Контурная пластика с использованием аутологичного жира — эффективная процедура, набирающая все большую популярность. Однако есть ряд вопросов, ограничивающих ее широкое  распространение, в том числе и вопрос с относительно быстрой резорбцией жира (в то время, когда хотелось бы сохранить его подольше). Выход из этого — обогащение жирового трансплантата стромально-васкулярной фракцией, т.е. стволовыми клетками и сосудами, что способствует сохранению его объема более чем в 2 раза дольше по сравнению со стандартным липографтом [1].

Интактная жировая ткань — это богатая кровеносными сосудами самообновляющаяся структура, состоящая из адипоцитов (зрелых клеток жировой ткани), стромально-васкулярной клеточной фракции и поддерживающей волокнистой стромы. СВКФ является уникальным клеточным комплексом, содержащим стволовые клетки жировой ткани (СКЖТ), которые являются ключевым компонентом СВКФ, эндотелиальные и гладкомышечные клетки кровеносных сосудов и их предшественники, а также перициты, фибробласты и клетки крови, включая В- и Т-лимфоциты.

Жировой трансплантат, используемый при стандартной процедуре липофилинга, содержит недостаточное для полноценного приживления количество кровеносных сосудов и стволовых/прогениторных клеток. Устранить этот дефицит можно обогащением липографта стромально-васкулярной клеточной фракцией, свежевыделенной из жировой ткани, что позволяет значительно повысить приживаемость трансплантата и сохранить его объем.

Положительное влияние СВКФ на репаративные процессы в зоне трансплантации обусловлено кооперативным взаимодействием клеток, входящих в состав СВКФ, и продуцируемых ими факторов роста/цитокинов. Показано, что, в отличие от адипоцитов, входящие в состав СВКФ клетки обладают устойчивостью к недостатку кислорода. Более того, гипоксия способствует стимуляции дифференцировки стволовых клеток жировой ткани в ангио- и адипогенном направлениях. Благодаря этому, в течение первых 2–3 мес после трансплантации обогащенного СВКФ жирового трансплантата наблюдается его обновление, что значительно улучшает качество липографта [2].

Новое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, дает идею, каким образом можно еще более выражено улучшить результаты липофилинга — оказывается, низкоинтенсивный ультразвук усиливает пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток жировой ткани, что может способствовать более длительному сохранению эффектов контурной пластики [3]. Но перед тем, как перейти к этой идее, рассмотрим возможности использования СКЖТ в целом.

Что могут стволовые клетки?

Как и другие мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки, стволовые клетки жировой ткани (СКЖТ) могут дифференцироваться в нескольких направлениях и обладают рядом специфических свойств [2]:

• могут образовывать в культуре клеточные колонии — клоны клеток, происходящие из одной клетки-предшественницы;
• способны к самоподдержанию, т.е. производству дочерних клеток, обладающих таким же потенциалом, что и родительские клетки;
• способны к мультилинейной дифференцировке — как, например, в мезенхимальном направлении — в различные типы клеток соединительной ткани. Основные направления дифференцировки стволовых клеток жировой ткани — адипо- и ангиогенное;
• обладают выраженными иммуномодулирующими свойствами;
• способны продуцировать большое количество активных веществ.

Эти биологически активные вещества, в свою очередь:

• активируют неоангиогенез — за счет дифференцировки СКЖТ в эндотелиальные клетки, активации эндотелиальных прогениторных клеток и продукции проангиогенных факторов (известно, что СКЖТ обладают значительной секреторной активностью — они продуцируют широкий спектр проангиогенных факторов и факторов роста цитокинов, таких как FGF, HGF, VEGF, TGF-β, GM-CSF, SDF-1, IL-6, -8, -17, NGF, TIMP-1 и -2, ангиогенин, ангиопоэтин-1 и плацентарный фактор роста, благодаря которым наблюдается выраженная активация процессов васкуляризации в области их присутствия);
• стимулируют регенерацию адипоцитов — за счет антиапоптотической активности СКЖТ и дифференцировки их в адипоциты (показано, что СКЖТ экспрессируют мРНК антиапоптического фактора ICF, который известен также как митоген, стимулирующий дифференцировку адипоцитов);
• модулируют местные воспалительные реакции [3].

Что может низкоинтенсивный ультразвук?

Низкоинтенсивный ультразвук еще в 1994 году был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) как безопасное и эффективное средство лечения переломов костей. Выявлено, что стволовые клетки (в том числе и жировой ткани) способны воспринимать механические стимулы, к которым также относятся ультразвуковые колебания, повышая экспрессию факторов роста мезенхимальных клеток [4, 5].

Механизм действия низкоинтенсивных УЗ-колебаний на ткани связан с акустической кавитацией — попеременным расширением и сжатием среды под воздействием УЗ-волн с образованием вследствие такого колебания жидкостей так называемых кавитационных пузырьков [3]. При воздействии низкоинтенсивных УЗ-колебаний формируются стабильные, не схлопывающиеся пузырьки, которые перемещаются во внутри- и внеклеточном пространстве, воздействуя на механорецепторы. Роль таких механорецепторов выполняют белки-интегрины фокальных контактов — межклеточных контактов, которые связывают клетку с внеклеточным матриксом, а со стороны цитоплазмы взаимодействуют с цитоскелетом и задействованы во многих сигнальных путях клетки, в частности путях, активирующих пролиферацию клеток и экспрессию ряда генов [6, 7]. Также за счет акустической кавитации изменяется проницаемость клеточной мембраны для ионов кальция и натрия, что запускает активацию синтеза белковых молекул в клетках [8].

