
Человек может говорить о чём угодно, но с удовольствием он говорит только о себе. :)
По результатам нескольких патентованных изобретений исследуется динамика состояний субпопуляций клеток кожи человека. Открывшиеся при этом иммунологические феномены меняют не только картину состояний кожи, но и представления о подходах к диагностике и лечению кожных заболеваний. Осмысление результатов исследований вызывает необходимость выхода к строгим формам мышления через мобилизацию методов концептуального анализа, применение которых обосновывает разнообразие потенциальных состояний субпопуляций клеток кожи. Этому способствует и то обстоятельство, что развитие иммунологии вскрывает новые свойства клеток, возникающие от разнообразных межклеточных отношений, направляя исследователей по пути их тщательного изучения, как причин симптомов тех или иных кожных заболеваний. Углубление концептуальных различений позволяет выйти на широкий класс исследовательских задач в дерматологии, опирающейся на различения фенотипов субпопуляций клеток кожи – фенотипическая дерматология. Дальнейшая концептуализация феноменологии состояний субпопуляций клеток кожи и ее динамики обнаруживает классы потенциальных ситуаций, которые до сих пор не различимы в дерматологии, а развертка родовых структур позволяет вывести до сих пор скрытые механизмы патологии кожи на эксплицитный уровень, давая возможность сменить парадигму подходов к диагностике и лечению заболеваний кожи.
Ключевые слова: клетки кожи, цитоиммунограмма кожи, концептуальный анализ, фенотипическая дерматология
Тенденции развития науки наглядно демонстрируют, что ее достижения связаны не только с новыми технологиями исследовательской деятельности, но и с прогрессивными типами осмысления получаемых результатов. Это диктуется высоким спросом не столько на отдельные научные открытия и их задействование в практику, сколько на порождение классов открытий, формирующих фронт решений актуальных проблем медицины.
Так, в отечественной и зарубежной медицине, длительное время остаётся актуальным спрос на научные разработки, ускоряющие ранозаживление кожи [1–5]. Исходя из представления о ранах, главной задачей ранозаживления всегда считалось восстановление функциональности кожи без рубцовых осложнений [5, 6].
Однако, сложность и полифункциональность кожи, как органа иммунной системы, с многообразием видов клеток, их отношений и коопераций, а главное – их спаянность в структурный конгломерат, не позволяли делать стимуляционные воздействия в ранозаживлении прицельно, что могло бы стать основой управления раневым процессом [2].
Подход к преодолению этого практического затруднения открылся в ходе ряда исследований свойств и функциональных состояний субпопуляций клеток кожи, выполненных группой тюменских ученых в 2010–2017 годы. Возможность этих исследований, как и возможность строгого различения самих клеточных субпопуляций, возникла в связи с изобретением способа разделения клеток кожи при сохранении их жизнеспособности. Осмысление результатов этих исследований вызвало необходимость выхода к мобилизации методов концептуального анализа [7], что и стало целью исследования. Этому вызову способствовало и то обстоятельство, что развитие иммунологии вскрывает новые свойства субпопуляций, возникающие от разнообразных отношений, в которые вступают клетки кожи, направляя исследователей по пути тщательного изучения различных видов структур множеств, образованных клетками кожи и их признаками, как причин симптомов тех или иных заболеваний кожи [8].
История дерматологии и клеточной биологии «помнит» массу попыток разделения клеточного субстрата кожи для получения суспензии и изучения фенотипа клеток, входящих в ее состав. Однако, способ получения жизнеспособной гетерогенной популяции клеток кожи удалось запатентовать только в 2012 году.
Приведенные авторами результаты исследований показали возможность получения суспензии клеток с жизнеспособностью в нативных образцах до 99,8%, а после криоконсервации образцов до 87,0%. [9]. Состоявшееся открытие было признано перспективным для развития дерматологии, резолюцией «Х международной конференции иммунологов Урала» патент был рекомендован к внедрению в систему общественного здравоохранения.
