Терапевтический потенциал стромально-васкулярной фракции при COVID-19
- Авторы: Павлов В.Н.1, Казихинуров А.А.1, Казихинуров Р.А.1, Агавердиев М.А.1, Гареев И.Ф.1, Бейлерли О.А.1, Мазоров Б.З.1
-
Учреждения:
- Башкирский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 13, № 1 (2021)
- Страницы: 15-26
- Раздел: Научный обзор
- URL: https://journals.rcsi.science/vszgmu/article/view/64213
- DOI: https://doi.org/10.17816/mechnikov64213
- ID: 64213
Цитировать
Аннотация
Новая коронавирусная инфекция (COVID-19), как уже известно, вызывает серьезные респираторные заболевания, такие как пневмония и легочная недостаточность. COVID-19 нанесла катастрофический ущерб общественному здравоохранению, экономической и социальной стабильности. Поскольку COVID-19 привела к огромным человеческим жертвам и серьезным экономическим потерям, представляющим глобальную угрозу, необходимо срочно проанализировать текущую ситуацию и разработать стратегию по сдерживанию распространения вируса. На сегодняшний день во всем мире проводят множество исследований по изучению патогенеза COVID-19, сопровождающейся цитокиновым штормом или фиброзом легких — тяжелыми осложнениями, которые могут привести к неблагоприятным исходам. Подобные исследования позволят более глубоко понять природу вируса и разработать новые подходы патогенетической терапии. В этом отношении стромально-васкулярная фракция обладает огромным терапевтическим потенциалом при COVID-19. Стромально-васкулярная фракция обеспечивает противовоспалительное и иммуномодулирующее действие, а также способствует восстановлению и регенерации поврежденных тканей. Доступность, возможность получить значительный объем жизнеспособных клеток популяции стромально-васкулярной фракции, таких как стволовые/стромальные клетки жировой ткани, а также их использование внутривенным путем обладают преимуществом и при других формах заболеваний легких, включая фиброзные. Другими словами, целью данной терапии при COVID-19 является ликвидация воспалительного процесса, восстановление трофики и регенерации поврежденных тканей, ремоделирование фиброзной и соединительной ткани. Однако в настоящее время стромально-васкулярная фракция не одобрена для предотвращения или лечения случаев COVID-19. Тем не менее клинические испытания продолжаются, чтобы обеспечить максимальное понимание с точки зрения эффективности и безопасности. В данной работе мы обсудим этот новый подход в использовании стромально-васкулярной фракции, служащий лучом надежды в борьбе с тяжелыми формами COVID-19.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Валентин Николаевич Павлов
Башкирский государственный медицинский университет
Email: pavlovvn.journal@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2125-4897
SPIN-код: 2799-6268
д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Альберт Альфритович Казихинуров
Башкирский государственный медицинский университет
Email: alberturo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9284-7855
SPIN-код: 1841-6587
д-р мед. наук, профессор
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Рустем Альфритович Казихинуров
Башкирский государственный медицинский университет
Email: Royuro@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6813-8549
SPIN-код: 1196-4134
канд. мед. наук, доцент
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Мурад Арифович Агавердиев
Башкирский государственный медицинский университет
Email: isimbasium@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7991-0319
