Przeszczepianie komórek mezotelialnych

Przeszczepianie komórek mezotelialnych Joanna Witkowicz Katedra i Klinika Nefrologii, Endokrynologii i Chorób Przemiany Materii, Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice Streszczenie: Komórki mezotelialne stanowią integralną część błony otrzewnowej i w warunkach fizjologicznych uczestniczą w pełnieniu przez nią funkcji strukturalnych i czynnościowych. W ostatnich latach komórki te były przedmiotem intensywnych badań ze względu na swoje położenie, właściwości wydzielnicze oraz zdolności do regeneracji i różnicowania. Wykazano, że komórki mezotelialne uczestniczą w procesach naprawczych po zabiegach chirurgicznych lub zapaleniu otrzewnej. Komórki te syntetyzują wiele cytokin, czynników wzrostowych i składników macierzy pozakomórkowej, mają właściwości przeciwzapalne i immunomodulujące. Charakteryzują się ponadto dużą plastycznością i w następstwie procesu transdyferencjacji mogą się różnicować w kierunku komórek takich jak: fibroblasty, komórki śródbłonka i mięśni szkieletowych, komórki chrzęstne, kostne, adipocyty lub komórki nerwowe. Pierwszym etapem przemiany komórek mezotelialnych do wyżej wymienionych rodzajów komórek jest powstawanie progenitorowej komórki mezotelialnej. W pracy przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat możliwości przeszczepiania komórek mezotelialnych. Do przeszczepienia wykorzystuje się własne komórki, które pobiera się z otrzewnej i namnaża w hodowli komórkowej. Komórki mezotelialne mogą być wykorzystane do: zapobiegania i leczenia zrostów otrzewnowych po zabiegach chirurgicznych w obrębie jamy brzusznej, leczenia przepuklin brzusznych, odbudowy błony otrzewnowej u chorych długotrwale leczonych metodą dializy otrzewnowej, zapobiegania niedokrwiennemu uszkodzeniu komórek mięśnia sercowego po zawale, regeneracji nerwów oraz wytwarzania białek metodą rekombinacji genetycznej. W ciągu najbliższych lat pojawią się z pewnością jeszcze inne możliwości wykorzystania przeszczepionych komórek mezotelialnych. Słowa kluczowe: dializa otrzewnowa, komórki mezotelialne, przeszczepianie komórek mezotelialnych, terapia genowa, zawał serca Budowa i lokalizacja komórek mezotelialnych w obrębie błony otrzewnowej Błona otrzewnowa zbudowana jest z komórek mezotelialnych leżących na błonie podstawnej oraz ze zróżnicowanej grubości tkanki łącznej zawierającej naczynia krwionośne i limfatyczne oraz zakończenia nerwowe [1]. Komórki mezotelialne są przedmiotem intensywnych badań już od kilkunastu lat ze względu na swoje położenie, właściwości wydzielnicze oraz zdolności do regeneracji i różnicowania. Mezotelium jest zbudowane z pojedynczej warstwy komórek pochodzenia mezodermalnego o różnej budowie w zależności od miejsca położenia. W obrębie otrzewnej ściennej komórki mezotelialne są płaskie (2,5 3 μm), o wydłużonym jądrze, z małą zawartością cytoplazmy i nielicznymi mikrokosmkami. Komórki mezotelialne otrzewnej trzewnej są większe (12 15 μm), sześcienne, z dużym jądrem, licznymi organellami komórkowy- Adres do korespondencji: lek. Joanna Witkowicz, Katedra i Klinika Nefrologii, Endokrynologii i Chorób Przemiany Materii, Śląski Uniwersytet Medyczny, ul. Francuska 20/24, 40-027 Katowice, tel.: 032 255-26-95, fax: 032 255-37-26, e mail: nefro@sum.edu.pl Praca wpłynęła: 01.12.2007. Przyjęta do druku: 25.02.2008. Nie zgłoszono sprzeczności interesów. Pol Arch Med Wewn 2008; 118 (5): xx xx Copyright by Medycyna Praktyczna, Kraków 2008 mi i mikrokosmkami. Komórki pośrednie wchodzące w skład otrzewnej pokrywającej żołądek mają na swojej powierzchni palczaste wypustki cytoplazmatyczne [2]. Komórki mezotelialne pokryte są mikrokosmkami, co zwiększa powierzchnię błony otrzewnowej około 40-krotnie. Kosmki te mają długość około 2 μm; są zbudowane z włókien aktynowych i pokryte glikokaliksem. Gęstość mikrokosmków na powierzchni komórek zależy od miejsca położenia i jest większa na komórkach mezotelialnych otrzewnej trzewnej w porównaniu z otrzewną ścienną [3]. Komórki mezotelialne są bogate w organella komórkowe. Mają liczne mitochondria, siateczkę endoplazmatyczną, 2 3 aparaty Goldiego oraz liczne lizosomy. W ich cytoplazmie znajdują się włókna aktynowe zbudowane z desminy, wimentyny i cytokeratyny. Wykazano, że cytokeratyna 8 i 18 oraz wimentyna są związkami charakterystycznymi dla komórek mezotelialnych [4]. Pęcherzyki pinocytarne łączą się ze sobą tworząc kanał pomiędzy jamą otrzewnową i tkanką łączną. Jądro komórek mezotelialnych jest położone centralnie. W płaskich komórkach jest ono owalne lub nerkowate i uwypukla się do światła jamy otrzewnowej. W komórkach sześciennych jądro jest okrągłe. Pod warstwą komórek mezotelialnych leży błona podstawna zbudowana z kolagenu typu IV, lamininy, fibronektyny i proteoglikanów. Błona podstawna jest ujemnie naładowana i stanowi zabezpieczenie przed przenikaniem makrocząsteczek, przez co odgrywa istot- Przeszczepianie komórek mezotelialnych 1

