From regeneration to fibrosis: mucosal healing in hollow organs and the potential of biomedical technologies for stenosis prevention

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Слизистые оболочки полых органов представляют собой универсальную и вместе с тем высокоспециализированную систему защиты организма. Они образуют барьер между внешней и внутренней средой, регулируют обмен веществ, обеспечивают местный иммунный ответ и участвуют в репаративных процессах. Повреждение этой тонко сбалансированной структуры независимо от причины — будь то воспаление, ишемия, инфекция или хирургическая травма — неизбежно запускает процессы заживления. Однако при нарушении регуляции эти процессы могут завершаться не восстановлением, а рубцеванием и формированием стенозов, что ведёт к стойкой утрате функции органа [1, 2].

С позиций общей патологии и морфологии процессы восстановления после повреждения принято рассматривать в рамках теории регенерации, согласно которой выделяют физиологическую (обновление тканей в норме) и репаративную (восстановление после повреждения) регенерацию. Исходом репаративной регенерации может быть как полное восстановление гистоархитектоники, так и замещение дефекта соединительной тканью. Такой негистотипический исход, сопровождающийся избыточным синтезом и ремоделированием внеклеточного матрикса, обозначается как патологическая регенерация, или фиброз [3]. Таким образом, фиброз не является альтернативой регенерации, а представляет собой её вариант с нарушенной регуляцией, ведущий к структурно-функциональной неполноценности органа [1].

Клинически феномен патологической регенерации (фиброза) наиболее ярко проявляется в виде формирования рубцовых стенозов слизистых оболочек. В пищеводе стенозы формируются после ожогов, реконструктивных операций и лучевой терапии. Даже при активном применении эндоскопических методов — бужирования, стентирования, локального введения стероидов — рецидивы остаются частыми, а стойкое восстановление просвета достигается редко [4–6]. В билиарной системе рубцовые стриктуры возникают после холецистэктомии и трансплантации печени. Их частота колеблется от десятых долей процента до 1% при пост-операционных повреждениях и до 20% при посттранс-плантационных осложнениях [7, 8]. В дыхательных путях стенозы трахеи и гортани нередко становятся следствием интубации или трахеостомии и требуют многократных реконструктивных вмешательств [9, 10]. Поражения кишечника при болезни Крона демонстрируют тот же патогенетический механизм — хроническое воспаление постепенно перерастает в фиброз; до 40% пациентов нуждаются в оперативном лечении в течение десяти лет [11].

Несмотря на различия между органами, все эти состояния объединяет один биологический сценарий — развитие фиброза в результате нарушения репаративной регенерации. При благоприятном течении воспаление быстро разрешается, а эпителий восстанавливает непрерывность покрова. При хроническом воспалении или повторных повреждениях баланс смещается от заживления в сторону ремоделирования внеклеточного матрикса: активируются миофибробласты, накапливается коллаген, теряются эластические свойства стенки органа [12, 13].

Эти примеры демонстрируют, что независимо от локализации органа исход заживления слизистой оболочки определяется взаимодействием сосудистых, воспалительных и регенераторных реакций. Несмотря на значительные успехи в понимании этих процессов, существующие терапевтические подходы остаются преимущественно симптоматическими — бужирование, стентирование, локальное введение глюкокортикостероидов или цитостатиков обеспечивают лишь временное восстановление просвета, но радикально не влияют на патологическое ремоделирование ткани [5]. В этой связи растёт интерес к регенеративным технологиям — тканеинженерным конструкциям, мезенхимным стромальным клеткам и биоматериалам, способным не просто восстанавливать просвет органа, но и модулировать процесс репарации, способствуя восстановлению тканевой архитектоники [14, 15]. Однако внедрение этих подходов в практику сдерживается нехваткой клинических данных, ограничениями моделей и отсутствием стандартов оценки эффективности.

Настоящий обзор призван объединить современные данные о механизмах заживления слизистых оболочек, патогенезе фиброза и возможностях применения регенеративных технологий для профилактики стенозов, а также обозначить научные и технические вызовы, стоящие перед этой областью.

МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЖИВЛЕНИЯ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК

Слизистые оболочки полых органов представляют собой сложные многотканевые барьеры, сочетающие эпителиальные, соединительнотканные и иммунные компоненты. В их основе лежит эпителий — однослойный (в кишечнике, желчных и панкреатических протоках) или многослойный (в пищеводе и уретре). Эпителий располагается на собственной пластинке (lamina propria), образованной рыхлой волокнистой соединительной тканью, в состав которой входят фибробласты, макрофаги, лимфоидные элементы и микрососуды. К слизистой оболочке относится и мышечная пластинка слизистой оболочки (muscularis mucosae), представленная пучками гладкомышечных клеток; её тонус и локальная сократимость влияют на микроциркуляторную регуляцию и механотрансдукцию сигналов между эпителием и стромой. Ниже располагается подслизистая основа (tela submucosa) — рыхлая волокнистая соединительная ткань, включающая сосудисто-нервные сплетения и концевые отделы желёз. Эта структура обеспечивает питание и механическую устойчивость слизистой оболочки; именно она является «механической платформой» для регенерации и одновременно служит субстратом для развития фиброза и стенозирования [16].

Повреждение слизистой оболочки инициирует строго координированный процесс заживления, включающий воспалительную, регенераторную и ремоделирующую фазы [12, 13]. Эффективность этого процесса определяется не столько выраженностью воспаления, сколько согласованностью клеточных и тканевых реакций — скоростью репопуляции эпителия, адекватностью сосудистого ответа и динамикой перестройки внеклеточного матрикса. Смещение этого равновесия вследствие ишемии, инфекции или механического стресса приводит к нарушению репаративной регенерации и, как следствие, к фиброзной трансформации [1, 17].

