Βλαστικά κύτταρα από αίμα ομφάλιου λώρου

Tα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου έχουν επιδείξει ικανότητα

• ανάπλασης καρδιακού ιστού μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου
• βελτίωσης της αγγειακής λειτουργίας και της ροής του αίματος στο σημείο της βλάβης και
• βελτίωσης της γενικής λειτουργίας της καρδιάς

Τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν την πρώτη αιτία θανάτου για τους άνδρες αλλά και για τις γυναίκες στις ΗΠΑ. Παρά τις ιατρικές παρεμβάσεις, κατά προσέγγιση ένα εκατομμύριο άτομα πεθαίνουν από καρδιαγγειακά νοσήματα κάθε χρόνο, με το 50% των θανάτων να οφείλονται σε στεφανιαία νόσο.¹

Αν και τα καρδιακά νοσήματα επηρεάζουν περισσότερο πληθυσμούς μεγαλυτέρων ηλικιών, των οποίων η λειτουργία των μυών, των αρτηριών και η ικανότητα άντλησης της καρδιάς έχουν εξασθενήσει με το χρόνο, καρδιακές παθήσεις μπορούν να εμφανιστούν και σε άτομα πολύ νεαρής ηλικίας.

Σύμφωνα με τα Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ, τα συγγενή καρδιακά νοσήματα ευθύνονται για περισσότερους θανάτους κατά το πρώτο έτος της ζωής από οποιαδήποτε άλλη γενετική ανωμαλία.²

Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει καμία ευρέως αποδεκτή θεραπεία για την επιδιόρθωση ή την ανανέωση της καρδιάς μετά από οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου (καρδιακή προσβολή) ή συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια. Καθώς τα καρδιακά κύτταρα έχουν περιορισμένη αναγεννητική ικανότητα, οι ερευνητές εξετάζουν πιθανές θεραπείες με χρήση διαφόρων πηγών βλαστικών κυττάρων για την επιδιόρθωση ή την αντικατάσταση του κατεστραμμένου ιστού, περιλαμβανομένων αγγειακών ενδοθηλιακών κυττάρων, που απαρτίζουν την εσωτερική επένδυση των νέων αιματικών αγγείων και των κυττάρων του μυοκαρδίου, των καρδιακών κυττάρων, δηλαδή, που συστέλλονται για την άντληση του αίματος από και προς την καρδιά.³

Τα βλαστικά κύτταρα που υπάρχουν στο αίμα του ομφαλίου λώρου των νεογνών είναι ένα είδος βλαστικού κυττάρου που προσφέρει σημαντικές ελπίδες για την επιδιόρθωση των καρδιαγγειακών βλαβών. Τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου πλεονεκτούν έναντι αυτών που βρίσκονται στο μυελό των οστών του περιφερικού αίματος καθώς είναι ‘ανοσολογικά νεότερα’ και εξυπηρετούν για πολλαπλές χρήσεις.

Παρουσιάζουν επίσης μία σημαντική ομοιότητα με τα εμβρυικά βλαστικά κύτταρα: μπορούν δηλαδή να διαφοροποιηθούν σε όλα σχεδόν τα κύτταρα του σώματος.

Τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου, ωστόσο, προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα:

• διαφοροποιούνται με ασφαλή και ελεγχόμενο τρόπο
• έχουν χρησιμοποιηθεί στην κλινική πράξη για τη θεραπεία ανθρώπων για πάνω από 20 χρόνια και
• η συλλογή τους δεν δημιουργεί ηθικά διλήμματα.