ną rolę w procesach naprawy mezotelium [5]. Pod mezotelium znajduje się tkanka śródmiąższowa zbudowana z kolagenu typu I i III, włókien fibryny oraz żelu koloidowego [1]. W tej macierzy umieszczone są liczne komórki, w tym między innymi fibroblasty, mastocyty, makrofagi, leukocyty i adipocyty, a także naczynia krwionośne, limfatyczne i włókna nerwowe. Głównym składnikiem tkanki śródmiąższowej otrzewnej jest kwas hialuronowy, który wraz z proteoglikanami wiąże cząsteczki wody, tworząc warstwę żelową spełniającą rolę filtra. Tkanka śródmiąższowa jest bogato unaczyniona. Wyróżnia się 3 rodzaje naczyń: naczynia włosowate właściwe, żylne naczynia włosowate tworzące spływ 2 3 naczyń właściwych oraz żyłki. Najwięcej naczyń (71,2%) znajduje się w otrzewnej pokrywającej trzewia i krezkę [6]. Naczynia krwionośne wyścielone są komórkami śródbłonkowymi, przez które odbywa się transport cząsteczek pomiędzy krwią i tkanką śródmiąższową otrzewnej. Komórki mezotelialne wchodzące w skład osierdzia i opłucnej nie różnią się biologicznie od komórek mezotelialnych błony otrzewnowej [7]. Rola komórek mezotelialnych Komórki mezotelialne, będąc częścią błony otrzewnowej, uczestniczą w pełnieniu przez nią funkcji strukturalnej i czynnościowej. Jednym z podstawowych zadań komórek mezotelialnych jest tworzenie gładkiej powierzchni błony otrzewnowej. W tym celu komórki te wytwarzają fosfolipidy (fosfatydylocholinę, lizofosfatydylocholinę, sfingomielinę, fosfatydyloetanolaminę, fosfatydyloinozytol, fosfatydyloserynę, lizofosfatydyloetanolaminę), które wraz z glikokaliksem tworzą warstwę chroniącą tę błonę przed ścieraniem w czasie ruchu narządów jamy brzusznej [8]. Oddziaływanie pomiędzy ujemnie naładowanymi mikrokosmkami i dodatnio naładowanymi fosfolipidami pozwala na wytworzenie idealnie gładkiej powierzchni [6]. Komórki mezotelialne wytwarzają wiele cytokin i czynników wzrostowych między innymi: śródbłonkowy czynnik wzrostu (vascular endothelial growth factor VEGF) [9], czynnik wzrostu fibroblastów (basic fibroblast growth factor bfgf) [10], transformujący czynnik wzrostu β (transforming growth factor β TGF β) [11], płytkowy czynnik wzrostu (platelet growth factor PGF) [12], insulinopodobny czynnik wzrostu [13], czynnik wzrostu hepatocytów (hepatocyte growth factor HGF), naskórkowy czynnik wzrostu (epidermal growth factor EGF) [14], endotelinę 1 i czynnik wzrostu keratynocytów [12,15]. Komórki mezotelialne syntetyzują również składniki macierzy pozakomórkowej, takie jak: cytokeratyna, wimentyna, kadheryny, fibronektyna, laminina, aktyna, winkulina, kolagen typu I i III [16,17]. Komórki mezotelialne wykazują właściwości przeciwzapalne i immunomodulujące między innymi dzięki sekrecji SDF 1α (stromal derived factor 1α), prostaglandyn, prostacykliny, białek surfaktantu A i D, inhibitora aktywatora plazminogenu oraz tkankowego inhibitora metaloproteinaz [17 19]. Komórki mezotelialne utrzymują równowagę pomiędzy tworzeniem i degradacją fibryny poprzez sekrecję aktywatorów fibrynolizy i enzymów uczestniczących w tworzeniu złogów fibryny. Zniszczenie komórek mezotelialnych powoduje aktywację zarówno procesu krzepnięcia, jak i fibrynolizy [20]. Regeneracja i różnicowanie komórek mezotelialnych Komórki mezotelialne mają duże zdolności regeneracyjne. Uszkodzenie otrzewnej może być wynikiem zabiegu chirurgicznego, zapalenia otrzewnej lub dializy otrzewnowej. Procesy naprawcze rozpoczynają się już po 24 godzinach od chwili uszkodzenia. Komórki wypełniające uszkodzone miejsce mogą pochodzić z: 1) proliferacji komórek leżących na brzegu ubytku 2) warstwy komórek mezotelialnych na przeciwległej powierzchni błony otrzewnowej 3) niedojrzałych komórek mezotelialnych krążących w