Regenerativní medicína s využitím kmenových buněk u sportovních koní II

8. 12. 2022 MVDr. Mária Vinczeová Autor fotek: Gabriela Rotová Zdroj: Avecell, Medicínské centrum Praha s. r. o.

Regenerativní medicína v posledních 10 letech zaznamenala prudký rozvoj. V současné době existují spolehlivé důkazy, které podporují použití kmenových buněk v léčbě různých poranění zvířat. V případě muskuloskeletálních úrazů léčba kmenovými buňkami navíc výrazně snižuje pravděpodobnost recidiv, což umožňuje většímu počtu sportovních koní pokračovat v atletických aktivitách. Výsledky výzkumů naznačují, že kmenové buňky jsou pro sportovní koně perspektivní regenerativní strategií.

Kmenové buňky a jejich regenerativní potenciál

Mezenchymální kmenové buňky (MSC) jsou mocným nástrojem regenerativní medicíny (RM). Původně se vědci domnívali, že za regenerativním mechanismem kmenových buněk stojí jejich schopnost diferencovat se do buněk dle typu tkáně, která se potřebuje zhojit. Přibývající důkazy však naznačují, že MSC uplatňují svůj léčebný účinek převážně tím, že vylučují bioaktivní faktory („sekretomy“), které modulují imunitní odpověď, zmírňují záněty, potlačují buněčnou smrt a indukují a stimulují endogenní regeneraci. Kombinace těchto různých efektů pak ve výsledku podporuje přirozenou regeneraci poraněných tkání.

V klinických případech jsou jako nejčastější zdroj MSC používány kostní dřeň (BM-MSC) a tuková tkáň. Běžně se používají i perinatální zdroje (pupečníková krev, pupečníková tkáň, plodové membrány nebo plodová tekutina).

U sportovních koní se kmenové buňky využívají mj. k léčbě častých poranění pohybového aparátu (např. šlach, vazů a kloubních lézí). Výsledky několika studií naznačily, že na muskuloskeletální tkáň se lépe diferencují BM-MSC. Kostní dřeň lze odebrat poklidně stojícímu koni z hrudní nebo pánevní kosti. Po odběru kostní dřeně nebo tuku se MSC buď okamžitě koncentrují pro následné použití, nebo se kultivačně rozmnoží v laboratoři. Pro léčbu většiny poranění je žádoucí větší množství progenitorových buněk. Proto se BM-MSC nebo MSC odvozené z tukové tkáně množí 2–4týdenní kultivací. Pro eliminaci této prodlevy se čím dál častěji používají alogenní kmenové buňky (tj. buňky z jiného zvířete stejného druhu), které lze předem připravit k okamžitému použití. Výhoda je i v tom, že se většinou získávají od zdravých jedinců, proto mají lepší růstové a diferenciační schopnosti.

0K0X0135.JPG

Indikace k použití kmenových buněk v RM sportovních koní

Ortopedická zranění jsou pro každého koně velmi omezující a dvojnásob to platí pro zvířata ve sportovních odvětvích, jako jsou parkury, dostihy, vytrvalostní běh nebo drezúra, kdy onemocnění pohybového aparátu má dopad i na jejich sportovní kariéru.

Poranění šlach a vazů

Při skoku koně jsou v momentě odrazu extrémně napínány šlachy zadních končetin, zatímco šlachy a vazy předních končetin jsou přetěžovány při doskoku. Těmito pohyby šlachy a vazy zejména sportovních koní velmi trpí. Důsledkem je, že poranění šlach a vazů u nich tvoří až 46 % všech úrazů.

K poranění šlachy nebo vazu koně někdy stačí jediný chybný krok. Cesta k uzdravení však bývá dlouhá. Navíc u těchto zranění je vysoké riziko recidivy.

Výzkumníci uváděli zranění šlachy povrchového ohybače prstu (SDFT) jako nejčastější typ poranění šlach/vazů. V jedné studii na britských dostihových koních tvořilo až 90 %. Následují poranění šlachy hlubokého ohýbače prstu, tendinitidy a desmitidy.

Zdravá šlachová tkáň se skládá především z kolagenu typu I, který přispívá k její pozoruhodné pevnosti a pružnosti. Při hojení poraněné šlachy jsou původní fibrily nahrazovány menšími a méně organizovanými fibrily kolagenu typu III, což má za následek ztrátu původní pevnosti a elasticity šlachy a riziko recidivy poranění.

Dle současných výzkumů terapie pomocí MSC výrazně zvyšuje zastoupení kolagenu typu I ve vyhojené tkáni. Dostihoví koně léčení kmenovými buňkami vykazují až 80% míru návratnosti k výkonu. V případě použití konvenční léčby se udává v průměru jen 30 %. V jiné studii USG vyšetření ukázalo zlepšení po léčbě kmenovými buňkami u 77–98 % plnokrevníků s přirozeně se vyskytující tendinopatií. Míra recidiv byla pod 30% hranicí.

0K0X8771.JPG

Problémy kloubů

Degenerativní onemocnění kloubů, známé také jako osteoartróza (OA), je nejčastější onemocnění kloubů, které se vyskytuje jak u lidí, tak u koní a vyznačuje se vysokými socioekonomickými dopady. Toto onemocnění je charakterizováno degenerací kloubní chrupavky, obvykle spojenou s poškozením i jiných částí kloubu. U sportovních koní je nejčastěji postižen spěnkový kloub. Zranění metakarpofalangeálního kloubu byla dokonce uváděna jako hlavní příčina kulhání, přerušení tréninku a ztráty závodní kondice.