Субпопуляции клеток кожи находятся в различных функциональных состояниях, что отражается на способности кожи выступать в качестве барьера между внешней и внутренней средами человека [10]. Являя собой двухкомпонентную тканевую систему, образованную эпидермисом и дермой [11], кожа представлена рядом субпопуляций клеток, имеющих строгое функциональное предназначение выполняемых функций [12]. Динамика функционального состояния кожи, обеспечиваемая постоянным обновлением состава рециркулирующих лимфоцитов между регионарными лимфатическими узлами, кровью и кожей, создающая тем самым иммунный гомеостаз, вызывает сложность в исследовании свойств субпопуляций клеток, но одновременно и открывает возможность постижения иммунных механизмов, в том числе в условиях воспаления [13–15]. Вместе с тем известно, что резидентные клетки скорее, чем циркулирующие, играют роль в иммунном гомеостазе кожи [16, 17].
Зная о том, что кератиноциты составляют более 90% клеток верхнего слоя кожи – эпидермиса [18], а клетки дермы в подавляющем большинстве представлены фибробластами (фиброцитами), тучными клетками, моноцитами (макрофагами), эндотелиальными, дендритными клетками и лимфоцитами [11], из которых 90% – Т-лимфоциты, расположенные в верхних слоях дермы и эпидермисе, а 10% – В-лимфоциты, представленные в средних и глубоких слоях дермы [19, 20], были определены наборы маркеров дифференцирования клеток, наиболее точно характеризующих динамику состояний субпопуляций клеток кожи: кератиноциты CD49f+, из них активированные CD49f+HLA-DR+; фибробласты (фиброциты) CD45-CD14-CD44+, из них активированные CD45-CD14-CD44+CD80+; тучные клетки CD249+, из них активированные CD249+CD63+; моноциты (макрофаги) CD45+CD14+, из них активированные CD45+CD14+HLA-DR+; внутриэпидермальные макрофаги CD207+, из них активированные CD207+CD80+, CD207+HLA-DR+, CD207+CD80+HLA-DR+; эндотелиальные клетки CD146+, из них активированные CD146+CD34+, CD146+HLA-DR+, CD146+CD54+, CD146+CD54+HLA-DR+; эпителиальные стволовые клетки CD34+CD45dim; лимфоцитарные популяции: Т-лимфоциты CD45+CD3+, Т-хелперы CD45+CD3+CD4+CD8-, Т-супрессоры CD45+CD3+CD4-CD8+, В-лимфоциты CD45+CD3-CD19+, NK-лимфоциты CD45+CD3-CD16+CD56+. Это позволило усовершенствовать способ до возможности получения оценки функций клеток кожи отдельных субпопуляций [21].
Названный цитоиммунограммой кожи, способ позволил измерять активность клеточных субпопуляций нативной кожи в условиях здоровья и патологии, оценивать функцию и степень реагирования клеток кожи в ответ на какие-либо воздействия внешней и внутренней среды.
В перспективе широкомасштабного применения он позволит создать половозрастной регистр состояния кожи, что даст возможность, в свою очередь, объективно оценивать динамику заболеваний кожи, индивидуально подбирать лекарственные препараты, контролировать эффективность применения наружных лекарственных средств, сформировать критерии возрастных изменений кожи [22], объективно свидетельствовать о текущем статусе местного иммунитета пациента и может стать содержательной основой лечебно-профилактических программ в дерматологии [23].
Став первой инвазивной методикой, оценивающей не только структурное состояние клеток кожи, но и определяющей функцию её субпопуляций без потери их жизнеспособности, цитоиммунограмма кожи продемонстрировала возможность выявления объекта целенаправленного воздействия в механизме ранозаживления, что по мнению ряда исследователей, представляется чрезвычайно актуальной задачей [24].