płynie surowiczym 4) transformacji makrofagów 5) mezenchymalnych komórek prekursorowych znajdujących się w warstwie środmiąższowej błony otrzewnowej. Gojenie uszkodzonej powierzchni mezotelium trwa 7 10 dni i różni się od gojenia komórek śródbłonkowych, które polega jedynie na namnażaniu komórek brzeżnych [21]. Komórki mezotelialne pochodzą z mezodermy, wykazują jednak fenotypowe cechy zarówno komórek nabłonkowych (pochodzenia endodermalnego), jak i komórek mezenchymalnych. Charakteryzują się dużą plastycznością umieszczone w odpowiednim środowisku mogą się różnicować w inne linie komórkowe [17]. Dojrzałe komórki mezotelialne przekształcają się do komórek fibroblastycznych pod wpływem takich czynników, jak TGF β, HGF, EGF i interleukina 1β [22]. W czasie tej przemiany komórki zmieniają swój fenotyp. Przyjmują wydłużony kształt, zanikają ich połączenia międzykomórkowe, zmniejsza się zawartość cytokeratyny, zwiększa się ekspresja wimentyny i zdolność komórek do migracji. Takie przekształcenie się (transdyferencjacja) komórek mezotelialnych do miofibroblastów obserwowano, dodając TGF β do hodowli ludzkich komórek mezotelialnych [23]. Podobną transdyferencjację obserwowano również in vivo, u chorych dializowanych otrzewnowo [24]. Długotrwałe oddziaływanie TGF β na błonę otrzewnową powoduje jej włóknienie i zmniejszenie ultrafiltracji. Zaawansowane produkty końcowej glikacji białek (advanced glycation end products AGEs), które powstają na skutek stosowania płynów dializacyjnych o wysokim stężeniu glukozy, stymulują powstawanie TGF β i włóknienie błony otrzewnowej. Stosowanie antagonistów receptorów dla AGEs oraz kostnego białka morfogenicznego 7 zapobiega transdyferencjacji komórek mezotelialnych do fibroblastów [25,26]. Komórki mezotelialne z nasierdzia serca płodu mogą się różnicować do komórek śródbłonkowych i komórek mięśni gładkich naczyń [27]. W modelach zwierzęcych wykazano, że komórki mezotelialne mogą różnicować się również do komórek mięśni szkieletowych, komórek chrzęstnych, kostnych, adipocytów i komórek nerwowych [22]. W czasie fazy gojenia 2 POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2008; 118 (5)

stacjonarna komórka mezotelialna komórka progenitorowa adipocyt komórka endotelialna chondrocyt komórka mięśnia gładkiego osteoblast miofibroblast komórka nerwowa Tabela. Potencjalne możliwości wykorzystania komórek mezotelialnych w warunkach klinicznych zapobieganie i leczenie zrostów otrzewnowych po zabiegach chirurgicznych leczenie przepuklin brzusznych odbudowa błony otrzewnowej u chorych długotrwale leczonych metodą dializy otrzewnowej zapobieganie niedokrwiennemu uszkodzeniu komórek mięśnia sercowego po zawale mięśnia sercowego regeneracja uszkodzonych nerwów po odpowiedniej modyfikacji wytwarzanie białek metodą rekombinacji genetycznej Ryc. Transdyferencjacja komórki mezotelialnej Przeszczepianie komórek mezotelialnych może znaleźć szczególne zastosowanie u chorych z przewlekłą niewydolnością nerek dializowanych otrzewnowo. Bioniezgodne płyny dializacyjne o dużym stężeniu glukozy, wysokiej molalności i niskim ph, zawierające powstałe podczas sterylizacji termicznej produkty degradacji glukozy i AGEs, wywołują strukturalne i czynnościowe uszkodzenie błony otrzewnowej. Długotrwała ekspozycja na te płyny oraz epizody ostrego zapalenia otrzewnej powodują uszkodzenie (zmniejszenie liczby mikrokosmków) lub zanik komórek mezotelialnych, neoangiogenezę oraz włóknienie i stwardnienie błony otrzewnowej. Zmiany te przyczyniają sie do zmniejszenia ultrafiltracji i efektywności dializy otrzewnowej [36]. Pierwsze przeszczepienie komórek mezotelialnych wykonano pod koniec lat 80. XX wieku. Namnożone w hodowli komórki podano królikom z gronkowcowym zapaleniem otrzewnej. Już po 3 dniach obserwowano warstwę przeszczepionych komórek mezotelialnych na uszkodzonej powierzchni błony otrzewnej. Komórki te identyfikowano przez obecność dużych wakuoli i mikro kosmków na powierzchni całej komórki [33]. Podobny zabieg wykonano u chorych dializowanych otrzewnowo z ostrym zapaleniem otrzewnej, którym podano namnożone w hodowli komórki mezotelialne. W biopsji otrzewnej wykonanej 3 i 6 dni po przeszczepie stwierdzono wypełnienie uszkodzonej powierzchni błony otrzewnowej przez przeszczepione komórki [33]. Dodatnio naładowane komórki mezotelialne są