Οι παρατηρήσεις των ερευνητών δίνουν διάφορα θετικά αποτελέσματα στις προκλινικές μελέτες σε ζώα. Μέχρι τώρα, τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου έχουν επιδείξει ικανότητα επιλεκτικής μετανάστευσης στον κατεστραμμένο καρδιακό ιστό, βελτίωσης της αγγειακής λειτουργίας και της ροής του αίματος στο σημείο της βλάβης και βελτίωσης της γενικής λειτουργίας της καρδιάς.¹

Επιδιόρθωση των αιμοφόρων αγγείων και βελτίωση της κοιλιακής λειτουργίας

Η καρδιά απαιτεί σημαντική ροή αίματος για να μεταφέρει θρεπτικές ουσίες και οξυγόνο στους μυικούς ιστούς που παρουσιάζουν βλάβη. Οι έρευνες δείχνουν ότι τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου μπορούν να μετατρέπονται σε ενδοθηλιοειδή κύτταρα, τα οποία πιστεύεται ότι βοηθούν στην επιδιόρθωση του καρδιακού ιστού που έχει καταστραφεί λόγω εμφράγματος του μυοκαρδίου.

Διάφορες προκλινικές μελέτες προκληθέντος εμφράγματος του μυοκαρδίου έδειξαν ότι τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου μπορούν:

• Να μεταναστεύσουν και να μεταμοσχεύονται χωρίς απόρριψη στους κατεστραμμένους καρδιακούς μύες.^{4 5}
• Να συμβάλλουν στη δημιουργία και τον πολλαπλασιασμό των νέων αιμοφόρων αγγείων. ^{4 6}
• Να προάγουν την βελτίωση της λειτουργίας της αριστεράς κοιλίας, των δομικών βλαβών και της λειτουργίας.⁷
• Να μειώνουν το μέγεθος του εμφράγματος.⁸

Οι μελέτες αυτές, αρχικά σε ζώα, ενδέχεται να θέσουν τα θεμέλια για μελλοντικές κλινικές μελέτες των βλαστικών κυττάρων αίματος ομφαλίου λώρου σε ανθρώπους, για τη θεραπεία ασθενών με καρδιακές βλάβες λόγω εμφράγματος του μυοκαρδίου.

Κύτταρα μυοκαρδίου και αίμα ομφαλίου λώρου: Ελπιδοφόρες μελέτες in vitro

Η μόνιμη απώλεια κυττάρων του μυοκαρδίου (κυττάρων των καρδιακών μυών) και ο σχηματισμός ουλώδους ιστού μετά από καρδιακή προσβολή οδηγούν σε ανεπανόρθωτη βλάβη της καρδιακής λειτουργίας. Το ανθρώπινο αίμα ομφαλίου λώρου περιέχει πολλούς διαφορετικούς τύπους βλαστικών κυττάρων, περιλαμβανομένων αιμοποιητικών, ενδοθηλιακών και μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων.

Αν και ακόμα βρίσκονται σε πρώιμα στάδια, τέσσερεις μελέτες in vitro έδειξαν ότι, κάτω από συγκεκριμένες θεραπευτικές συνθήκες, τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα του ομφαλίου αίματος διαφοροποιούνται σε κύτταρα παρόμοια με αυτά του μυοκαρδίου^{9 10 11 12} και οδήγησαν στην αναπαραγωγή υγιών κυττάρων στα κατεστραμμένα κύτταρα του μυοκαρδίου.¹² Το γεγονός υποδηλώνει ότι τα βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου έχουν σημαντική ικανότητα διαφοροποίησης σε κύτταρα του μυοκαρδίου και αναπαραγωγής των κυττάρων αυτών που έχουν καταστραφεί λόγω καρδιακής βλάβης.

Αίμα ομφαλίου λώρου και συγγενείς καρδιακές ανωμαλίες

Αν και θα πρέπει να γίνουν περαιτέρω έρευνες, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα βλαστικά κύτταρα του ομφαλίου αίματος ενδέχεται να προσφέρουν πιο άμεσα πλεονεκτήματα σε παιδιά με συγγενείς καρδιακές ανωμαλίες – ή εκ γενετής καρδιακά προβλήματα.