SPIN-код: 5954-3750
аспирант
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Ильгиз Фанилевич Гареев
Башкирский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: ilgiz_gareev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4965-0835
SPIN-код: 3839-0621
старший научный сотрудник
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Озал оглы Арзуман Бейлерли
Башкирский государственный медицинский университет
Email: obeylerli@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6149-5460
SPIN-код: 7392-3152
научный сотрудник
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3Баходур Зурибекович Мазоров
Башкирский государственный медицинский университет
Email: mazorov94@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6873-0291
SPIN-код: 1764-1691
Россия, Республика Башкортостан, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3
Список литературы
- Shi H., Yang G., Gao C. и др. Стратегия ведения больных нейрохирургического профиля в условиях эпидемии COVID-19 // Креативная хирургия и онкология. 2020. Т. 10, № 3. С. 177–182. doi: 10.24060/2076-30932020-10-3-177-182
- Izmailov A., Beylerli O., Pavlov V. et al. Management strategy for cancer patients in the context of the COVID-19 epidemic // Semin. Oncol. 2020. Vol. 47, No. 5. P. 312–314. doi: 10.1053/j.seminoncol.2020.07.004
- Pavlov V., Beylerli O., Gareev I., Solis L.F.T. COVID-19-related intracerebral hemorrhage // Front. Aging Neurosci. 2020. Vol. 12. P. 600172. doi: 10.3389/fnagi.2020.600172
- Chen Y., Klein S.L., Garibaldi B.T. et al. Aging in COVID-19: Vulnerability, immunity and intervention // Ageing Res. Rev. 2021. Vol. 65. P. 101205. doi: 10.1016/j.arr.2020.101205
- Umakanthan S., Sahu P., Ranade A.V. et al. Origin, transmission, diagnosis and management of coronavirus disease 2019 (COVID-19) // Postgrad. Med. J. 2020. Vol. 96, No. 1142. P. 753–758. doi: 10.1136/postgradmedj-2020-138234
- Baptista L.S. Adipose stromal/stem cells in regenerative medicine: Potentials and limitations // World J. Stem Cells. 2020. Vol. 12, No. 1. P. 1–7. doi: 10.4252/wjsc.v12.i1.1
- Daher S.R., Johnstone B.H., Phinney D.G., March K.L. Adipose stromal/stem cells: basic and translational advances: the IFATS collection // Stem Cells. 2008. Vol. 26, No. 10. P. 2664–2665. doi: 10.1634/stemcells.2008-0927
- Sheykhhasan M., Wong J.K.L., Seifalian A.M. Human adipose-derived stem cells with great therapeutic potential // Curr. Stem Cell Res. Ther. 2019. Vol. 14, No. 7. P. 532–548. doi: 10.2174/1574888X14666190411121528
- Si Z., Wang X., Sun C. et al. Adipose-derived stem cells: Sources, potency, and implications for regenerative therapies // Biomed. Pharmacother. 2019. Vol. 114. P. 108765. doi: 10.1016/j.biopha.2019.108765
- Al-Ghadban S., Bunnell B.A. Adipose tissue-derived stem cells: Immunomodulatory effects and therapeutic potential // Physiology (Bethesda). 2020. Vol. 35, No. 2. P. 125–133. doi: 10.1152/physiol.00021.2019
- Li J., Curley J.L., Floyd Z.E. et al. Isolation of human adipose-derived stem cells from lipoaspirates // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1773. P. 155–165. doi: 10.1007/978-1-4939-7799-4_13
- Baer P.C. Adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells: An update on their phenotype in vivo and in vitro // World J. Stem Cells. 2014. Vol. 6, No. 3. P. 256–265. doi: 10.4252/wjsc.v6.i3.256
- Van Dongen J.A., Harmsen M.C., Stevens H.P. Isolation of stromal vascular fraction by fractionation of adipose tissue // Methods Mol. Biol. 2019. Vol. 1993. P. 91–103. doi: 10.1007/978-1-4939-9473-1_8