Ключевую роль в ремоделировании играют миофибробласты, формирующие временный механический каркас для восстанавливающейся слизистой оболочки. Они происходят из разных источников — резидентных фибробластов, перицитов, фиброцитов костномозгового происхождения и, в меньшей степени, гладкомышечных клеток. Морфологически и функционально миофибробласты представляют собой ключевые эффекторные клетки фиброза, обладающие гибридным фенотипом: они сочетают синтетическую активность фибробластов (вырабатывают коллаген I и III типов, фибронектин) с контрактильными свойствами гладкомышечных клеток, что подтверждается экспрессией α-гладкомышечного актина (Alpha-smooth muscle actin, α-SMA). Патологическая активация миофибробластов, их персистенция в очаге повреждения и неконтролируемая секреторная активность являются центральным звеном морфогенеза фиброзной ткани и стеноза. Активация этих клеток регулируется сочетанием воспалительных и механических стимулов: TGF-β (Transforming growth factor beta) и интерлейкин-1 (IL-1) усиливают экспрессию α-SMA, а повышение жёсткости матрикса активирует αv-интегрины, высвобождающие латентный комплекс TGF-β и, таким образом, замыкают аутокаталитическую петлю фиброза [18]. Параллельно «включаются» транскрипционные кофакторы YAP/TAZ и MRTF-A, отвечающие за экспрессию профибротических генов (COL1A1, FN1, ACTA2), что делает процесс самоподдерживающимся даже после купирования воспаления [19, 20]. В слизистых оболочках пул фибробластов отличается выраженной гетерогенностью. В кишечнике описаны субпопуляции клеток lamina propria, экспрессирующих хемокин CXCL14 и MMP/WNT5A, способные к активному синтезу и ремоделированию внеклеточного матрикса, включая его хроническую перестройку [21]. Показано, что кадгерин-11 (CDH11) участвует в межклеточной адгезии миофибробластов и передаче механических сигналов, а его блокада снижает активность TGF-β и RhoA/ROCK-каскада, ограничивая прогрессирование фиброза [22].

Однако, несмотря на наличие общих закономерностей репаративной регенерации, каждая слизистая оболочка реализует собственный вариант молекулярного и клеточного отклика (табл. 1). Ключевое значение имеют: в дыхательных воздухоносных путях — базальные клетки, экспрессирующие кератин 5 и транскрипционный фактор TP63 (KRT5⁺/TP63⁺), а также макрофаги, регулирующие репарацию через CCR2-зависимые сигналы (C-C chemokine receptor type 2) [23]; во внутри- и внепечёночных желчных протоках — дуктулярная реакция холангиоцитов и их взаимодействие с клетками Ито [24]; в кишечнике — криптовые Lgr5⁺ клетки [25], регулируемые сигнальными путями Wnt, Notch и YAP/TAZ; в уретре — зонтичные поверхностные клетки, чувствительные к ишемии и гипоксии [26]. Различия в анатомии и микроокружении определяют различия исходов — чем уже просвет и слабее васкуляризация, тем выше риск рубцевания. Физиологическим контрастом патологическому фиброзу служит репарация эндометрия, представляющая собой пример программируемого безрубцового заживления, при котором гипоксия и кратковременное воспаление не приводят к фиброгенезу, благодаря быстрой резолюции воспаления и саморегуляции ангиогенеза [27]. Это подтверждает, что острое воспаление является этапом репарации, тогда как хроническое воспаление выступает основным фактором развития фиброза. При этом исход заживления определяется продолжительностью, контекстом и согласованностью межклеточных сигналов [27, 28].

 

Таблица 1. Органоспецифические особенности слизистых оболочек: гистология, репарация и фиброгенез