Σύμφωνα με μία μελέτη in vitro, τα ενδοθηλιακά βλαστικά κύτταρα του ομφαλίου αίματος έδειξαν εξαιρετική ικανότητα δημιουργίας ιστικών μοσχευμάτων για αγγεία τα οποία θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τις ατέλειες την ανθρώπινης καρδιάς.

Τα ευρήματα αυτά παρέχουν στους γονείς με παιδιά τα οποία έχουν διαγνωσθεί με συγγενείς ανωμαλίες εντός της μήτρας ένα σημαντικό λόγο εξέτασης της επιλογής διατήρησης του αίματος του βρέφους, καθώς ενδέχεται να προσφέρει μία μελλοντική θεραπευτική επιλογή.³

Πρόοδος αναφορικά με την Περιφερική Αγγειακή Νόσο

Η ικανότητα των βλαστικών κυττάρων αίματος ομφαλίου λώρου να μετατρέπονται σε ενδοθηλιοειδή κύτταρα και, συνεπώς, αιμοφόρα αγγεία, σημαίνει ότι πιθανώς θα έχουν πιθανές εφαρμογές και εκτός της καρδιάς.
Η Περιφερική Αγγειακή Νόσος (ΠΑΝ) αποτελεί περιορισμό της ροής του αίματος εκτός της καρδιάς, που συνήθως παρουσιάζεται στα άνω και κάτω άκρα.

Η περιορισμένη ροή του αίματος προκαλείται από τη στένωση των αγγείων λόγω σχηματισμού λιπώδους στρώματος στα τοιχώματα των αγγείων (αρτηριοσκλήρυνση) ή απόφραξής τους λόγω θρόμβων. Σε περιπτώσεις σοβαρής στένωσης ενδέχεται να προκληθεί θάνατος των μυών.

Εάν η αρτηριοσκλήρυνση δεν θεραπευτεί μπορεί να απαιτήσει ακρωτηριασμό του άκρου.¹⁴

Σε ζωικά μοντέλα, τα βλαστικά κύτταρα του αίματος ομφαλίου λώρου έδειξαν σημαντική ικανότητα αντιστροφής των επιπτώσεων της ισχαιμίας ή της περιορισμένης ροής αίματος στα αγγεία. Σε μοντέλα ισχαιμίας οπισθίου ποδός, η μεταμόσχευση βλαστικών κυττάρων αίματος ομφαλίου λώρου φάνηκε να αναστρέφει τη χειρουργικώς προκληθείσα ισχαιμία, επιτρέποντας τη διάσωση του άκρου.^{15 16} Οι παρατηρήσεις αυτές ενδέχεται να οδηγήσουν σε μελλοντικές μελέτες σε ανθρώπους με τη χρήση βλαστικών κυττάρων αίματος ομφαλίου λώρου για τη θεραπεία ασθενών με περιφερική αγγειακή νόσο.

Το μέλλον της θεραπείας με βλαστικά κύτταρα αίματος ομφαλίου λώρου

Όσο προοδεύει η επιστήμη, τόσο αυξάνεται και ο αριθμός των φυλαχθέντων μονάδων αίματος ομφαλίου λώρου που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αναγεννητικής ιατρικής. Εάν με τη γέννηση του βρέφους οι γονείς φυλάξουν το αίμα ομφαλίου λώρου του σε μία οικογενειακή τράπεζα αίματος, τα βλαστικά κύτταρα είναι άμεσα διαθέσιμα για χρήση σε ιατρικές θεραπείες, περιλαμβανομένων μελλοντικών θεραπειών για την επιδιόρθωση ή αποκατάσταση κατεστραμμένων καρδιακών ιστών.

 Έτσι, το αίμα του ομφαλίου λώρου του βρέφους θα μπορούσε να αποτελέσει σωτήρια θεραπευτική επιλογή εάν το παιδί γεννηθεί με συγγενείς καρδιακές ανωμαλίες, ή και σε μετέπειτα στάδιο της ζωής του, σε περίπτωση οξείας και σοβαρής καρδιακής προσβολής.

