Жизнеспособность клеток кожи при различных формах сахарного диабета

Введение. По данным Международной диабетологической федерации, количество пациентов с сахарным диабетом (СД) в возрасте 20‒79 лет на 2019 г. составило 463 млн человек, а на 2030 предположительно составит 578 млн [3].

Синдром диабетической стопы (СДС) – собирательное понятие, объединяющее группу поздних осложнений сахарного диабета, при которых развиваются гнойно-некротические процессы, в запущенных случаях ведущие к ампутации. Распространенность СДС среди больных СД составляет в среднем 4–10 %. Несмотря на то, что распространенность СД в различных странах составляет от 1,5 до 6 %, на больных сахарным диабетом с СДС приходится 40–60 % всех ампутаций нижних конечностей нетравматического характера [2].

Основным органом поражения при данной патологии является кожа. Для того, чтобы проанализировать какие клеточные и системные  процессы, происходят в коже при данном поражении выстраивают различные экспериментальные модели. Большинство  исследований in vitro проводятся в двумерных (2D) однослойных монокультурах моделях, которые в достаточной мере не имитируют сложное анатомическое и физиологическое строение кожи человека и в полной мере не отображают реакции тканей на аналогичные раздражители in vivo.  Благодаря новым разработкам  была создана объёмная трёхмерная модель строения кожи, которая может обеспечить значимые взаимодействия между реакциями  in vitro и in vivo.

Цель. Изучить влияние иммунных факторов пациентов с сахарным диабетом на жизнеспособность клеток кожи in vitro на примере 3D-клеточной модели кожи in vitro.

Материалы и методы исследования. Аналитический метод. Исследование клинических случаев.

Результаты исследования. Основными клетками, участвующими в репарации повреждений кожи являются  клетки фибробластического ряда, которые в свою очередь выделяют факторы, стимулирующие деление и дифференцировку кератиноцитов эпидермиса, а также влияют на рост сосудов. Пролиферативная и секреторная активность фибробластов зависит от различных стрессорно-средовых факторов. В наших исследованиях мы проанализировали как влияют иммунные факторы (моноциты, плазменные факторы) на активность фибробластов и кератиноцитов кожи у пациентов с СД2 (СД второго типа)  и СД2 с СДС. Экспериментальные данные показали, что наиболее оптимально применение 3D-клеточной модели кожи. Для ее построения фибробласты были выделены из образцов кожи передней брюшной стенки здоровых доноров при плановых хирургических вмешательствах. Также использовали кератиноциты линии HaCaT, которые менее восприимчивы к условиям культивирования и не характеризуются наличием высокого пролиферативного потенциала [1].

Основу модели составил планшет, содержащий полипропиленовую пористую мембрану. После высадки фибробластов были высажены кератиноциты в концентрации 1,5·105 /мл. Их культивирование длилось в течение суток при температуре 37 °С и 5 % СО2. В первом случае для выявления жизнеспособности клеточных популяций  был введен гидрогель с мононуклеарной клеточной фракцией (МФ). Моноциты, использованные в данном исследовании, выделялись из периферической венозной крови.

Во втором случае  была использована 20 % сыворотка пациентов с СДС, СД2 и здоровых доноров без СД. После окончания культивирования клеток определялась их жизнеспособность и метаболическая активность с использованием резазурина.

Анализ изученных исследований показал:

1.При добавлении сыворотки крови ни у здоровых людей, ни у пациентов с СД2 и СД2 с СДС количество исследуемых кератиноцитов и фибробластов значимо не изменилось.

2.Значительное снижение выживаемости фибробластов в 3D-системе было выявлено при добавлении мононуклеарной суспензии к клеткам кожи пациентов  с СД2 и СД2 с СДС.

3.В изученных исследованиях были выявлены статистически достоверные различия в степени  подавления метаболической активности фибробластов  при введении мононуклеаров у пациентов с СД2 и СД2 с СДС.

4.У пациентов разных групп не было обнаружено значимого различия в действии МФ на жизнеспособность кератиноцитов.

5.При одновременном добавлении к клеткам кожи мононуклеарной суспензии и  сыворотки не было обнаружено дополнительных изменений  по сравнению с одними мононуклеарами.

Выводы

Изучив литературные данные  и проанализировав  практическое исследование, можно предположить, что одной из причин нарушения заживления диабетической стопы является снижение выживаемости и нарушение метаболической активности фибробластов под действием иммунных факторов.