Так, гипотеза о возможной стимуляции репаративных потенций в коже путем внесения вещества природного происхождения, предсказуемо воздействующего на механизм формирования грануляционной ткани, которая как известно является обязательным этапом к последующей эпителизации и формированию эстетического результата, реализовалась с возможностью применения цитоиммунограммы кожи в исследовании клеток фенотипа CD34+CD45dim, которые являются основополагающими в осуществлении эпителизации [25] и их стимуляции веществом ксеногенного происхождения.
Действующим веществом был предложен лиофилизированный экстракт клеток куриного эмбриона 3–9 дней гестации в концентрации от 0,75×106 до 1,25×106 клеток фенотипа CD34+CD45dim в 1 мл гелеобразующего биополимера на основе гидроксиэтилцеллюлозы. Экспериментальным путем было установлено, что для получения отчетливого эффекта в суспензии должна содержаться указанная концентрация клеток фенотипа CD34+CD45dim. При попытке уменьшения концентрации клеток фенотипа CD34+CD45dim ниже 0,75×106/мл значительно снижался регенерирующий эффект. В свою очередь повышение концентрации выше 1,25×106/мл не приводило к существенному увеличению эффективности средства. Кроме того, вступая во взаимодействие с рецепторным полем раны, обладая при этом широким спектром противомикробного действия, проявляя активность в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов рода Candida и дерматофитов, вещество прогнозировано стимулировало миграцию и пролиферацию фибробластов, кератиноцитов, эндотелиальных и других клеток, активно участвующих в ранозаживлении, способствуя эпителизации, восстановлению эластичности тканей, нормализации ориентации и вызревания коллагеновых волокон, предупреждая патологическое рубцевание [26]. Применение данного вещества было подтверждено Протоколом испытаний No 594–12П/7-НТ от 24.12.2012 испытательной лабораторией No РОСС RU.0001.21АВ65 от 13.07.2011 и декларацией Таможенного Союза о соответствии No ТС RU Д-RU.АЛ14.В.03012 от 25.12.2012 (Технический регламент Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011).
Последовавшее за этим изобретение Cellgel – экстракт клеток куриного эмбриона адсорбированных на гелеобразующем биополимере, позволило существенно продвинуться в изучении вопроса управляемого ранозаживления, обеспечив значительное (в несколько раз) сокращение сроков лечения, эффективное закрытие дефекта ткани с восстановлением функции, без образования рубца, благодаря повышению репаративной активности клеток кожи с фенотипом CD34+CD45dim [27]. Разработанное с учетом целевого воздействия, оно продемонстрировало высокую эффективность ранозаживления при повреждениях кожи различной этиологии. Производство ранозаживляющего средства Cellgel стало инновационным, успех от применения оказался гарантированным, экономичность оправданной, а социальная ориентированность безусловной [28].
Таким образом, цитоиммунограмма кожи, как способ разделения клеток, позволила методически строго подойти к изобретению ранозаживляющего средства Cellgel, ставшего лауреатом Всероссийского конкурса Программы «100 лучших товаров России» и в последствии ставшим основой дальнейших научных исследований [29–31].
В связи с открывшимися возможностями исследования кожи, к практике дерматологии возникают новые вопросы:
Ответы на эти и подобные вопросы приводят к пониманию ряда теоретических проблем в современной дерматологии:
Решение этих проблем может последовать в ходе концептуального анализа феноменологии динамики состояний субпопуляций клеток кожи. Это предполагает формирование родовых и видовых понятий открывшейся предметной области на основе представления о субпопуляциях как о специфических структурах разнородных множеств [32]. В этих структурах количества элементов выражают объемы понятий, а сами структуры – их содержания. Предполагается, что концептуальный анализ позволит ставить задачи на исследование медико-биологических закономерностей между различными феноменами, то есть выведет к «механизмам» дерматологии нового типа.
Представления о свойствах кожи, полученные на основе цитоиммунограмм кожи, могут быть обобщены в следующих утверждениях:
Эти утверждения служат основанием для порождения ряда концептов, каждый из которых определяет класс возможных феноменов, представляющих научный интерес. Далее с коротким обоснованием приводятся лишь те концепты, которые определяют статичные феномены кожи. Их можно рассматривать как мгновенные «срезы» динамики её состояний. Концепты приводятся в математическом аппарате родов структур, который задействуется в концептуальных методах [33].