Орган/слизистая оболочка	Гистологическая характеристика	Преобладающий тип репарации	Ключевые клеточные и молекулярные регуляторы фиброгенеза	Клинический риск стенозирования
Орган/слизистая оболочка	Гистологическая характеристика	Преобладающий тип репарации	Ключевые клеточные и молекулярные регуляторы фиброгенеза	Клинический риск стенозирования
Пищевод	Эпителий: многослойный плоский неороговевающий; Ниши: базальный слой; Строма: выраженная мышечная пластинка слизистой; подслизистая основа с концевыми отделами сложных разветвлённых трубчато-альвеолярных желёз	Миграция и пролиферация кератиноцитов базального слоя; при глубоком повреждении (с разрушением мышечной пластинки) происходит замещение грануляционной тканью с последующим рубцеванием	Клетки: резидентные фибробласты подслизистой основы; Пути/факторы: TGF-β/SMAD, PDGF, YAP/TAZ (активация механическим стрессом); Процесс: концентрическое рубцевание с избыточным синтезом коллагена I и III типов	Очень высокий; узкий просвет, циркулярная ориентация волокон, постоянная механическая и химическая нагрузка (пассаж пищи, рефлюкс); частые рецидивы после дилатации
Кишечник	Эпителий: однослойный цилиндрический; Ниши: стволовые клетки Lgr5⁺ в криптах; Строма: рыхлая волокнистая соединительная ткань с собственной пластинкой и обильными лимфоидными элементами (Пейеровы бляшки)	Быстрая реэпителизация за счёт пролиферации клеток-предшественников крипт (в течение часов); регуляция иммунными клетками и микробиотой [11]	Клетки: гетерогенные субпопуляции фибробластов собственной пластинки (CXCL14+, MMP+/WNT5A+); Пути/факторы: TGF-β/SMAD, Wnt/β-катенин, интегрины; Процесс: трансмуральный фиброз, часто асимметричный, с выраженным утолщением стенки	Высокий при хроническом воспалении (болезнь Крона); формирование ригидных, протяжённых стриктур, часто резистентных к медикаментозной терапии
Желчные протоки	Эпителий: однослойный цилиндрический (холангиоциты); Ниши: холангиоциты, обладающие пролиферативным потенциалом; Строма: тонкая фиброзно-мышечная прослойка, контакт с перибилиарными клетками Ито (в печени)	«Дуктулярная реакция» — пролиферация холангиоцитов в ответ на повреждение; при обструкции — быстрое развитие перидуктального фиброза [24]	Клетки: активированные клетки Ито (перибилиарные миофибробласты) и фибробласты стромы; Пути/факторы: TGF-β, PDGF, Hedgehog; Процесс: концентрический перидуктальный фиброз, приводящий к сдавлению просвета	Высокий; небольшой исходный диаметр протока; высокая частота рестенозов после хирургических вмешательств и трансплантации печени
Панкреатический проток	Эпителий: однослойный цилиндрический, сходный с холангиоцитарным; Ниши: протоковые эпителиальные клетки; Строма: плотная волокнистая соединительная ткань	Регенерация за счёт пролиферации протокового эпителия; при хроническом панкреатите — выраженное перидуктальное и интралобулярное фиброзирование	Клетки: активированные панкреатические звёздчатые клетки, фибробласты; Пути/факторы: TGF-β, CTGF, ROS; Процесс: фиброз, идущий от протоков к паренхиме, с деформацией и стриктурами протоков	Средний/Высокий при хроническом панкреатите; стриктуры протока могут быть причиной обструкции, боли и экзокринной недостаточности
Трахея и бронхи	Эпителий: многорядный реснитчатый призматический; Ниши: базальные клетки (KRT5⁺/TP63⁺), секреторные клетки; Строма: выраженная фиброзно-хрящевая основа, собственная пластинка содержит серомукозные железы	Регенерация через пролиферацию и дифференцировку базальных клеток; критически зависит от функции резидентных макрофагов [23]	Клетки: субэпителиальные фибробласты, перихондриальные клетки; Пути/факторы: TGF-β, EGFR, Notch, нарушение разрешения воспаления; Процесс: кольцевидный фиброз с возможной оссификацией, грануляционная ткань в просвете	Очень высокий; жёсткий каркас и малый запас растяжимости; любое сужение просвета критично для дыхательной функции; частые рецидивы после эндоскопических вмешательств
Уретра	Эпителий: многослойный переходный (уротелий), дистальные отделы — многослойный плоский; Ниши: базальные клетки уротелия; Строма: богато васкуляризированная собственная пластинка из рыхлой волокнистой ткани, губчатое тело (в пещеристой части)	Медленная реэпителизация; склонность к хронизации процесса при нарушении васкуляризации (ишемии) и наличии инфекции [26]	Клетки: фибробласты собственной пластинки, клетки кавернозной ткани; Пути/факторы: TGF-β, HIF-1α (гипоксия), факторы роста (FGF); Процесс: плотное круговое рубцевание, часто протяжённое, с облитерацией микрососудов	Высокий; длительный ишемический компонент при травме; высокий процент рецидивов после внутренней уретротомии (до 70%)
Мочеточник	Эпителий: переходный; Ниши: базальные клетки; Строма: спиралевидно расположенные пучки гладких миоцитов; рыхлая соединительная ткань собственной пластинки	Сходен с уретрой; длительная обструкция приводит к атрофии эпителия и гипертрофии гладкой мускулатуры с последующим фиброзом	Клетки: интерстициальные фибробласты, гладкомышечные клетки; Пути/факторы: TGF-β, ангиотензин II, механическое напряжение; Процесс: периуретеральный и интрамуральный фиброз, ведущий к ригидности стенки и нарушению перистальтики	Высокий при хирургических вмешательствах; потеря перистальтики и стриктура ведут к гидронефрозу и потере функций почки
Носослёзный проток	Эпителий: двурядный цилиндрический (с реснитчатыми и бокаловидными клетками), ближе к полости носа многослойный плоский; Ниши: базальные клетки; Строма: обильная кавернозная ткань в собственной пластинке, слизистые железы	Быстрая эпителизация при поверхностных повреждениях; глубокие травмы или хроническое воспаление ведут к облитерации узкого просвета	Клетки: фибробласты собственной пластинки; Пути/факторы: TGF-β, хроническое воспаление (дакриоцистит); Процесс: облитерирующий фиброз	Высокий; чрезвычайно узкий просвет (~ 1 мм); любое рубцевание ведёт к функциональной обструкции и дакриоциститу
Эндометрий	Эпителий: однослойный цилиндрический; Ниши: стволовые клетки в базальном слое; Строма: клеточная рыхлая соединительная ткань с децидуалоподобной трансформацией	Физиологическая, безрубцовая регенерация в каждом менструальном цикле; характерны быстрая резолюция воспаления и активный, но строго контролируемый ангиогенез	Клетки: стромальные фибробласты, подверженные циклическим изменениям; Пути/факторы: эстрогены, прогестерон, контролируемая гипоксия (HIF), TGF-β с быстрым разрешением; Процесс: фиброз не характерен, модель идеальной реституции у взрослого человека	Отсутствует в норме; модель для изучения механизмов, предотвращающих патологическое рубцевание; фиброз возникает только при глубоком повреждении базального слоя

 

Молекулярной основой перечисленных процессов служит скоординированное взаимодействие сигнальных осей TGF-β/SMAD, Wnt/β-catenin и Rho/ROCK, объединяющих воспалительные, механические и клеточные стимулы в единую программу восстановления. Этот же набор путей при их хронической активации становится ведущим механизмом фиброза. Даже после прекращения воспаления механические и метаболические сигналы продолжают поддерживать активность миофибробластов, то есть способствуют изменениям структуры матрикса, что объясняет склонность слизистых оболочек к позднему стенозированию [17, 29–32].