- Li Z., Mu D., Liu C. et al. The cell yields and biological characteristics of stromal/stem cells from lipoaspirate with different digestion loading ratio // Cytotechnology. 2020. Vol. 72, No. 2. P. 203–215. doi: 10.1007/s10616-020-00369-9
- Nürnberger S., Lindner C., Maier J. et al. Adipose-tissue-derived therapeutic cells in their natural environment as an autologous cell therapy strategy: the microtissue-stromal vascular fraction // Eur. Cell. Mater. 2019. Vol. 37. P. 113–133. doi: 10.22203/eCM.v037a08
- Zanata F., Shaik S., Devireddy R.V. et al. Cryopreserved adipose tissue-derived stromal/stem cells: Potential for applications in clinic and therapy // Adv. Exp. Med. Biol. 2016. Vol. 951. P. 137–146. doi: 10.1007/978-3-319-45457-3_11
- Davis T.A., Anam K., Lazdun Y. et al. Adipose-derived stromal cells promote allograft tolerance induction // Stem Cells Transl. Med. 2014. Vol. 3, No. 12. P. 1444–1450. doi: 10.5966/sctm.2014-0131
- Peñuelas O., Melo E., Sánchez C. et al. Antioxidant effect of human adult adipose-derived stromal stem cells in alveolar epithelial cells undergoing stretch // Respir. Physiol. Neurobiol. 2013. Vol. 188, No. 1. P. 1–8. doi: 10.1016/j.resp.2013.04.007
- Solodeev I., Orgil M., Bordeynik-Cohen M. et al. Cryopreservation of stromal vascular fraction cells reduces their counts but not their stem cell potency // Plast. Reconstr. Surg. Glob. Open. 2019. Vol. 7, No. 7. P. e2321. doi: 10.1097/GOX.0000000000002321
- Li X., Zeng X., Xu Y. et al. Mechanisms and rejuvenation strategies for aged hematopoietic stem cells // J. Hematol. Oncol. 2020. Vol. 13, No. 1. P. 31. doi: 10.1186/s13045-020-00864-8
- Bora P., Majumdar A.S. Adipose tissue-derived stromal vascular fraction in regenerative medicine: a brief review on biology and translation // Stem Cell. Res. Ther. 2017. Vol. 8, No. 1. P. 145. doi: 10.1186/s13287-017-0598-y
- Bowles A.C., Wise R.M., Gerstein B.Y. et al. Adipose stromal vascular fraction attenuates T(H)1 cell-mediated pathology in a model of multiple sclerosis // J. Neuroinflammation. 2018. Vol. 15, No. 1. P. 77. doi: 10.1186/s12974-018-1099-3
- Ahmed T.A., Shousha W.G., Abdo S.M. et al. Human adipose-derived pericytes: biological characterization and reprogramming into induced pluripotent stem cells // Cell. Physiol. Biochem. 2020. Vol. 54, No. 2. P. 271–286. doi: 10.33594/000000219
- Ramakrishnan V.M., Boyd N.L. The adipose stromal vascular fraction as a complex cellular source for tissue engineering applications // Tissue Eng. Part. B Rev. 2018. Vol. 24, No. 4. P. 289–299. doi: 10.1089/ten.TEB.2017.0061
- Nyberg E., Farris A., O’Sullivan A. et al. Comparison of stromal vascular fraction and passaged adipose-derived stromal/stem cells as point-of-care Agents for bone regeneration // Tissue Eng. Part A. 2019. Vol. 25, No. 21–22. P. 1459–1469. doi: 10.1089/ten.TEA.2018.0341
- Pavón A., Beloqui I., Salcedo J.M., Martin A.G. Cryobanking mesenchymal stem cells // Methods Mol. Biol. 2017. Vol. 1590. P. 191–196. doi: 10.1007/978-1-4939-6921-0_14
- Aronowitz J.A., Lockhart R.A., Hakakian C.S. A Method for isolation of stromal vascular fraction cells in a clinically relevant time frame // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1773. P. 11–19. doi: 10.1007/978-1-4939-7799-4_2