przyciągane przez ujemnie naładowaną powierzchnię błony w miejscu ubytku mezochemicznego zapalenia otrzewnej u szczura stwierdzono obecność włókien mięśni szkieletowych w błonie otrzewnowej pokrywającej przeponę [28]. W przebiegu włókniejącego zapalenia otrzewnej u ludzi stwierdzono obecność ognisk kostnych lub chrzęstnych w błonie otrzewnowej. Podobnie w badaniu histopatologicznym międzybłoniaka wykazano ekspresję markerów typowych dla tkanki chrzęstnej i kostnej [29]. Pierwszym etapem przemiany komórki mezotelialnej do fibroblasta, komórki śródbłonkowej, komórki mięśnia gładkiego, chondrocyta, osteoblasta, komórki nerwowej lub adipocyta jest powstawanie progenitorowej komórki mezotelialnej, która przemieszcza się do warstwy podmezotelialnej [30]. Taka komórka wykazuje cechy komórki multipotencjalnej, która może się różnicować do komórek o różnych fenotypach pochodzących z jednego lub dwóch listków zarodkowych (ryc.) [30]. Wykorzystanie komórek mezotelialnych do przeszczepienia Ze względu na swoje cechy strukturalne i czynnościowe oraz zdolność do różnicowania się do innych rodzajów komórek, komórki mezotelialne są przedmiotem intensywnych badań mających na celu ich wykorzystanie w transplantologii (tab.) [22]. Do przeszczepienia wykorzystuje się własne komórki (tzw. przeszczep autologiczny), namnożone uprzednio w hodowli komórkowej [2]. Istnieje kilka sposobów pozyskiwania komórek mezotelialnych. U zwierząt pobiera się wycinek z sieci metodą laparoskopową lub płucze się jamę otrzewnową roztworem trypsyny podanym przez cewnik otrzewnowy [31]. U ludzi pobiera się niewielki fragment sieci mniejszej podczas chirurgicznej implantacji cewnika otrzewnowego [32]. W hodowli komórki mezotelialne określa się metodą cytometrii przepływowej lub też na podstawie ilości fosfolipidów w nadsączu komórkowym, produkcji prostacyklin, zawartości białek cytoszkieletu lub tłuszczów [32,33]. Komórki mezotelialne mają zdolność 9 krotnej replikacji w hodowli [32]. Po namnożeniu, zawiesinę komórek w surowicy płodowej z 10% di- metylosulfotlenkiem przechowuje w ciekłym azocie [34]. Inną metodą pozyskiwania komórek mezotelialnych jest ich izolacja z powięzi pochwowej. W czasie rozwoju płodowego fragment otrzewnej schodzi do worka mosznowego tworząc powięź pochwową zawierającą komórki mezotelialne. Dotychczas wyizolowano te komórki z powięzi pochwowej u zwierząt (psów), a także od chorego w czasie zabiegu usunięcia wodniaka jądra [35]. Pobieranie fragmentu tej powięzi jest mniej obciążające dla chorego, ponieważ nie wymaga ingerencji w obrębie jamy brzusznej. Dializa otrzewnowa Przeszczepianie komórek mezotelialnych 3

telium. W ten sposób dochodzi do przywrócenia ciągłości błony otrzewnowej. Podobne próby opisali również inni autorzy [37,38]. Komórki mezotelialne znakowano środkami fluorescencyjnymi, co umożliwiało dokładną obserwację czasu, drogi migracji i miejsca ich wbudowania do otrzewnej [16,37]. Przeszczepianie komórek mezotelialnych może umożliwić odbudowę ciągłości błony otrzewnowej. Nie uzyskano jednak dotąd przywrócenia czynności fizjologicznych tych komórek i całej błony otrzewnowej [38]. U zwierząt po przeszczepie komórek mezotelialnych doświadczalne zapalenia otrzewnej powodowały zwiększony udział tych komórek w aktywacji i wydłużeniu czasu trwania reakcji zapalnej [38]. Przeszczepianie komórek mezotelialnych z kilku powodów nie zostało jeszcze uznane jako metoda naprawienia uszkodzonej otrzewnej u chorych leczonych dializą otrzewnową. Po pierwsze: przeszczepione komórki nasilają reakcję zapalną poprzez zwiększoną sekrecję czynników prozapalnych. Po drugie: istnieją trudności w pozyskiwaniu komórek mezotelialnych do przeszczepienia u chorych długo dializowanych i w starszym wieku. Po trzecie: nie można dokładnie określić optymalnego momentu wykonania takiego przeszczepienia [39]. Zrosty otrzewnowe i przepukliny brzuszne Jednym z powikłań po zabiegach chirurgicznych wykonywanych w obrębie jamy brzusznej jest tworzenie się zrostów otrzewnowych. Mogą one powodować niedrożność jelit, niepłodność u kobiet lub przewlekły ból. Włókniste zrosty otrzewnowe są wynikiem tworzenia się złogów fibryny i niedostatecznej aktywności fibrynolitycznej uszkodzonych komórek mezotelialnych. Podanie dootrzewnowo w czasie zabiegu operacyjnego komórek mezotelialnych namnożonych