Многие аспекты репаративной регенерации слизистых оболочек остаются недостаточно изученными. До конца неясно, какие молекулярные триггеры определяют нарушение физиологического заживления и развитие патологического фиброза; слабо исследованы роль локальной микробиоты вне кишечника и взаимосвязь между механической нагрузкой и активацией миофибробластов. Углублённое понимание этих процессов открывает перспективы для разработки таргетных методов профилактики стенозов и оптимизации репарации слизистых оболочек в хирургии и трансплантологии.

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ЛЕЧЕНИЮ СТЕНОЗОВ И ФИБРОЗА

Несмотря на существенный прогресс в понимании механизмов заживления слизистых оболочек, лечение стенозов остаётся преимущественно симптоматическим. Основу терапии составляют методы механического восстановления просвета (бужирование, баллонная дилатация, стентирование) и фармакологическая поддержка (локальное введение глюкокортикостероидов, митомицина С, антифибротических средств). Эти вмешательства временно улучшают проходимость и способствуют облегчению симптомов, однако не влияют на патогенетические механизмы фиброза, что определяет высокий риск рецидивов.

Пищевод

Доброкачественные стриктуры пищевода (вследствие гастроэзофагеальной рефлюксной болезни, ожогов, анастомозов) и стенозы после эндоскопических резекций (например, эндоскопической диссекции подслизистого слоя) являются частой причиной дисфагии. Стандартом лечения дисфагии служит эндоскопическая дилатация, обеспечивающая первоначальный успех у большинства пациентов. Однако серьёзной проблемой остаётся высокая частота рецидивов (30–40% в первый год), особенно при резистентных, анастомотических и коррозивных стриктурах, лечение которых требует многократных процедур и комбинированных подходов (инъекции стероидов, стентирование) [33–42]. Риск перфорации при дилатации колеблется от 0,1–0,4% в общем случае до 4–17% при коррозивных стриктурах [37, 43, 44]. После циркулярной эндоскопической диссекции риск стеноза максимален и требует профилактического введения стероидов [38–40]. В детской хирургии после коррекции атрезии пищевода частота анастомотических стенозов составляет 32–59% [45–47]. Хирургическая реконструкция (эзофагопластика) применяется в сложных случаях, включая последствия атрезии у детей и протяжённые стенозы; вмешательство сопровождается перипроцедурной летальностью (0–8%) и высокой суммарной частотой осложнений (30–60%), а также необходимостью длительного восстановления [45, 46, 48–54]. Таким образом, существующие методы лечения носят преимущественно паллиативный характер и не предотвращают патологическое ремоделирование стенки органа.

Трахея и бронхи

Постинтубационные и посттрахеостомические стенозы дыхательных путей развиваются в 0,2–25% случаев после длительной искусственной вентиляции лёгких [55]. При ограниченных поражениях применяют эндоскопическую дилатацию, стентирование или резекцию, что позволяет временно восстановить просвет. Однако при комплексных или протяжённых (более 1 см) стенозах частота рецидива превышает 50% [56–58]. Радикальные реконструктивные операции (например, циркулярная резекция трахеи) возможны у ограниченного числа пациентов и сопряжены с риском рестеноза и несостоятельности швов, особенно при протяжённости резекции более 4–6 см [59, 60].

Уретра

Эндоуретральные методы, такие как баллонная дилатация и внутренняя оптическая уретротомия, могут быть использованы при стриктурах длиной ≤ 2 см, однако длительная проходимость после таких вмешательств редко превышает 30%, а у детей частота рецидивов достигает 67–78% в течение 6 лет [61–63]. Поэтому основным методом лечения считается уретропластика, позволяющая удалить фиброзно-изменённый сегмент. Наилучшие результаты демонстрирует использование аутохтонных трансплантатов, например слизистой оболочки щеки (буккальный графт) [64, 65].

Желчные протоки

При доброкачественных билиарных стриктурах (послеоперационных, посттрансплантационных) методом выбора остаётся эндоскопическое вмешательство: баллонная дилатация с установкой пластиковых или покрытых саморасширяющихся металлических стентов. Эти методы обеспечивают восстановление проходимости в 47–94% случаев, однако в течение 2–3 лет рецидив возникает у 9–15% пациентов, чаще при протяжённых стриктурах и после трансплантации печени [66–68]. Пластиковые стенты требуют плановой замены каждые 3–6 месяцев из-за постепенной окклюзии, а металлические могут врастать в ткани [68, 69]. Магнитная компрессионная анастомозопластика рассматривается как перспективный метод при полной облитерации просвета [70].

Таким образом, современные методы лечения в основном направлены на устранение последствий фиброза, а не на его предотвращение. Механическое расширение не влияет на активность миофибробластов и характер ремоделирования внеклеточного матрикса, в результате чего процесс сужения нередко возобновляется [71]. Существенной проблемой остаётся высокая доля стенозов, развивающихся после медицинских вмешательств (постоперационных, постинтубационных, после эндоскопических резекций) [54]. Недостаток стандартизации протоколов затрудняет сопоставление результатов. Наилучшие исходы достигаются при комплексном подходе, включающем щадящую хирургическую технику, контроль воспаления и ишемии, а также послеоперационную профилактику фиброза [72]. В целом, лечение стенозов полых органов остаётся трудоёмким, длительным и сопряжено с высоким риском рецидивов. Переход от механических вмешательств к патогенетически обоснованным стратегиям, направленным на восстановление морфологической и функциональной целостности слизистой оболочки, представляет собой ключевое направление развития этой области.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ

Развитие регенеративной медицины привело к появлению клинических решений, направленных не только на восстановление целостности тканей, но и на управление их репаративным потенциалом. Центральное место среди клеточных технологий занимают мезенхимные стромальные клетки (МСК) — универсальные регуляторы заживления, обладающие дифференцировочными, паракринными и иммуномодулирующими свойствами. Их способность уменьшать воспаление, ограничивать фиброгенез и стимулировать ангиогенез подтверждена во множестве доклинических и клинических исследований [73, 74].