Базисные множества:
Х1 – множество признаков клетки любого вида, которые экспериментально обнаруживаются специальными маркерами.
Родовое отношение: D1 ∈ B(Х1). Здесь «В» – знак операции порождения множества из всех подмножеств исходного множества (булеан).
Тип этой структуры: «Множество всех подмножеств признаков клетки».
Поскольку у любой клетки каждого вида может проявиться любое сочетание признаков, то эта структура устанавливает полное разнообразие всех комбинаций признаков, которые только могут быть у кожной клетки любого вида. Учитывая, что каждая комбинация признаков клетки указывает на активность её определенной функции, то эта структура выражает одновременно полное разнообразие функций, которые могут активировать клетки, независимо от их вида.
Если количество признаков каждой клетки равно Р, а по одному из них определяют вид самой клетки, то разнообразие комбинаций признаков и, следовательно, функций клеток может достигать числа 2(Р-1)–1. Здесь учтено, что если никаких признаков клетка не проявляет (пустое подмножество признаков – ∅), то она функционально пассивна. С учетом известного количества признаков клетки каждого вида (Р=24), получается, что максимальная мощность гипотетического разнообразия функций одной клетки любого вида (F) составляет более 8 миллионов (конкретно: F=8388607). Причем, каждая из этих функций может быть различима.
Этот первый результат концептуализации позволяет теоретически выводить (определять) каждую функцию клетки, исследуя ее влияние на состояние здоровья; ставить задачи на поиск эффективных способов обнаружения функций; искать способы активизации каждой функции или её подавления. В настоящее время из всего разнообразия функций клеток кожи дерматологически учитывается ничтожная часть. Возможно, некоторые потенциальные функции не проявятся никогда или проявятся в каких-то уникальных ситуациях. Но, в отсутствие обоснованных утверждений на этот счет, нельзя исключать появление незнакомых функциональных феноменов клеток кожи.
Базисные множества:
Х1 – множество признаков клетки любого вида, которые экспериментально обнаруживаются специальными маркерами;
Х2 – множество видов клеток кожи. Это все те отличные друг от друга клетки, которые участвуют в создании феноменов здоровья кожи.
Родовое отношение имеет следующий вид: D2 ∈ Х2 × В(Х1).
Здесь «×» – знак декартового произведения множеств.
Тип этой структуры: «Множество видов клеток и множество их функций».
Эта структура определяет все ситуации, в которых необходимо различать конкретные видовые клетки со всеми их функциями.
Скорее всего, этот концепт полезен для постановки узких теоретических задач в дерматологии. Так, рассмотрение клеток с их полным набором функции может позволить исследовать особенности действия всех функций каждой видовой клетки. Может состояться ответ на вопрос о том, изменит ли влияние на кожу то обстоятельство, что одна и та же функция проявится у разных видовых клеток одновременно. Исходя из того, что количество видовых клеток К=12, а количество функций каждой видовой клетки равно F=8 388 607, то разнообразие составов «видовые клетки с их функциями» (S) равно S=R×F=100663284. Разумеется, на эмпирическое изучение свойств всех этих ситуаций понадобятся многие годы. Но, простор для теоретических исследований открыт.
Однако, здесь еще не выразимы реальные ситуации, при которых в конкретной пункционной биопсии кожи обнаруживаются разные по количеству составы видовых клеток. В этом смысле более конструктивным и содержательно богатым следует признать концепт с другой родовой структурой.
Базисные множества этого концепта:
Х2 – множество видов клеток кожи;
Х3 – множество функций клеток.
Родовое отношение имеет следующий вид: D3 ∈ В(Х2 × В(Х3)).
Тип этой структуры: «Множество подмножеств видовых клеток вместе с множеством подмножеств их функций».