w hodowli zapobiega powstawaniu zrostów [40]. Jeszcze lepsze efekty uzyskano po przeszczepie tzw. sztucznej otrzewnej. Jest ona zbudowana z żelu kolagenowego zawierającego fibroblasty oraz z pojedynczej warstwy komórek mezotelialnych [41]. Przeszczepienie takiego graftu w okolice uszkodzonej otrzewnej u zwierząt doświadczalnych znacząco zmniejszało tworzenie się zrostów [41]. Przeszczepienie autologicznych komórek mezotelialnych umieszczonych w warstwie żelu fibrynowego psom po zabiegach chirurgicznych zapobiegało powstawaniu zrostów otrzewnowych [42]. Do leczenia przepuklin brzusznych powstałych po zabiegach chirurgicznych wykorzystuje się materiały sztuczne (polipropylen, politetrafluoroetylen, poliester, kwas poliglikolowy) lub naturalne, takie jak błona podśluzówkowa jelita cienkiego, bezkomórkowa macierz skórna lub bydlęce nasierdzie pokryte glutaraldehydem. Inną możliwością jest stosowanie materiałów, które łatwo pokrywają się komórkami mezotelialnymi (mezotelializacja) in vivo [22]. W pierwszym etapie dochodzi do przylegania i proliferacji komórek mezotelialnych. Następnie materiał ten ulega degradacji, pozostawiając warstwę komórek mezotelialnych, które mogą spełniać swoje funkcje biologiczne. Komórki mezotelialne najszybciej przyle- gają do materiału składającego się z polipropylenu i poliuretanu (PL PU99), wolniej do politetrafluoroetylenu jest to zależne przede wszystkim od wielkości porów [23,43]. Zawał serca W ostatnim czasie przeprowadzono badania eksperymentalne, w których wykorzystano przeszczepienie komórek mezotelialnych w leczeniu zawału serca. Przesłanką do takich badań były obserwacje dokonane przez Campbell i wsp. [44], którzy wszczepili silikonową rurkę do jamy otrzewnowej szczura. Po 2 tygodniach uzyskano protezę naczyniową zbudowaną z wewnętrznej warstwy komórek mezotelialnych, środkowej warstwy miofibroblasów i zewnętrznej macierzy kolagenowej. Taką protezę wykorzystano z powodzeniem do wytworzenia graftu naczyniowego [44]. Zdolność przekształcania się komórek mezotelialnych w komórki śródbłonka badano również w modelu zawału serca u szczura. Komórki mezotelialne przeszczepiono do strefy martwicy [45]. Po miesiącu obserwowano proliferację tych komórek w bliźnie pozawałowej oraz ich wbudowanie do nowych naczyń krwionośnych, gdzie zmieniają się fenotypowo i czynnościowo w komórki śródbłonka. Po przeszczepieniu komórek mezotelialnych stwierdzono poprawę frakcji wyrzutowej oraz zmniejszenie końcoworozkurczowej objętości lewej komory serca w porównaniu z grupą kontrolną [45]. Korzystne są również właściwości przeciwzakrzepowe i fibrynolityczne komórek mezotelialnych wyścielających światło nowego naczynia. Komórki mezotelialne podane w miejsce blizny pozawałowej produkują wiele cytokin i czynników wzrostowych, takich jak VEGF, bfgf, TGF β, PGF, SDF 1α i inne [46]. Czynniki te mają wpływ na nowotworzenie naczyń oraz przyspieszenie odbudowy uszkodzonej tkanki mięśnia sercowego. SDF 1α ma szczególnie silne działanie chemotaktyczne na komórki macierzyste. Powoduje mobilizację tych komórek ze szpiku kostnego i przyciąganie ich do strefy pozawałowej, gdzie ulegają dalszemu różnicowaniu [46]. Trwają badania nad modyfikacją komórek mezotelialnych genami kodującymi czynniki wzrostowe, co pozwoli na jeszcze większy udział zmodyfikowanych genetycznie komórek mezotelialnych w procesie naprawczym [46]. Tak więc przeszczepianie komórek mezotelialnych może stanowić nową strategię leczenia zawału mięśnia sercowego poprzez wpływ tych komórek na nowotworzenie naczyń (różnicowanie w komórki śródbłonka, mięśni gładkich naczyń i fibroblasty przydanki), ich działanie przeciwzapalne, immunomodulujące oraz wpływ na produkcję białek przyspieszających naprawę tkanki [46]. Rekonstrukcja nerwów Nowym sposobem rekonstrukcji uszkodzonego nerwu jest wykorzystanie rurki pokrytej komórkami mezotelialnymi. Lundborg i wsp. [47] zastosowali tę metodę do uzupełnienia 10-milimetrowego ubytku powstałego po przecięciu nerwu kulszowego u szczura. W ciągu kilku dni pomiędzy 4 POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2008; 118 (5)