Στην αναγεννητική ιατρική, τα τελευταία επιστημονικά δεδομένα δείχνουν ότι η χρήση βλαστικών κυττάρων που είχαν φυλαχθεί από τον ίδιο τον ασθενή έχουν καλύτερα θεραπευτικά αποτελέσματα.

1. Harris DT, Badowski M, Ahmad N, Gaballa MA. The potential of cord blood stem cells for use in regenerative medicine. Expert Opinion on Biological Therapy. 2007;7(9):1311-1322.
2. U.S. National Library of Medicine and National Institutes of Health. Medline Plus. Congenital Heart Disease page. Accessed January 2008.
3. National Institutes of Health. Stem Cell Information Page. Accessed January 2008.
4. Ma N, Stamm C, Kaminski A, Li W, et al. Human cord blood cells induce angiogenesis following myocardial infarction in NOD/scid-mice. Cardiovascular Research. 2005;66(1):45-54.
5. Hu CH, Wu GF, Wang XO et al. Transplanted human umbilical cord blood mononuclear cells improve left ventricular function through angiogenesis in myocardial infarction. Chin Med J (Engl). 2006;119(18):1499-506.
6. Ma N. Ladilov Y, Kaminski A, Piechaczek C. Stamm C. Umbilical cord blood cell transplantation for myocardial regeneration. Transplant proc. 2005;38(3):771-3.
7. Leor J, Guetta E, Feinberg MS et al. Human umbilical cord blood-derived CD133+ cells enhance function and repair of the infarcted myocardium. Stem Cells. 2006;24(3):772-80.
8. Henning RJ, Abu-Ali H, Balis JU, Morgan MB, Willing AE, Sanberg PR. Human umbilical cord blood mononuclear cells for the treatment of acute myocardial infarction. Cell Transplant. 2004;13(7-8):729-39.
9. Cheng F, Zou P, Handong Y. Induced differentiation of human cord blood mesenchymal stem/progenitor cells into cardiomyocyte-like cells in vitro. J Huazong Univ Sci and Tech. 2003;23(2):154-157.
10. Nishiyama N, Miyoshi S, Hida N, et al. The significant cardiomyogenic potential of human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells in vitro. Stem Cells. 2007;25(8):2017-24.
11. Bonanno G, Mariotti A, Procoli A, et al. Human cord blood CD133+ cells immunoselected by a clinical-grade apparatus differentiate in vitro into endothelial- and cardiomyocyte-like cells. Transfusion. 2007;47(2):280-9.
12. Yamada Y, Yokoyama S, Fukuda N, et al. A novel approach for myocardial regeneration with educated cord blood cells cocultured with cells from brown adipose tissue. Biochem Biophys Res Commun. 2007;353(1):182-8.
13. Schmidt D, Breymann C, Weber A, Guenter CI, Neuenschwander S, Zund G, Turina M, Hoerstrup SP. Umbilical cord blood derived endothelial progenitor cells for tissue engineering of vascular grafts. Ann Thorac Surg. 2004 Dec;78(6):20948.
14. U.S. National Library of Medicine and National Institutes of Health. Medline Plus. Peripheral Vascular Disease page. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/peripheralvasculardiseases.html. Accessed January 2008.
15. Ikeda Y, Noboru F, Wada M, Matsumoto T, Satomi A, Yokoyama SI, Saito S, Masumoto K, Katsuo K, Mugishima H. Development of angiogenic cell and gene therapy by transplantation of umbilical cord blood with vascular endothelial growth factor gene. Hypertens Res. 2004;27(2):119-128.
16 Cho S-W, Gwak S-J, Kang S-W, et al. Enhancement of angiogenic efficacy of human cord blood cell transplantation. Tissue Eng. 2006;12(6):1651-1661.