К настоящему времени зарегистрировано около десяти препаратов на основе МСК, предназначенных для лечения воспалительных и дегенеративных заболеваний. Все эти препараты одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration, FDA), Европейским медицинским агентством (European Medicines Agency, EMA), Агентством по фармацевтике и медицинскому оборудованию Японии (Pharmaceuticals and Medical Devices Agency, PMDA) и Министерством безопасности пищевых продуктов и лекарственных средств Республики Корея (Ministry of Food and Drug Safety, MFDS). Примерами служат remestemcel-L^[φ] — препарат аллогенных МСК костного мозга, предназначенный для терапии стероидрефрактерной реакции «трансплантат против хозяина» у детей [75], и darvadstroce^[φ] — препарат аллогенных МСК жировой ткани, одобренный EMA в 2018 году и предназначенный для лечения перианальных свищей при болезни Крона [76]. Клиническая эффективность обоих препаратов связана с локальной иммунорегуляцией и снижением экспрессии провоспалительных цитокинов (интерферона-гамма, TNF-α и IL-12), что сопровождается ускорением ремоделирования тканей.

Следующий этап развития технологии связан с инженерными формами доставки клеток. В традиционных суспензиях МСК происходит существенная потеря клеток из-за механического и оксидативного стресса, поэтому акцент смещается на трёхмерные носители и клеточные конструкты. Среди них: скаффолды из биополимеров и гидрогелей, децеллюляризированные матриксы, сохраняющие нативную архитектуру тканей [77], а также клеточные пласты (cell sheets), разработанные группой T. Okano [78]. Клеточные пласты не содержат ксеногенных материалов, обладают собственной матриксной поддержкой и обеспечивают плотный контакт между клетками и реципиентной слизистой оболочкой.

Анализ литературы показывает, что для слизистых оболочек полых органов наибольший прогресс достигнут в создании локальных тканеинженерных решений, направленных на профилактику фиброза, тогда как клеточная терапия системного действия остаётся в стадии экспериментальной верификации. В ближайшей перспективе ключевыми задачами остаются стандартизация моделей, оптимизация способов доставки клеток и интеграции биоматериалов, а также разработка протоколов для ранней профилактики стенозов — до формирования выраженного фиброза.

Наиболее изученной моделью слизистой оболочки полого органа в регенеративной хирургии является пищевод. Применение аутологичных эпителиальных пластов, выращенных in vitro, позволяет снизить частоту стенозов и ускорить восстановление эпителия [79, 80]. Эти исследования продемонстрировали, что даже без системного введения клеток возможно направленное восстановление слизистой за счёт непосредственного замещения дефекта зрелыми эпителиальными структурами. Кроме того, активно изучаются биодеградируемые каркасы, заселённые эпителиальными клетками или МСК, которые поддерживают репопуляцию и ремоделирование подслизистой основы [81].

В случае трахеи и крупных бронхов основное внимание уделяется созданию тканеинженерных каркасов, обеспечивающих устойчивость к коллапсу и способность к быстрой эпителизации. Децеллюляризированные трансплантаты, заселённые эпителиальными клетками и МСК, использовались в доклинических моделях и отдельных клинических сериях. Такие конструкции продемонстрировали анатомическую интеграцию и способствовали частичному восстановлению слизистого покрова, однако при их использовании сохраняется высокий риск рестеноза из-за замедленной васкуляризации и грануляционного роста. Последующие исследования показали, что применение двуслойных биопечатных каркасов и эпителиальных пластов улучшает реэпителизацию и снижает выраженность фиброза [82, 83].

Уретра является одной из немногих областей, где тканеинженерные технологии достигли клинической реализации. В проспективном исследовании A. Raya-Rivera и соавт. [84] имплантация аутологичной уретры, сформированной из собственных эпителиальных и мышечных клеток пациента на коллагеновом каркасе, обеспечила стабильную проходимость и нормальную уродинамику на протяжении более пяти лет наблюдения. Этот пример подтвердил, что при соблюдении условий механической устойчивости и достаточной васкуляризации возможно долговременное восстановление слизистой структуры полого органа.

Для внутри- и внепечёночных желчных путей активно изучаются биодеградируемые и клеточные стенты, позволяющие уменьшать рубцевание в зоне анастомоза. В доклинических исследованиях на свиньях стенты, высвобождающие факторы роста или противофибротические агенты, способствовали восстановлению эпителия и снижению выраженности перибилиарного фиброза [85, 86]. Аналогичные результаты получены при трансплантации клеточных пластов, полученных из МСК жировой ткани, в область билиарных анастомозов — наблюдалось снижение воспалительной инфильтрации и уменьшение толщины стенки за счёт ограничения коллагенового ремоделирования [87]. Единичные клинические наблюдения демонстрируют возможность локального применения мезенхимных клеток, однако убедительных данных об их долгосрочной эффективности пока нет [88].