proksymalnym i dystalnym kikutem uformował się pień nerwu. Nie obserwowano różnic w gęstości i rozmieszczeniu włókien oraz szybkości przewodzenia pomiędzy modelem z wykorzystaniem komórek mezotelialnych i standardowym przeszczepieniem nerwu [47]. W innym eksperymencie wypełniono 25 30-milimetrowy ubytek nerwu kulszowego u szczura fragmentem sieci, co pozwoliło na uzyskanie pełnej regeneracji nerwu [48]. Dzięki produkcji surfaktantu przez komórki mezotelialne nie występuje tarcie uzupełnionego ubytku nerwu o otaczające tkanki. Jak się wydaje, wykorzystanie sztucznych materiałów pokrytych komórkami mezotelialnymi jest alternatywą dla dotychczasowych sposobów rekonstrukcji nerwów [22]. Inżynieria genetyczna Trwają liczne badania doświadczalne z zastosowaniem komórek mezotelialnych w inżynierii genetycznej. Po modyfikacji genetycznej tych komórek uzyskano ekspresję genów dla następujących białek: trombomodulina, hormon wzrostu oraz α1 antytrypsyna [22]. Podanie myszom z mocznicą dootrzewnowo komórek mezotelialnych z wprowadzonym genem dla erytropoetyny powoduje wyrównanie niedokrwistości [49]. Po wszczepieniu komórek mezotelialnych z genem dla czynnika cytotoksycznego myszom z rakiem jajnika obserwowano migrację tych komórek w okolice guza i wydłużone przeżycie zwierząt [50]. Wprowadzenie do komórek mezotelialnych znajdujących się w błonie opłucnowej genu dla syntezy czynników zmniejszających naczyniotworzenie hamuje rozwój guza płuc u królików [51]. PODSUMOWANIE Pierwsze autologiczne przeszczepienie komórek mezotelialnych wykonano w 1991 roku. Od tego czasu wiedza na temat budowy i czynności tych komórek znacznie się poszerzyła. Do chwili obecnej przeszczepianie komórek mezotelialnych nie zostało jednak wprowadzone do praktyki klinicznej z powodu pewnych ograniczeń. Po pierwsze, istnieją trudności w pozyskiwaniu komórek do hodowli. Można je wyizolować u ludzi z fragmentu sieci mniejszej lub z płynu dializacyjnego u osób leczonych metodą dializy otrzewnowej [32,33]. Przeszczepienie komórek mezotelialnych w celu zapobiegania wystąpieniu zrostów pooperacyjnych wiązałoby się więc z koniecznością wykonania dodatkowej laparotomii lub laparoskopii przed właściwą operacją. Jest to jednak zabieg zbyt obciążający dla chorego, dlatego nie wprowadzono go do praktyki. U chorych dializowanych otrzewnowo większość komórek mezotelialnych pobranych z płynu dializacyjnego ma fenotyp komórek fibroblastycznych (ulegają transdyferencjacji) [39]. Dlatego też trudno jest pozyskać tym sposobem odpowiednią ilość komórek nadających się do namnożenia w hodowli. Kolejnym czynnikiem ograniczającym wprowadzenie przeszczepiania komórek mezotelialnych do praktyki klinicznej jest niejasny sposób eliminacji nadmiaru przeszczepionych komórek podanych do jamy otrzewnowej. Mogą one ulegać apoptozie, być fagocytowane przez makrofagi lub wychwytywane przez układ limfatyczny [33]. W dostępnych obserwacjach nie ma aktualnie wystarczających informacji na temat sposobu usuwania nadmiaru przeszczepionych komórek i skutków tego procesu. U chorych dializowanych otrzewnowo przeszczepienie komórek mezotelialnych może wywołać stan zapalny błony otrzewnowej. Dlatego też trwają badania nad możliwością wprowadzenia modyfikacji genetycznej komórek mezotelialnych pochodzących z hodowli, polegającej na wprowadzeniu do tych komórek genów dla czynników przeciwzapalnych (np. genu antagonisty receptora dla interleukiny 1) [39]. Pozbawienie komórek mezotelialnych właściwości prozapalnego oddziaływania na błonę otrzewnową umożliwi przeszczepianie tych komórek w celu odbudowy błony otrzewnowej u chorych długotrwale dializowanych. Wreszcie jednym z najważniejszych problemów dotyczących wprowadzenia przeszczepiania komórek mezotelialnych do praktyki klinicznej jest potencjalne ryzyko transformacji nowotworowej tych komórek [39]. Komórka mezotelialna wykazuje po odróżnicowaniu właściwości komórki multipotencjalnej i jako taka może różnicować się również do komórki nowotworowej. Stanowi to istotne zagrożenie związane z ryzykiem wywołania choroby nowotworowej po przeszczepieniu komórek mezotelialnych. Do tej pory przeprowadzono jednak zbyt mało obserwacji klinicznych, by można było jednoznacznie określić stopień takiego zagrożenia [39]. Rozwiązanie wyżej wymienionych problemów związanych z przeszczepianiem komórek mezotelialnych pozwoli w przyszłości na wykorzystanie tej metody leczenia do odbudowy i regeneracji tkanek, a także w inżynierii genetycznej. PIŚMIENNICTWO 1. Di Paolo N, Sacchi G. Atlas of peritoneal histology. Perit Dial Int. 2000; 20 (Suppl 3): 5 96. 