Она выражает все ситуации, когда, в конкретной пункционной биопсии кожи можно рассматривать отдельно друг от друга такие субпопуляции, в которые собраны клетки всех видов (или лишь нескольких) вместе с их проявившимся функциями. Такие ситуации, возникающие вследствие эволюции состояний клеток кожи, уместно назвать «фенотипами субпопуляций». Разнообразие их велико, например:
Этот концепт открывает возможность различать фенотипы с полными/неполными наборами видов клеток со всеми разнообразными активностями функций, включая и те, в которых все виды клеток одновременно проявляют все свои функции. На его основе уже можно ставить новые классы задач на исследования ситуаций здоровья/болезни с разными составами функций при полном наборе видовых клеток и других ситуаций. Но, в этих концептуальных конструкциях еще не учтены обстоятельства, когда в порции кожи оказывается какая-то определенная доля клеток каждого вида с конкретными (разными функциями). Это будет другой концепт, который выразит полное разнообразие фенотипов субпопуляций клеток. При этом могут быть выразимы необычные теоретически возможные ситуации. Например, когда при полном разнообразии клеток всех видов среди клеток одного вида окажутся клетки с разными наборами функций.
Это принудит исследователей отвечать на серии вопросов о том, каковы свойства таких фенотипов субпопуляций клеток и как это сопряжено с патологиями, являющимися предметом изучения дерматологии, как науки о коже и её заболеваниях.
Генетически детерминированный процесс формирования разнообразия специализированных фенотипов клеток, отражающих их функцию – результат координированной экспрессии определённого набора генов, в результате которого, дифференцировка клеток, изменяющая их функции, морфологию и метаболическую активность, создаёт предпосылки их высокой специализации и избирательности действие, что в конечном счёте реализуется в колоссальном разнообразии видимых дерматологами клинических феноменов одних и тех же заболеваний кожи.
Углубление этих концептуальных различений позволяет выйти на широкий класс исследовательских задач в дерматологии, опирающейся на различения фенотипов субпопуляций клеток кожи – фенотипическая дерматология. Исходя из концептуально возможного разнообразия ситуаций, которыми должна овладеть фенотипическая дерматология, основными типами задач теоретического и экспериментального поиска являются следующие:
Очевидно, за каждым типом таких задач стоит проблема распознавания частных свойств компонентов сложной морфологии клеток кожи [34]. Снятие этих проблем как теоретическими, так и экспериментальными иммунологическими методами может поднять дерматологию на качественно новые уровни.
Примером практического решения одной из названных задач фенотипической дерматологии является разработка амплификатора репаративных потенций. Так, ориентируясь на тезис о том, что процессы заживления подчиняются тем же принципам, что и процессы пролиферации и апоптоза, и регулируются через клеточно-клеточные и клеточно-матриксные сигналы [35], в результате проведенных аналогичных исследований, были получены данные о дозозависимом влиянии Cellgel на жизнеспособность и процессы апоптоза клеток в культуре, благодаря чему был сделан вывод о том, что более глубокое изучение иммунных механизмов регуляции гибели клеток цитоиммунограммой кожи, может способствовать усилению эффективности ранозаживляющего средства Cellgel при его применении in vitro. Условием появления этого эффекта является активация специфических функций клеток кожи каждого вида, способ которой должен быть найден.
С учетом результатов концептуализации эта задача была сформулирована так:
Актуальность решения этой задачи определе- на постановлением Правительства Российской Федерации и приказом Минэкономразвития об обеспечении государственного контроля качества исследований парфюмерно-косметической продукции для осуществления процедуры оценки соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011).
(Федеральный закон от 28.12.2013 No 412-ФЗ (ред. от 23.06.2014) «Об аккредитации в национальной системе аккредитации»).