Исследования регенерации мочеточника сфокусированы на сочетании механической декомпрессии и молекулярной модуляции заживления. Перспективным направлением является применение биоразлагаемых стентов с антифибротическим покрытием, высвобождающих ингибиторы серин/треониновой протеинкиназы mTOR или TGF-β1-siRNA. В экспериментах на кроликах такие стенты уменьшали коллагенизацию подслизистого слоя и предотвращали рестеноз [85, 89]. Экспериментальные модели подтверждают потенциал локальной противофибротической терапии в сочетании с инженерными носителями.

Таким образом, современные регенеративные технологии объединяют клеточные, тканеинженерные и молекулярные подходы, направленные на контроль заживления и профилактику фиброзных осложнений. Однако их клиническая реализация остаётся ограниченной из-за высокой стоимости, сложности масштабирования и регуляторных барьеров. Поэтому перспективной задачей становится создание гибридных систем, где МСК, биоматериалы и молекулярные регуляторы действуют синергично, обеспечивая восстановление слизистой оболочки без рубцевания.

Ограничения, проблемы и перспективы

Несмотря на значительный прогресс в области регенеративной медицины, трансляция экспериментальных подходов к восстановлению слизистых оболочек полых органов в клиническую практику остаётся крайне ограниченной. Многообещающие результаты доклинических исследований часто не находят подтверждения в клинике, что обусловлено совокупностью биологических, методологических и регуляторных факторов.

Для объективной оценки перспектив необходимо учитывать различия между модельными организмами и человеком, особенности локальных микрониш, а также ограничения технологий культивирования и доставки клеток.

НАУЧНЫЕ ПРОБЕЛЫ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ МИШЕНИ

Современные исследования патогенеза фиброза слизистых оболочек позволили выделить ряд универсальных сигнальных путей, регулирующих активацию миофибробластов и ремоделирование внеклеточного матрикса.

Центральное место занимает ось TGF-β/SMAD, которая индуцирует активацию фибробластов с переходом в миофибробластный фенотип и контролирует синтез коллагена I и III типов [2, 90]. Значимую роль играют также сигналы Wnt/β-catenin, участвующие в эпителиально-мезенхимальном переходе и поддержании хронического воспаления [91]. Факторы PDGF (Platelet-derived growth factor), CTGF (Connective tissue growth factor, также известный как CCN2) и LOXL2 (Lysyl oxidase-like 2) формируют дополнительный регуляторный контур, усиливающий фиброгенез и стабилизирующий коллагеновый матрикс. На молекулярном уровне доказано, что длительная активация этих каскадов ведёт к стойкой экспрессии профибротических генов, нарушению регенераторного потенциала эпителия и утрате обратимости ремоделирования [92, 93].

В последние годы внимание привлекает регуляция фиброгенеза посредством микроРНК и малых интерферирующих РНК. В частности, miR-29 подавляет синтез коллагена, miR-200 контролирует эпителиально-мезенхимальный переход, а miR-21 усиливает активацию TGF-β-зависимых путей [3, 89, 94]. Эксперименты на животных моделях подтверждают, что действие этих молекул замедляет формирование рубцовой ткани, однако данные об их безопасности и эффективности у человека на сегодняшний день ограничены.

Несмотря на значительный объём накопленных фундаментальных данных, результаты различных исследований часто оказываются несопоставимыми из-за различий в используемых моделях (мыши, крысы, свиньи) и условиях эксперимента. Отсутствие единых критериев морфологической и функциональной оценки эффективности и долгосрочного исхода делает затруднительным прямое сравнение даже в пределах одной органной системы. Дальнейший прогресс требует разработки стандартизированных протоколов, объединяющих морфологические, молекулярные и биомеханические параметры репаративной регенерации и фиброза, что позволит проводить более корректное сравнение результатов и ускорит переход от лабораторных исследований к клиническому применению.

Ограничения экспериментальных моделей

Основная часть данных о механизмах репаративной регенерации слизистых оболочек получена на грызунах, у которых процессы восстановления протекают значительно быстрее, чем у человека.

В экспериментальных моделях на мышах и крысах дефекты слизистой оболочки закрываются в течение нескольких часов за счёт миграции и уплощения соседних эпителиальных клеток, что приводит к быстрой реституции (восстановлению) эпителия без выраженной пролиферации, чем достигается восстановление барьерной функции и предотвращается развитие хронического фиброза [13, 95, 96]. У человека процессы реэпителизации и ремоделирования занимают дни или недели, что создаёт «терапевтическое окно», в течение которого возможно развитие воспалительно-фибротической трансформации на фоне неблагоприятных условий (ишемии, инфекции, механического стресса).

Использование in vivo моделей на свиньях позволяет частично воспроизвести анатомические и физиологические особенности человека — толщину слизистой оболочки, васкуляризацию, состав внеклеточного матрикса и механическую нагрузку [97–99]. Такие модели считаются наиболее релевантными для оценки динамики реэпителизации, ремоделирования внеклеточного матрикса и тестирования локальных методов доставки клеток и биоматериалов. Однако их применение ограничено высокой стоимостью, требованиями к содержанию животных и несовместимостью многих антител и молекулярных зондов, разработанных для грызунов. В результате данные, полученные на мелких животных, не могут в полной мере отражать специфику заживления слизистых оболочек у человека. Модели на крупных животных, в первую очередь на свиньях, остаются наиболее перспективными инструментами для доклинической оценки тканеинженерных подходов.

Технические сложности и клинические барьеры

Клиническая реализация клеточных и тканеинженерных технологий при поражениях слизистых оболочек ограничена рядом технологических и биологических факторов. Одним из ключевых остаётся обеспечение стабильной фиксации конструкций в условиях постоянного увлажнения, механического воздействия и микробной колонизации.