- Wong D.E., Banyard D.A., Santos P.J.F. et al. Adipose-derived stem cell extracellular vesicles: A systematic review // J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2019. Vol. 72, No. 7. P. 1207–1218. doi: 10.1016/j.bjps.2019.03.008
- Sun Y., Chen S., Zhang X., Pei M. Significance of cellular cross-talk in stromal vascular fraction of adipose tissue in neovascularization // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2019. Vol. 39, No. 6. P. 1034–1044. doi: 10.1161/ATVBAHA.119.312425
- Zhang Y., Cai J., Zhou T. et al. Improved long-term volume retention of stromal vascular fraction gel grafting with enhanced angiogenesis and adipogenesis // Plast. Reconstr. Surg. 2018. Vol. 141, No. 5. P. 676e–686e. doi: 10.1097/PRS.0000000000004312
- Semon J.A., Zhang X., Pandey A.C. et al. Administration of murine stromal vascular fraction ameliorates chronic experimental autoimmune encephalomyelitis // Stem Cells Transl. Med. 2013. Vol. 2, No. 10. P. 789–796. doi: 10.5966/sctm.2013-0032
- Premaratne G.U., Ma L.P., Fujita M. et al. Stromal vascular fraction transplantation as an alternative therapy for ischemic heart failure: anti-inflammatory role // J. Cardiothorac. Surg. 2011. Vol. 6. P. 43. doi: 10.1186/1749-8090-6-43
- Blaber S.P., Webster R.A., Hill C.J. et al. Analysis of in vitro secretion profiles from adipose-derived cell populations // J. Transl. Med. 2012. Vol. 10. P. 172. doi: 10.1186/1479-5876-10-172
- Jayaramayya K., Mahalaxmi I., Subramaniam M.D. et al. Immunomodulatory effect of mesenchymal stem cells and mesenchymal stem-cell-derived exosomes for COVID-19 treatment // BMB Rep. 2020. Vol. 53, No. 8. P. 400–412. doi: 10.5483/BMBRep.2020.53.8.121
- Ryan P.M., Caplice N.M. Is adipose tissue a reservoir for viral spread, immune activation and cytokine amplification in COVID-19? // Obesity (Silver Spring). 2020. Vol. 28, No. 7. P. 1191–1194. doi: 10.1002/oby.22843
- Yu S., Cheng Y., Zhang L. et al. Treatment with adipose tissue-derived mesenchymal stem cells exerts anti-diabetic effects, improves long-term complications, and attenuates inflammation in type 2 diabetic rats // Stem Cell. Res. Ther. 2019. Vol. 10, No. 1. P. 333. doi: 10.1186/s13287-019-1474-8
- Jiang M., Bi X., Duan X. et al. Adipose tissue-derived stem cells modulate immune function in vivo and promote long-term hematopoiesis in vitro using the aGVHD model // Exp. Ther. Med. 2020. Vol. 19, No. 3. P. 1725–1732. doi: 10.3892/etm.2020.8430
- Engela A.U., Hoogduijn M.J., Boer K. et al. Human adipose-tissue derived mesenchymal stem cells induce functional de-novo regulatory T cells with methylated FOXP3 gene DNA // Clin. Exp. Immunol. 2013. Vol. 173, No. 2. P. 343–354. doi: 10.1111/cei.12120
- Hajmousa G., Harmsen M.C. Assessment of energy metabolic changes in adipose tissue-derived stem cells // Methods Mol. Biol. 2017. Vol. 1553. P. 55–65. doi: 10.1007/978-1-4939-6756-8_5
- Fukui E., Funaki S., Kimura K. et al. Adipose tissue-derived stem cells have the ability to differentiate into alveolar epithelial cells and ameliorate lung injury caused by elastase-induced emphysema in mice // Stem Cells Int. 2019. Vol. 2019. P. 5179172. doi: 10.1155/2019/5179172
- Cho H.H., Kim Y.J., Kim J.T. et al. The role of chemokines in proangiogenic action induced by human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in the murine model of hindlimb ischemia // Cell Physiol. Biochem. 2009. Vol. 24, No. 5–6. P. 511–518. doi: 10.1159/000257495
- Shetty A.K. Mesenchymal stem cell infusion shows promise for combating coronavirus (COVID-19)-induced pneumonia // Aging Dis. 2020. Vol. 11, No. 2. P. 462–464. doi: 10.14336/AD.2020.0301