Решением этой задачи стало изобретение амплификатора репаративных потенций клеток кожи [36]. С одной стороны, это изобретение – отклик на потребность внедрения в медицинскую практику экспертных систем [37]. С другой стороны – это первый из множества возможных шагов к терапевтической тактике, при которой, например ранозаживление становится управляемым процессом с заданным требованием к его результату. Его полезная модель относится к биотехнологиям в клеточной медицине, а именно к устройствам для работы с клетками кожи человека, создающим практическое удобство активации in vitro и внесения в рану активированных клеток кожи. Это изобретение открывает ряд решений по так называемой «адресной доставке» лекарственных веществ [38], перспективы которой в практической дерматологии были обозначены рядом российских и зарубежных авторов [39,40]. Главное назначение амплификатора достигается обеспечением ограниченного контакта действующего вещества Cellgel с подготовленными патентованным способом – цитоиммунограмма кожи и изолированными от внешней среды в отдельной емкости активируемыми клетками кожи, представляющими собой разделенную жизнеспособную гетерогенную популяцию клеток в виде суспензии.
Амплификатор репаративных потенций – это первый практический шаг по направлению фенотипической дерматологии, основанием успеха которой станет концептуально строгое различение свойств разнообразных фенотипов субпопуляций клеток кожи и целенаправленное регулирование этих свойств (активация, подавление, усиление, видоизменение и пр.) с учетом индивидуальных особенностей пациентов.
Результаты иммунологических исследований субпопуляций клеток кожи открывают картину, по отношению к которой современная дерматология еще не имеет отчетливого отношения. Но, воплощение в эффективные средства уже первых полезных феноменов этой картины указывает на то, что в этой научной дисциплине начинается новая история.
Концептуализация феноменологии состояний субпопуляций клеток кожи и ее динамики обнаруживает классы потенциальных ситуаций, которые до сих пор не различимы в дерматологии. Это обстоятельство объясняет тот факт, что гигантское разнообразие кожных заболеваний, с которыми имеют дело практикующие врачи, еще не приобрели своих имен и тем более, уникальных подходов к лечению.
Дальнейшее углубление концептуальных различений состояний субпопуляций клеток кожи и ее динамики, развертка родовых структур этой динамики позволит вывести до сих пор скрытые обстоятельства кожных патологий на эксплицитный уровень. Эти возможности придают экспансивный характер порождению задач теоретических исследований, которые не могут быть поставлены иным способом. Так, выводимые задачи становятся основанием для постановки новых, все более «тонких» экспериментов и генератором требований к развитию экспериментальной базы дерматологии.
На основе синтеза экспериментальных и концептуальных разработок представляется возможным сменить образец (парадигму) подходов к диагностике и лечению заболеваний кожи.
Близкое будущее этой смены уже проявляется в серии преемственных изобретений, создающих фронт практикоориентированных инноваций и открытий. Одним из них является продемонстрированный амплификатор репаративных потенций, за которым последуют и другие.
Человек может говорить о чём угодно, но с удовольствием он говорит только о себе. :)
Кожные и венерические болезни относятся к древнейшим заболеваниям человечества, сопровождавшим людей на всех этапах эволюции. Стоит отметить, что самый древний образец медицинской литературы, а именно глиняная табличка с шумерским текстом, найденная в Ниппуре (на территории современного Ирака), повествует о лечении именно кожных заболеваний. Спустя десятки тысяч лет хочется говорить и писать именно о кожных и венерических болезнях.
– Дорогая, что привезти тебе из экспедиции?
– А вези, что хочешь, сейчас всё лечится...
Этим коротким диалогом, я хочу в рубрике Джунгли дерматологии на портале Эстетический Гид найти место для неотъемлемой части нашей специальности, которая всегда прячется в масках социальных одежд и жизненных перипетий, проявляя себя неожиданно, событийно и пугающе, словно вылетевшая птица из густой листвы. Имя её – венерология... читать ещё
Учитывая универсальность патогенеза раневого процесса и существование веществ прогнозируемо влияющих на характер иммунного ответа в коже и отдельные функции составляющих её клеток (в том числе репаративную), разработка нового биотехнологического средства для заживления ран кожи различной этиологии оправдана и актуальна.
Это определило цель и задачи данного исследования. Подробнее...