В экспериментах на крупных животных испытаны различные методы стабилизации — самофиксирующиеся каркасы, фибриновые клеи, биоразлагаемые мембраны — однако срок их удержания на поверхности слизистой оболочки, как правило, не превышает нескольких суток [100–102]. Раннее отслаивание имплантата приводит к потере клеточного покрытия, нарушению интеграции с подлежащими тканями и формированию неполноценного эпителия. Обеспечение устойчивости сцепления материала с влажной биоповерхностью и синхронизация скорости его деградации с фазами репарации остаются одними из наиболее сложных инженерных задач в регенеративной биомедицине.

Не менее существенной проблемой является контроль жизнеспособности и распределения клеточного материала. После трансплантации значительная часть клеток подвергается апоптозу под действием гипоксии, механического стресса и активных форм кислорода. Выжившие клетки нередко меняют свой фенотип и теряют эффективность, что ограничивает их вклад в восстановление барьерной функции. Оптимальная доза и плотность клеточного заселения зависят от органа и модели, а универсальные параметры на сегодняшний день не определены [103]. Особое внимание привлекают МСК, демонстрирующие в доклинических условиях выраженные противовоспалительные и трофические свойства. Однако в клинических испытаниях результаты неоднородны и неоднозначны: часть исследований подтверждает улучшение морфологии и снижение воспаления, тогда как другие показывают отсутствие эффекта или усиление фиброза при несоответствующем способе доставки и дозировании [104, 105]. Равномерность распределения клеток, их интеграция в повреждённую слизистую оболочку и длительный контроль нужного фенотипа in vivo остаются нерешёнными задачами. Без решения этих вопросов воспроизводимость результатов и переносимость разработанных методик в клиническую практику остаются ограниченными.

ЭТИЧЕСКИЕ И РЕГУЛЯТОРНЫЕ АСПЕКТЫ

Большинство технологий, направленных на восстановление слизистых оболочек, классифицируются как препараты продвинутой терапии (Advanced Therapy Medicinal Products, ATMP) и регулируются в рамках комплексных директив EMA (EC No 1394/2007) и FDA (21 CFR Part 1271). Это клеточные и генные препараты, а также тканеинженерные конструкции и их комбинации, что обуславливает высокие требования к стандартизации производственных процессов и доклинической валидации безопасности. Производство таких препаратов должно соответствовать стандартам надлежащей производственной практики (Good Manufacturing Practice, GMP), а каждая серия требует подтверждения стерильности, генетической стабильности и отсутствия туморогенного потенциала.

На сегодняшний день лишь несколько клеточных продуктов прошли полный цикл клинической и регуляторной оценки. В Соединённых Штатах FDA утвердило лишь ограниченное число продуктов, которые могут применяться по ограниченным показаниям, тогда как препаратов, предназначенных для лечения нарушений регенерации слизистых оболочек полых органов, пока не существует. В качестве ключевых препятствий можно назвать высокую стоимостью производства, необходимость индивидуализации продукта и длительные сроки оценки безопасности и эффективности. Кроме того, использование эмбриональных и фетальных источников клеток, риски генетической нестабильности при длительном культивировании и вопросы прослеживаемости биоматериала in vivo создают существенные этические вызовы. Принципы информированного согласия, а также прозрачное определение критериев отбора и исключения пациентов становятся важнейшими элементами клинических протоколов в этой области. Несмотря на существование международных нормативов, подходы к регистрации, маркировке и постмаркетинговому наблюдению за ATMP остаются фрагментированными. Создание гармонизированной международной регуляторной среды и разработка унифицированных клинических протоколов рассматриваются как необходимые условия для ускорения внедрения регенеративных технологий, в том числе специализированных для восстановления слизистых оболочек полых органов.

ПЕРСПЕКТИВЫ И БУДУЩИЕ НАПРАВЛЕНИЯ

Современная концепция восстановления слизистых оболочек полых органов постепенно смещается от изолированных вмешательств к многоуровневым комбинированным стратегиям, объединяющим клеточные технологии, биоматериалы и направленную молекулярную модуляцию. Одним из наиболее перспективных направлений считается применение гидрогелей и биодеградируемых каркасов, служащих платформой для локальной доставки факторов роста, цитокинов или самих эпителиальных клеток. В доклинических исследованиях показано, что такие системы ускоряют эпителизацию и ограничивают избыточное образование коллагена в подслизистой основе, обеспечивая тем самым более физиологичный тип ремоделирования [100–102].

Активно разрабатываются гибридные системы доставки, сочетающие биоматериалы с низкомолекулярными ингибиторами профибротических сигнальных путей, включая каскады TGF-β/SMAD и PDGF, а также с микроРНК-регуляцией (miR-29, miR-200, miR-21) [106, 107]. Такой подход позволяет одновременно контролировать воспалительно-репаративный баланс и ограничивать эпителиально-мезенхимальный переход — один из ключевых механизмов формирования стенозов.

В условиях хронического воспаления особое значение приобретает системная регуляция клеточной пластичности, направленная на сохранение эпителиального фенотипа и предотвращение стойкого фиброзного ремоделирования [108]. Применение сигнальных модификаторов путей YAP/TAZ, Wnt/β-catenin и Notch рассматривается как возможная точка для таргетной профилактики фиброза слизистых оболочек.

Существенный прогресс ожидается от внедрения технологий «орган-на-чипе» и органоидов, которые позволяют воспроизводить трёхмерное строение слизистой оболочки и её микроокружение с учётом механических и иммунных факторов. Эти модели обеспечивают возможность высокоточного прогнозирования эффективности терапевтических агентов и снижают зависимость от традиционных in vivo экспериментов [109].