2. Di Paolo N, Sacchi G, Del Vecchio MT, et al. State of art on autologous mesothelial transplant in animals and humans. Int J Artif Organs. 2007; 30: 456 476. 3. Gaudio E, Casale N, Pannarale N, et al. A scanning electron microscopy morphometric study of the rabbit peritoneal surface. Anat Rec. 1990; 228: 145 150. 4. Wu YJ, Parker LM, Binder ME, et al. The mesothelial keratinsa new family of cytoskeletal proteins identified in cultured mesothelial cells and non keratinizing epithelia. Cell. 1982; 31: 693 703. 5. Di Paolo N, Sacchi G. Anatomy and physiology of the peritoneal membrane Contrib Nephrol. 1990; 84: 10 26. 6. Gotloib L, Schostak A, Barsella P, et al. Heterogeneous density and ultrastructure of rabbit s peritoneal microvasculature. Int J Artif Organs. 1984; 7: 123 125. 7. Young B, Lowe J, Stevens A, et al. Wheather s Functional Histology. Philadelphia, Churchill Livingstone, 2006. 8. Pfeiffer CJ, Pfeiffer DC, Misra HP. Enteric serosal surface in the piglet: a scanning and transmission electron microscopic study of the mesothelium. J Submicrosc Cytol. 1987; 19: 237 246. 9. Mandl Weber S, Cohen CD, Haslinger B, et al. Vascular endothelial growth factor production and regulation in human peritoneal mesothelial cells. Kidney Int. 2002; 61: 570 578. 10. Cronauer MV, Stadlmann S, Klocker H, et al. Basic fibroblast growth factor synthesis by human peritoneal mesothelial cells induction by interleukin 1. Am J Pathol. 1999; 155: 1977 1984. Przeszczepianie komórek mezotelialnych 5

11. Offner FA, Feichtinger H, Stadlmann S, et al. Transforming growth factor beta synthesis by human peritoneal mesothelial cells Induction by interleukin 1. Am J Pathol. 1996; 148: 1679 1688. 12. Kimura I, Sakamoto Y, Shibasaki M, et al. Release of endothelins and platelet activating factor by a rat pleural mesothelial cell line. Eur Respir J. 2000; 15: 170 176. 13. Lee TC, Zhang Y, Aston C, et al. Normal human mesothelial cells and mesothelioma cell lines express insulin like growth factor I and associated molecules. Cancer Res. 1993; 53: 2858 2864. 14. Faull RJ, Stanley JM, Fraser S, et al. HB EGF is produced in the peritoneal cavity and enhances mesothelial cell adhesion and migration. Kidney Int. 2001; 59: 614 624. 15. Adamson IY, Bakowska J, Prieditis H. Proliferation of rat pleural mesothelial cells in response to hepatocyte and keratinocyte growth factors. Am J Respir Cell Mol Biol. 2000; 23: 345 349. 16. Foley Comer AJ, Herrick SE, Al Mishlab T, et al. Evidence for incorporation of free floating cells as a mechanism of serosal healing. J Cell Sci. 2002; 115: 1383 1389. 17. Herrick SE, Mutsaers SE. Mesothelial progenitor cells and their potential in tissue engineering. Int J Biochem Cell Biol. 2004; 36: 621 642. 18. Damas JK, Waehre T, Yndestad A, et al. Stromal cell derived factor 1 alpha in unstable angina Potential antiinflammatory and matrix stabilizing effects Circulation. 2002; 106: 36 42. 19. Stylianou E, Jenner LA, Davies M, et al. Isolation, culture and characterization of human peritoneal mesothelial cells. Kidney Int. 1990; 37: 1563 1570. 20. Van Hinsbergh VW, Kooistra T, Scheffer MA, et al. Characterisation and fibrinolytic properties of human omental tissue mesothelial cells Comparison with endothelial cells. Blood. 1990; 75: 1490 1497. 21. Mutsaers SE, Prele CM, Lansley SM, et al. The origin of regenerating mesothelium a historical perspective. Int J Artif Organs. 2007; 30: 484 494. 22. Herrick SE, Mutsaers SE. The potential of mesothelial cells in tissue engineering and regenerative medicine applications. Int J Artif Organs. 2007; 30: 527 540. 23. Yang AH, Chen JY, Lin JK. Myofibroblastic conversion of mesothelial cells. Kidney Int. 2003; 63: 1530 1539. 24. Yanez Mo M, Lara Pezzi E, Selgas R, et al. Peritoneal dialysis and epithelial to mesenchymal transition of mesothelial cells. N Engl J Med. 2003; 348: 403 413. 25. De Vriese AS, Tilton RG, Mortier S, et al. Myofibroblast transdifferentiation of mesothelial cells is mediated by RAGE and contributes to peritoneal fibrosis in uraemia. Nephrol Dial Transplant. 2006; 21: 2549 2555. 26. Vargha R, Endemann M, Kratochwill K, et al. Ex vivo reversal of in vivo transdifferentiation in mesothelial cells grown from peritoneal dialysate effluents. Nephrol Dial Transplant. 