniają mu prawidłową ruchomość. Uszkodzenia powstające w wyniku przeciążeń i starości, prowadzą do zmian w strukturze dysku, a w efekcie do utraty jego prawidłowej funkcji. Podawanie komórek macierzystych zapobiega pogłębianiu się zwyrodnień krążków międzykręgowych.
Innym przykładem wykorzystania komórek macierzystych jest stymulacja regeneracyjna tkanki kostnej i dlatego znajdują one zastosowanie w leczeniu powikłanych i skomplikowanych złamań kostnych.
Komórki macierzyste wykorzystywane też są w nefrologii. Budowa nerek jest bardzo skomplikowana zarówno pod względem histologicznym, rozwojowym, jak i fizjologicznym. Same nerki mają słabą zdolność regeneracyjną, a schorzenia mogą powodować niewydolność tego narządu. Podawanie komórek macierzystych może ułatwić leczenie i spowodować zahamowanie, a nieraz cofnięcie procesów degeneracyjnych w tym narządzie.
Wraz z rozwojem medycyny regeneracyjnej pojawiają się możliwości wykorzystanie komórek macierzystych w innych dziedzinach medycyny weterynaryjnej takich jak kardiologia, okulistyka, hematologia, dermatologia, czy w leczeniu urazów mięśni i ścięgien. Jak widać wykorzystanie komórek macierzystych w medycynie weterynaryjnej posiada wiele zalet. Dzięki nim można nie tylko przywrócić utracone funkcje organu, ale też zmniejszyć ryzyko wystąpienia nowych uszkodzeń. Najnowsze osiągnięcia w badaniach nad komórkami macierzystymi ukazują wiele możliwości ich wykorzystania w medycynie regeneracyjnej. Jednakże zanim dojdzie do pełnego sukcesu w stosowaniu terapii opartych na komórkach macierzystych, konieczne są dalsze badania. Cały czas jest to metoda, którą poznajemy. Nie należy jej traktować jako „panaceum” na wszystkie trudne w leczeniu schorzenia, ani polecać jako jedyny sposób leczenia, z pominięciem dotychczasowych metod.
LEK.WET. KAMIL KĘDZIOREK
DR N.WET. KATARZYNA OLBRYCH
MGR INŻ. ZOOTECHNIK MAŁGORZATA KĘDZIOREK
INŻ. BIOLOG MAGDA CISZEWSKA / Pies_04_2016