Несмотря на заметный прогресс в области тканевой инженерии и клеточных технологий, исследования, посвящённые слизистым оболочкам полых органов, остаются преимущественно на доклинической стадии. Для этих тканей характерны уникальные биомеханические и иммунные условия, требующие отдельных стратегий вмешательства. Накопленные данные свидетельствуют, что эффективная терапия сформированных фиброзных стенозов редко восстанавливает исходную морфологию и функции слизистой оболочки. Именно поэтому акцент всё больше смещается в сторону превентивной (профилактической) регенеративной медицины, ориентированной на раннюю модуляцию процессов заживления и предотвращение патологического ремоделирования. Разработка таких подходов с учётом органоспецифичных механизмов, временных «окон уязвимости» и взаимодействия клеточных популяций представляется наиболее перспективным направлением дальнейшего развития области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Слизистые оболочки полых органов представляют собой динамичные барьерные системы, в которых процессы заживления и фиброз тесно связаны с морфологией, функцией и типом клеточной ниши. Несмотря на общие закономерности репаративной регенерации, слизистая оболочка каждого органа характеризуется специфическим балансом между воспалением, репарацией и ремоделированием внеклеточного матрикса. Нарушение этого баланса лежит в основе стенозирования, которое остаётся одной из наиболее сложных клинических проблем в гастроэнтерологии, урологии, гепатобилиарной и торакальной хирургии.

Современные терапевтические подходы в основном направлены на устранение последствий фиброза, тогда как возможности патогенетического контроля процесса существенно ограничены. Регенеративные технологии — клеточные, тканеинженерные и генные — открывают возможности для принципиально нового уровня терапевтического вмешательства, однако их клиническая реализация в отношении слизистых оболочек полых органов остаётся фрагментарной. Механические особенности этих тканей, сложность их микроокружения и недостаточная стандартизация экспериментальных моделей существенно ограничивают трансляцию результатов.

Формирующаяся концепция превентивной (профилактической) регенеративной медицины предполагает смещение акцента с лечения сформированных рубцов на раннюю модуляцию процессов заживления, предотвращение активации миофибробластов и сохранение эпителиальной целостности. Достижение этой цели требует комплексного понимания органоспецифичных механизмов репаративной регенерации, разработки надёжных биоматериалов, оптимизации методов доставки клеток и молекулярных регуляторов, а также создания унифицированных регуляторных рамок для проведения клинических испытаний.

В перспективе успех регенеративных технологий в отношении слизистых оболочек будет определяться их способностью не только восстанавливать структуру, но и воссоздавать функцию и гомеостаз. Системный подход, объединяющий биологию, инженерию и клиническую медицину, способен превратить лечение фиброзных осложнений в управляемый процесс восстановления и профилактики структурных нарушений слизистых оболочек полых органов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Н.А. Александрушкина — определение концепции, проведение исследования, написание черновика рукописи, пересмотр и редактирование рукописи; В.С. Глазьева, М.А. Водопетова, А.В. Шершнева, К.Г. Каргалинина — проведение исследования, написание черновика рукописи, пересмотр и редактирование рукописи; Д.Г. Ахаладзе, П.И. Макаревич — определение концепции, пересмотр и редактирование рукописи. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты настоящей работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Источники финансирования. Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 25-25-00096.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими организациями), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. Авторы заявляют, что настоящий научный обзор представляет собой оригинальную работу. Все аналитические выводы, систематизация данных, интерпретация и обобщение научных концепций выполнены авторами специально для данного исследования. Любые идеи, гипотезы и текстовые фрагменты, заимствованные из литературных источников, надлежащим образом идентифицированы и снабжены ссылками на первоисточники в соответствии с правилами академического цитирования.

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима, новые данные не собирали и не создавали.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: N.A. Alexandrushkina: conceptualization, investigation, writing — original draft, writing — review & editing; V.S. Glazyeva, M.A. Vodopetova, A.V. Shershneva, K.G. Kargalinina: investigation, writing — original draft, writing — review & editing; D.G. Akhaladze, P.I. Makarevich: conceptualization, writing — review & editing. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding sources: The study was supported by the Russian Science Foundation Grant No. 25-25-00096.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: The authors declare that this scientific review is an original work. All analytical conclusions, data systematization, interpretation, and synthesis of scientific concepts were performed by the authors specifically for this study. Any ideas, hypotheses, or text fragments borrowed from the literature have been properly acknowledged and referenced in accordance with the rules of academic citation.

Data availability statement: The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work, as no new data was collected or created.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer-review: This article was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer-review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

[φ] лекарственное средство не зарегистрировано на территории Российской Федерации

About the authors

Natalya A. Alexandrushkina

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: alexandrushkinana@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4946-7843
SPIN-code: 3611-7954

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Moscow

Valentina S. Glazieva

Lomonosov Moscow State University

Email: glazievavs@my.msu.ru
ORCID iD: 0009-0001-4858-0337
SPIN-code: 4595-5373
Russian Federation, Moscow

Maria A. Vodopetova

Lomonosov Moscow State University

Email: vodopetova.maria@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-0822-8322
SPIN-code: 3688-9101
Russian Federation, Moscow

Angelina V. Shershneva

Dmitry Rogachev National Medical Research Center for Children's Hematology, Oncology and Immunology

Email: angelsher@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0426-2908
SPIN-code: 1723-4560
Russian Federation, Moscow

Kseniia G. Kargalinina

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

Email: kseniiakargalinina@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-0461-4820
SPIN-code: 8508-4176
Russian Federation, Moscow

Dmitry G. Akhaladze

Dmitry Rogachev National Medical Research Center for Children's Hematology, Oncology and Immunology

Email: dgakhaladze@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1387-209X
SPIN-code: 7714-9343

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Pavel I. Makarevich

Lomonosov Moscow State University

Email: makarevichpi@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8869-5190
SPIN-code: 7259-9180

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files