Механизмы мобилизации клеток крови под действием гранулоцитарного колониестимулирующего фактора

Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ) уже почти 15 лет является одним из наиболее распространенных ростовых факторов, используемых в трансплантологии для мобилизации гемопоэтических стволовых клеток (CD34+), а также при лечении медикаментозной депрессии кроветворения у онкогематологических больных. Но, не смотря на столь широкое применение, механизм действия Г-КСФ остается до конца не изученным.

Многочисленными исследованиями показано, что рецептор к Г-КСФ имеется лишь у небольшого числа гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) костного мозга и периферической крови. 116,117]. Его плотность на CD34+ клетках очень низкая, увеличивается по мере созревания гранулоцитов, достигая максимума на зрелых нейтрофилах и моноцитах. Так, известно, что количество рецепторов на нормальных нейтрофилах возрастает соответственно с их степенью зрелости с 500 до 3000 на клетку. [49].

Действительно, наибольший эффект Г-КСФ отмечается при уровне нейтрофилов более 2000 клеток в 1 мкл и времени более 30 суток от окончания химиотерапии (в этот временной промежуток происходит репопуляция стволовой клетки). 10] В таком случае остается неясным мобилизирующий эффект Г-КСФ в условиях индуцированной гипоплазии кроветворения после химиотерапии, когда абсолютное число гранулоцитов в периферической крови менее 500 в 1 мкл.

Кроме того, анализ кинетического статуса циркулирующих CD34+ клеток показал, что CD34+ клетки, мобилизованные Г-КСФ, находятся в основном в G0/G1-фазе клеточного цикла, в то время как в костном мозге до назначения Г-КСФ большинство CD34+ клеток пребывают в 8+С2/М-фазе. 40]. Было доказано, что пролиферация CD34+ клеток в костном мозге при введении Г-КСФ не усиливается, наоборот, происходит снижение количества CD34+ клеток в периферической крови при повторных сеансах цитафереза. 10,63].

Таким образом, вопрос о непосредственном влиянии Г-КСФ на гемопоэтические стволовые клетки остается дискутабельным, в свете чего становится актуальным исследование, направленное на поиск факторов, способствующих мобилизующему действию Г-КСФ.

Цель и задачи исследования

.

Целью работы явилось изучение механизмов мобилизации клеток крови под действием Г-КСФ при использовании его в клинической практике.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить зависимость эффективности мобилизации от клеточного состава крови перед началом применения Г-КСФ.

2. Определить уровень экспрессии рецептора к Г-КСФ и IL-8 на кроветворных клетках разных уровней дифференцировки в динамике терапии Г-КСФ.

3. Оценить уровень IL-8, ММР-9, ММР-2, TIMP-1, TIMP-2 в сыворотке больных в динамике терапии Г-КСФ.

4. Определить влияние сывороточных концентрации IL-8, ММР-9, ММР-2, TIMP-1, TIMP-2 на эффективность Г-КСФ индуцированной мобилизации ГСК.

5. Изучить пролиферацию клоногенных кроветворных предшественников при назначении Г-КСФ.

Научная новизна.

В работе впервые на клиническом материале изучен механизм мобилизующего эффекта Г-КСФ. Показано, что эффективность применения Г-КСФ при лечении медикаментозной цитопении, также как и при мобилизации ГСК, находится в прямой зависимости от количества гранулоцитов перед началом применения препарата. В настоящем исследовании также показано, что уровень экспрессии рецептора к Г-КСФ на поверхности СБ34+клеток минимален, а рецептор к IL-8 на поверхности СБ34+клеток не экспрессируется. Уровень экспрессии рецепторов к Г-КСФ и IL-8 максимален на поверхности зрелых гранулоцитов и моноцитов и в процессе применения Г-КСФ не увеличивается. Определены концентрации IL-8, матрикс металлопротеиназ (ММР-9 и ММР-2) и их естественных ингибиторов (TIMP-I, TIMP-II) у здоровых доноров и пациентов с онкогематологическими заболеваниями. Показано, что концентрация IL-8 и ММР-9 после применения Г-КСФ возрастает, а ММР-2, TIMP-I и TIMP-II не изменяется.

Практическое значение.

Практическое значение работы в том, что показана зависимость эффективности использования Г-КСФ от степени роста концентрации IL-8 и ММР-9 в сыворотке крови, который, в свою, очередь, зависит от количества эффекторных клеток — гранулоцитов и моноцитов, имеющих рецепторы к Г-КСФ и IL-8. Эффективность мобилизации ГСК также зависит от степени роста сывороточной концентрации IL-8 и ММР-9. Показана возможность использования уровня экспрессии CD114 и CD128 для прогнозирования эффективности мобилизации ГСК.

Работа выполнена в лаборатории регуляции кроветворения (зав. — д.б.н. Осипова Е.Ю.) отдела молекулярной гематологии (зав. — к.м.н. Румянцев С.А.) ФГУ ФНКЦ детской гематологии, онкологии и иммунологии Росздрава (директор — член-корр. РАМН, д.м.н., профессор Румянцев А.Г.) на базе клинических отделений онкогематологии и полихимиотерапии (зав. — к.м.н. Литвинов Д.В.), общей гематологии (зав. — Масчан М.А.), трансплантации костного мозга (зав. — д.м.н. Скоробогатова Е.В.).

выводы.

1. Эффективность применения Г-КСФ при лечении медикаментозной цитопении находится в прямой зависимости от количества гранулоцитов перед началом применения препарата.

2. Доля СБ34+клеток, несущих рецептор к Г-КСФ, не превышает 5% и не изменяется в процессе применения Г-КСФ.

3. Максимальный уровень экспрессии рецептора к Г-КСФ отмечается на поверхности гранулоцитов и моноцитов. Уровень экспрессии рецептора после применения Г-КСФ не увеличивается.

4. С034+клетки не экспрессируют рецептор к IL-8 (CD 128b) Максимальное количество клеток, экспрессирующих рецептор к IL-8, обнаруживается среди гранулоцитов и моноцитов.

5. Концентрация IL-8 в сыворотке крови максимальна у пациентов с медикаментозной цитопенией и минимальна у здоровых, доноров. Концентрация ММР-9 в сыворотке крови, напротив, максимальна у здоровых доноров и минимальна у пациентов с медикаментозной цитопенией. Концентрация IL-8 и ММР-9 после применения Г-КСФ значительно увеличивается во всех исследованных группах.

6. Концентрация ММР-2, TIMP-I и TIMP-II в сыворотке крови в ответ на применение Г-КСФ не изменяется.

7. Эффективность мобилизации ГСК зависит от степени роста концентрации IL-8 и ММР-9 в сыворотке крови.

8. Эффективность клонирования гранулоцитарно-макрофагальных предшественников в периферической крови после применения Г-КСФ возрастает и зависит от инициального количества гранулоцитов и степени роста сывороточной концентрации IL-8 .

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Количество гранулоцитов и моноцитов, экспрессирующих рецептор к Г-КСФ рекомендуется использовать в качестве прогностического фактора эффективности мобилизации ГСК при помощи Г-КСФ.

2. IL-8 и ММР-9 рекомендуется использовать в качестве мишеней для усовершенствования и разработки новых способов мобилизации ГСК.