Так, в одном из исследований изучались эффекты воздействия низкочастотного ультразвука (45 кГц) с мощностью 15 и 30 мВт/см² на фибробласты и остеобласты, а также на заживление хронических диабетических ран у опытных животных. Выявлено, что курс процедур обусловил значительно более быстрое заживление диабетических ран у экспериментальных мышей, чем у грызунов контрольной группы (17 дней против 24). Это стало возможно благодаря активации пролиферации клеток за счет увеличения синтеза факторов роста, а также утолщения дермального слоя за счет активного синтеза коллагена [9].

Низкоинтенсивный звук и стволовые клетки жировой ткани

В новом исследовании изучалось влияние обработки низкоинтенсивным ультразвуком  СКЖТ, которые вводились опытным животным для ускорения заживления ран, сформированных вследствие радиотерапии [3]. Модель радиационно-индуцированного поражения кожи была создана на коже живота морских свинок под действием радиации 60 Гр. Выделенные СКЖТ предварительно культивировали, а затем метили специальным красителем и вводили внутрикожно в область радиационного поражения.

Часть клеток подвергали обработке ультразвуком с частотой 40 кГц за 24 часа до трансплантации клеток (воздействие на клеточную культуру) и/или через 24 после их введения (воздействие на область поврежденной кожи, куда были трансплантированы клетки). Часть клеток обработке не подвергалась, часть животных СКЖТ не пересаживали.

Оптимальные параметры УЗ-воздействия определялись с помощью расчетных моделей и опытным путем. Механический индекс (MI) обработки (индекс феномена кавитации, отражающий риск нетермического повреждения) составлял 0, . Энергия УЗ-колебаний составляла 0,23 В/см², обработка кожи проводилась с расстояния 0,1–0,5 см.

В итоге было выявлено положительное влияние обработки ультразвуком СКЖТ на все три фазы заживления ран, то есть воспаление, пролиферацию и регенерацию — они протекали лучше, чем при пересадке необработанных ультразвуком клеток. При этом лучшие эффекты наблюдались, если клетки подвергались УЗ-воздействию до пересадки в ткани, чем после. Авторы заключают, что обработка СКЖТ низкоинтенсивным ультразвуком улучшает миграцию, пролиферацию и дифференцировку СКЖТ в тканях и, следовательно, увеличивает число факторов роста, стимулирующих регенеративные процессы, и выживаемость клеток.

Обсуждение и заключение

Данное исследование наглядно демонстрирует эффективность низкоинтенсивного ультразвука как инструмента для улучшения эффектов клеточной терапии, к которой относится в том числе и липофилинг — контурная пластика с использованием аутологичного жира. В настоящее время одним из актуальных способов улучшить эффективность процедур — время сохранения полученных результатов, а также в целом  улучшения состояния кожи, жировые трансплантаты обогащаются стромально-васкулярной фракцией, т.е. стволовыми клетками и сосудами. Исходя из результатов нового исследования можно предположить, что с помощью обработки клеточных фракций низкоинтесивными ультразвуковыми колебаниями, которые усиливают пролиферацию, дифференцировку и секреторную активность СКЖТ, можно еще больше улучшить эффективность липофилинга, что может способствовать более длительному сохранению эффектов контурной пластики. Возможно, эффекты будут наблюдаться даже при обработке ультразвуком кожи уже после липофилинга.

Идея интересная, однако, разумеется, требуются специальные исследования, которые могли бы выявить оптимальные параметры воздействия и, собственно, сравнить эффективность липофилинга обработанных и необработанных ультразвуком трансплантатов.

Литература

1. Zhu M., Zhou Z., Chen Y., Schreiber R., Ransom J.T., Fraser J.K., Hedrick M.H., Pinkernell K., Kuo H.C. Supplementation of fat grafts with adipose-derived regenerative cells improves long-term graft retention. Ann Plast Surg 2010; 64(2): 222–22
2. НОВАЯ КОСМЕТОЛОГИЯ. Инъекционные методы в косметологии. 2-е изд. Под общ. ред. Е.И. Эрнандес. М.: ИД «Косметика и медицина», 2018.
3. Hormozi Moghaddam Z., Mokhtari-Dizaji M., Nilforoshzadeh M.A., Bakhshandeh M., Ghaffari Khaligh S. Low-intensity ultrasound combined with allogenic adipose-derived mesenchymal stem cells (AdMSCs) in radiation-induced skin injury treatment. Sci Rep 2020;10(1):20006. Published 2020 Nov 17.
4. Sarraf C.E., Otto W.R., Eastwood M. In vitro mesenchymal stem cell differentiation after mechanical stimulation. Cell Prolif 2011; 44(1): 99–
5. Fu X., Liu G., Halim A., Ju Y., Luo Q., Song A.G. Mesenchymal Stem Cell Migration and Tissue Repair. Cells 2019; 28;8(8):784.
6. Widegren U., Wretman C., Lionikas A., Hedin G., Henriksson J. Influence of exercise intensity on ERK/MAP kinase signalling in human skeletal muscle. Pflugers Arch 2000; 441(2-3):317-22.
7. Burridge K. Focal adhesions: a personal perspective on a half century of progress. FEBS J. 2017; 284(20): 3355–
8. ter Haar G. Therapeutic applications of ultrasound. Prog Biophys Mol Biol 2007; 93(1–3): 111–1
9. Maan Z.N., Januszyk M., Rennert R.C., Duscher D., Rodrigues M., Fujiwara T., Ho N., Whitmore A., Hu M.S., Longaker M.T., Gurtner G.C. Plast Reconstr Surg 2014; 134(3):402e-411e.