Zatímco některé tkáně (např. kost) vykazují spontánní hojivé vlastnosti, jiné nikoliv. K nim se řadí i kloubní chrupavka. Tato vysoce specializovaná pojivová tkáň je neinervovaná a avaskulární, a proto má velmi nízkou reparační kapacitu. V důsledku toho traumatické a degenerativní poškození kloubní chrupavky nevyhnutelně postupuje k OA a žádná léčba nemůže v současné době zastavit tuto progresi. V této souvislosti představují strategie RM chrupavky založené na intraartikulárním injekčním podání kmenových buněk slibný terapeutický nástroj. MSC odvozené z kostní dřeně (BM-MSCs) a z pupečníkové krve (UCB-MSCs) se snadněji izolují a zdá se, že mají vyšší proliferativní kapacitu než MSC odvozené z tukové tkáně nebo periferní krve. Mají též vynikající potenciál pro diferenciaci do chondrocytů.

Cílem studie z roku 2021 bylo zhodnotit účinnost jedné intraartikulární injekce alogenních MSC odvozených ze dvou různých tkáňových zdrojů, a to z kostní dřeně (BM-MSCs) a z pupečníkové krve (UCB-MSCs) u 8 koní s posttraumatickou OA. Z výsledků studie vyplývá, že 3 týdny po aplikaci BM-MSCs do kloubu byla progrese OA signifikantně redukována. Alogenní BM-MSCs se proto jeví jako potenciálně slibná léčba OA u koní.

Zlomeniny

Výskyt fraktur u dostihových koní se na celkovém počtu incidentů koňských zlomenin podílí v průměru 21,54 %. Časté jsou zlomeniny v souvislosti s dostihy, ale může k nim dojít prakticky kdekoli, dokonce i ve stájovém boxu nebo na pastvě. Protože koně po celou dobu hojení zatěžují všechny končetiny včetně poraněné, dosáhnout úplného zhojení zlomenin je obtížné. Zatímco těžké zlomeniny u koní obvykle vedou k eutanázii, lehčí zlomeniny lze léčit konzervativně. Bohužel se až 40 % sportovních koní po zlomenině končetiny nevrátí ke své předchozí atletické aktivitě.

Buněčná terapie prokazatelně zlepšuje hojení muskuloskeletálních tkání včetně kostí. Výzkumné studie prokázaly, že MSC v kombinaci s kostními štěpy implantovanými do místa zlomeniny vedly k lepšímu hojení kostí u potkanů i psů v případech zlomenin femuru. I když terapie MSC nemůže zcela nahradit tradiční management zlomenin kostí, může hrát významnou roli v procesu hojení.

0K0X9180.JPG

0K0X9180.JPGPoužité zdroje:

  • Ortved, K. F. (2018). Regenerative Medicine and Rehabilitation for Tendinous and Ligamentous Injuries in Sport Horses. In Veterinary Clinics of North America: Equine Practice (Vol. 34, Issue 2, pp. 359–373). Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.cveq.2018.04.012
  • Cequier, A., Sanz, C., Rodellar, C., & Barrachina, L. (2021). The Usefulness of Mesenchymal Stem Cells beyond the Musculoskeletal System in Horses. In Animals (Vol. 11, Issue 4, p. 931). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/ani11040931
  • Ribitsch, I., Oreff, G. L., & Jenner, F. (2021). Regenerative Medicine for Equine Musculoskeletal Diseases. In Animals (Vol. 11, Issue 1, p. 234). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/ani11010234
  • Depuydt, E., Broeckx, S. Y., Van Hecke, L., Chiers, K., Van Brantegem, L., van Schie, H., Beerts, C., Spaas, J. H., Pille, F., & Martens, A. (2021). The Evaluation of Equine Allogeneic Tenogenic Primed Mesenchymal Stem Cells in a Surgically Induced Superficial Digital Flexor Tendon Lesion Model. In Frontiers in Veterinary Science (Vol. 8). Frontiers Media SA. https://doi.org/10.3389/fvets.2021.641441
  • Bertoni, L., Jacquet-Guibon, S., Branly, T., Desancé, M., Legendre, F., Melin, M., Rivory, P., Hartmann, D.-J., Schmutz, A., Denoix, J.-M., Demoor, M., Audigié, F., & Galéra, P. (2021). Evaluation of Allogeneic Bone-Marrow-Derived and Umbilical Cord Blood-Derived Mesenchymal Stem Cells to Prevent the Development of Osteoarthritis in An Equine Model. In International Journal of Molecular Sciences (Vol. 22, Issue 5, p. 2499). MDPI AG. https://doi.org/10.3390/ijms22052499
  • Ma, J., Both, S. K., Yang, F., Cui, F.-Z., Pan, J., Meijer, G. J., Jansen, J. A., & van den Beucken, J. J. J. P. (2013). Concise Review: Cell-Based Strategies in Bone Tissue Engineering and Regenerative Medicine. In Stem Cells Translational Medicine (Vol. 3, Issue 1, pp. 98–107). Oxford University Press (OUP). https://doi.org/10.5966/sctm.2013-0126

avecell-logo.jpg

MVDr. Mária Vinczeová působí jako odborný asistent projektu Avecell. AVECELL® je veterinární projekt Medicínského centra Praha, v němž se tým odborníků zaměřuje na výzkum a využití nových metod léčby pomocí aplikace kmenových buněk ve veterinární medicíně. Medicínské centrum Praha získalo povolení pro výrobu veterinárního léčivého přípravku (autologní mezenchymální kmenové buňky) od Ústavu pro státní kontrolu veterinárních biopreparátů a léčiv (ÚSKVBL) v květnu 2015.

Podobné články

Fyzicky náročnou kariéru sportovních koní neodmyslitelně provázejí zranění, utrpěná ať už při tréninku, závodu, nebo nešťastnou nehodou na pastvině.…