- Gentile P., Sterodimas A. Adipose stem cells (ASCs) and stromal vascular fraction (SVF) as a potential therapy in combating (COVID-19)-disease // Aging Dis. 2020. Vol. 11, No. 3. P. 465–469. doi: 10.14336/AD.2020.0422
- Bradley K.C., Finsterbusch K., Schnepf D. et al. Microbiota-driven tonic interferon signals in lung stromal cells protect from influenza virus infection // Cell Rep. 2019. Vol. 28, No. 1. P. 245–256.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.05.105
- Hoogduijn M.J., Lombardo E. Mesenchymal stromal cells anno 2019: Dawn of the therapeutic era? Concise review // Stem Cells Transl. Med. 2019. Vol. 8, No. 11. P. 1126–1134. doi: 10.1002/sctm.19-0073
- Lopes-Pacheco M., Robba C., Rocco P.R.M., Pelosi P. Current understanding of the therapeutic benefits of mesenchymal stem cells in acute respiratory distress syndrome // Cell. Biol. Toxicol. 2020. Vol. 36, No. 1. P. 83–102. doi: 10.1007/s10565-019-09493-5
- Atkins J.W., West K., Kasow K.A. Current and future cell therapy standards and guidelines // Hematol. Oncol. Clin. North Am. 2019. Vol. 33, No. 5. P. 839–855. doi: 10.1016/j.hoc.2019.05.008
- Ji F., Li L., Li Z. et al. Mesenchymal stem cells as a potential treatment for critically ill patients with coronavirus disease 2019 // Stem Cells Transl. Med. 2020. Vol. 9, No. 7. P. 813–814. doi: 10.1002/sctm.20-0083
- Rossnagl S., Ghura H., Groth C. et al. A subpopulation of stromal cells controls cancer cell homing to the bone marrow // Cancer Res. 2018. Vol. 78, No. 1. P. 129–142. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-16-3507
- Fang Y., Zhang Y., Zhou J., Cao K. Adipose-derived mesenchymal stem cell exosomes: a novel pathway for tissues repair // Cell Tissue Bank. 2019. Vol. 20, No. 2. P. 153–161. doi: 10.1007/s10561-019-09761-y
- Kubrova E., D’Souza R.S., Hunt C.L. et al. Injectable biologics: What is the evidence? // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2020. Vol. 99, No. 10. P. 950–960. doi: 10.1097/PHM.0000000000001407
- Khalaj K., Figueira R.L., Antounians L. et al. Systematic review of extracellular vesicle-based treatments for lung injury: are EVs a potential therapy for COVID-19? // J. Extracell Vesicles. 2020. Vol. 9, No. 1. P. 1795365. doi: 10.1080/20013078.2020.1795365
- Putra A., Rosdiana I., Darlan D.M. et al. Intravenous administration is the best route of mesenchymal stem cells migration in improving liver function enzyme of acute liver failure // Folia Med. (Plovdiv). 2020. Vol. 62, No. 1. P. 52–58. doi: 10.3897/folmed..e47712
- Martinez J., Zoretic S., Moreira A., Moreira A. Safety and efficacy of cell therapies in pediatric heart disease: a systematic review and meta-analysis // Stem Cell Res. Ther. 2020. Vol. 11, No. 1. P. 272. doi: 10.1186/s13287-020-01764-x
- West W.H., Beutler A.I., Gordon C.R. Regenerative injectable therapies: Current evidence // Curr. Sports Med. Rep. 2020. Vol. 19, No. 9. P. 353–359. doi: 10.1249/JSR.0000000000000751
- Zimmerlin L., Rubin J.P., Pfeifer M.E. et al. Human adipose stromal vascular cell delivery in a fibrin spray // Cytotherapy. 2013. Vol. 15, No. 1. P. 102–108. doi: 10.1016/j.jcyt.2012.10.009
- Di Liddo R., Bertalot T., Borean A. et al. Leucocyte and Platelet-rich Fibrin: a carrier of autologous multipotent cells for regenerative medicine // J. Cell. Mol. Med. 2018. Vol. 22, No. 3. P. 1840–1854. doi: 10.1111/jcmm.13468