2006; 21: 2943 2947. 27. Wada AM, Smith TK, Osler ME, et al. Epicardial/mesothelial cell line retains vasculogenic potential of embryonic epicardium. Circ Res. 2003; 92: 525 531. 28. Drakontides AB, Danon MJ, Levine S. Heterotopic neogenesis of sceletal muscle induced in the adult rat diaphragmatic peritoneum ultrastructural and transplantation studies. Histol Histopathol. 1999; 14: 1135 1143. 29. Donna A, Betta PG. Differentiation towards cartilage and bone in a primary tumour of pleura Further evidence in suppert of the concept of mesodermoma. Histopathology. 1986; 10: 101 108. 30. Lucas PA. Stem cells for mesothelial repair an understudied modality Int J Artif Organs. 2007; 30: 550 556. 31. Di Paolo N, Garosi G, Petrini G, et al. Peritoneal dialysis solution biocompatibility testing in animals. Perit Dial Int. 1995; 15 (Suppl 7): 61 69. 32. Di Paolo N, Sacchi G, Vanni L, et al. Implant of autologous mesothelial cells in animals and a peritoneal dialysis patient. Int J Artif Organs. 1989; 12: 485 501. 33. Mutsaers S, Di Paolo N. Future directions in mesothelial transplantation research. Int J Artif Organs. 2007; 30: 557 561. 34. Asano T, Takazawa R, Yamato M, et al. Mesothelial cells from tunica vaginalis, a practical source for mesothelial transplantation. Int J Artif Organs. 2007; 30: 495 500. 35. Wańkowicz Z. Znaczenie fizjologiczne i kliniczne zwiększonej przepuszczalności otrzewnej. In: Więcek A, Kokot F. Postępy w nefrologii i nadciśnieniu tętniczym. T. 3. Kraków, Medycyna Praktyczna, 2004: 201 211. 36. Di Paolo N, Vanni L, Sacchi G. Autologous implant of peritoneal mesothelium in rabbits and man. Clin Nephrol. 1990; 34: 179 184. 37. Hekking LH, Harvey VS, Havenith CE, et al. Mesothelial cell transplantation in models of acute inflammation and chronic peritoneal dialysis. Perit Dial Int. 2003; 23: 323 330. 38. Hekking LH, Zweers MM, Keuning ED, et al. Apparent successful mesothelial cell trans plantation hampered by peritoneal activation. Kidney Int. 2005; 68: 2362 2367. 39. Hekking LH, Van den Born J. Feasibility of mesothelial transplantation during experimental peritoneal dialysis and peritonitis. Int J Artif Organs. 2007; 30: 513 519. 40. Bertram P, Tietze L, Hoopmann M, et al. Interperitoneal transplantation of isologous mesothelial cells for prevention of adhesions. Eur J Surg. 1999; 165: 705 708. 41. Kuga H, Morisaki T, Nakamura K, et al. Construction of a transplantable tissue engineered artificial peritoneum. Eur Surg Res. 2004; 36: 323 330. 42. Asano T, Takazawa R, Yamato M, et al. Transplantation of an autologous mesothelial cell sheet prepared from tunica vaginalis prevents post operative adhesions in a canine model. Tissue Eng. 2006; 12: 2629 2637. 43. Matthews BD, Pratt BL, Pollinger HS, et al. Assessment of adhesion formation to intra abdominal polypropylene mesh and polytetrafluoroethylene mesh. J Surg Res. 2003; 114: 126 132. 44. Campbell JH, Efendy JL, Campbell GR. Novel vascular graft grown within recipient s own peritoneal cavity. Circ Res. 1999; 85: 1173 1178. 45. Elmadbouh I, Chen Y, Louedec L, et al. Mesothelial cell transplantation in the infarct scar induces neovascularisation and improves heart function Cardiovasc Res. 2005; 68: 307 317. 46. Elmadbouh I, Michel J, Chachques J. Mesothelial cell transplantation in myocardial infarction. Int J Artif Organs. 2007; 30: 541 549. 47. Lundborg G, Dahlin LB, Danielsen N, et al. Nerve regeneration across an extended gab A neurobiological view of nerve repair and the possible involvement of neuronotrophic factors. J Hand Surg. 1982; 7: 580 587. 48. Castaneda F, Kinne RK. Omental graft improves functional recovery of transfected peripheral nerve. Muscle Nerve. 2002; 26: 527 532. 49. Einbinger T, Sufaro Y, Yusim I, et al. Correction of anemia in uremic mice by genetically modified peritoneal mesothelial cells. Kidney Int. 2003; 63: 2103 2112. 50. Rancourt C, Bergeron C, Lane D, et al. Delivery of herpes simplex thymidine kinase bystander effect by engineered human mesothelial cells for the treatment of ovarian cancer. Cytotherapy. 2003; 5; 509 522. 51. Mae M, Crystal RG. Gene transfer to the pleural mesothelium as a strategy to deliver proteins to the lung parenchyma. Human Gene Ther. 2002; 13: 1471 1482. 6 POLSKIE ARCHIWUM MEDYCYNY WEWNĘTRZNEJ 2008; 118 (5)