Investigation of mechanisms of action of growth factors of autologous platelet-rich plasma used to treat erectile dysfunction


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/urol.2017.4.46-48

M.V. Epifanova, M.E. Chalyi, A.O. Krasnov

Research Institute for Uronephrology and Human Reproductive Health, Moscow, Russia; Department of Urology, I.M. Sechenov First MSMU of Minzdrav of Russia (Sechenov University), Moscow, Russia
Aim. To determine the quantitative and qualitative composition of growth factors (PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D, FGF-acid, FGF-basic) and platelets in various modifications of APRP.
Materials and methods. Blood of 12 male volunteers (control group) and 12 patients with ED was used to prepare APRP and the subsequently determine the concentration of growth factors. The growth factor concentrations (FGF acid, FGF basic, PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D) was determined using a flow cytometry-based xMAP Luminex (Gen-Probe) system.
Results. Concentration of platelets in APRP obtained by two stage centrifugation, reached 1480 (1120-1644) in the control group and 1232 (956–1502) in patients with ED. The concentration of growth factors in the samples prepared without preliminary freezing was: PDGF-AA 842 (22–3700), PDGF-BB 2837 (1460–4100), FGF-basic 7.9 (0.28–127), FGF-acid 3, 4 (0.14–11), VEGF 19 (4.6–46), VEGF-D 21 (14–38). After thawing, the concentration of all growth factors in the samples increased.
Discussion. The study findings suggest that the mechanism of erectile function recovery following the use of APRP is through the active substances detected in APRP, i.e. FGF-basic, PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D and FGF-acid. Also, the study showed that the content of growth factors in APRP after of freezing/thawing is higher than in APRP that has not been frozen. This is due to the cell membrane destruction at extremely low temperatures during freezing.
Keywords: erectile dysfunction (ED), autologous platelet-rich plasma (APRP), growth factors, PGF (platelet growth factor), VEGF (vascular endothelial growth factor), FGF (fibroblast growth factor), cryopreservation

Введение. Аутоплазма, обогащенная тромбоцитами (АОТ), активно применяется в клинической практике уже более 15 лет [1]. Субстратом ее получения является собственная кровь пациента, которая содержит концентрат различных факторов роста и биомолекул, участвующих в процессах регенерации. Научно подтверждено, что стимулирующий эффект АОТ проявляется при количестве тромбоцитов более 1 млн в 1 мкл [2]. При активации тромбоцитов, т.е. разрушении, из α-гранул высвобождаются факторы роста, которые выполняют определенные функции: стимулируют образование коллагена, рост новых сосудов и эндотелия. При активации тромбоцитов из α-гранул высвобождаются факторы роста, которые стимулируют образование коллагена, рост новых сосудов и эндотелия. Механизм действия факторов роста основан на взаимодействии с окружающими клетками, индуцируя пролиферацию, клеточную миграцию и синтез внеклеточного матрикса.

С момента начала исследований разными группами специалистов были разработаны собственные протоколы получения АОТ, что привело к получению различных продуктов АОТ, которые содержат разные по составу и количеству факторы роста и биомолекулы [2]. Таким образом, для изучения эффективности полученного продукта АОТ необходимо определить его количественный и качественный составы.

В настоящее время перспективным и популярным направлением является применение АОТ в лечении эректильной дисфункции (ЭД). В клиническом исследовании [3] показана эффективность и безопасность АОТ, полученной по разработанному протоколу, в лечении ЭД, однако механизм действия требует патогенетического обоснования.

Также актуальным и перспективным является использование криоконсервированной АОТ.

Цель исследования: определение точного количественного и качественного состава факторов роста (PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D, FGF-acid, FGF-basic) и тромбоцитов в различных модификациях АОТ.

Материалы и методы. В качестве материала для приготовления АОТ и последующего определения концентрации факторов роста использовалась кровь 12 мужчин-добровольцев в качестве группы сравнения (контрольная группа) и 12 пациентов с жалобами на ЭД. Возраст пациентов составил 43,7±13,1 года.

У добровольцев и пациентов с жалобами на ЭД кровь забиралась в 2 стерильные вакуумные пробирки объемом 9 мл с содержанием Na3C6H5O7 3,8%.

Затем пробирки центрифугировали на лабораторной центрифуге ЕВА-20 при скорости 500 g в минуту в течение 5 мин. По окончании производили забор верхнего слоя и его перенос в вакуумные пробирки 4,5 мл для дальнейшего центрифугирования при скорости 1538 g в течение 3 мин.

Для оценки количества тромбоцитов и концентрации факторов роста в АОТ был произведен отбор проб в пробирки Эппендорфа. Содержимое разделялось на три группы по следующей схеме: пробирки Эппендорфа в 1-й группе активировали 10%-ным раствором CaCl2 в соотношении 1:10 перед каждым определением концентрации факторов роста и не замораживали. Вторая и третья группы пробирок Эппендорфа подвергались заморозке в течение 2 нед и 2 мес соответственно и не активировались.

Определение концентрации факторов роста (FGF acid, FGF basic, PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D) проводили с помощью технологии xMAP Luminex (Gen-Probe) на основе проточной цитометрии.

Результаты. Концентрация тромбоцитов в цельной крови доноров составила 207 (149–343)9/мл, у пациентов с ЭД – 246 (149–389)9/мл, т.е. была в пределах нормы. По разработанной методике получения АОТ после двух этапов центрифугирования концентрация тромбоцитов в контрольной группе достигла 1480 (1120–1644), у пациентов с ЭД – 1232 (956–1502).

После активации 10% CaCl2 приготовленной АОТ были определены и подсчитаны факторы роста: PDGF-AA, PDGF-BB, FGF-basic, FGF-acid, VEGF, VEGF-D.

В итоге в образцах контрольной группы, приготовленных без преждевременной заморозки, концентрация составила: PDGF-AA 704 (22–3900), PDGF-BB 2249 (56–4000), FGF-basic 13,8 (1,85–75), FGF-acid 2,5 (1,85–6,9), VEGF 9,9 (1,1–45), VEGF-D 21 (14–38). Аналогичное исследование было проведено в группе пациентов, страдавших ЭД: PDGF-AA 842 (22–3700), PDGF-BB 2837 (1460–4100), FGF-basic 7,9 (0,28–127), FGF-acid 3,4 (0,14–11), VEGF 19 (4,6–46), VEGF-D 21 (14–38).

После размораживания образцов второй и третьей групп было обнаружено повышение концентрации всех факторов роста: FGF-basic, PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D и FGF-acid, причем наибольшая концентрация в большинстве случаев была достигнута в образцах АОТ, размороженных через 2 мес (см. таблицу).

Обсуждение. Результаты данной работы позволяют предположить механизм восстановления эректильной функции при применении АОТ за счет действующих веществ, выявленных в препарате АОТ, т.е. FGF-basic, PDGF-AA, PDGF-BB, VEGF, VEGF-D и FGF-acid.

В настоящей работе приведены результаты исследования концентрации тромбоцитов и факторов роста в нативной аутоплазме и при различных сроках криоконсервации. Механизм действия данных факторов роста давно изучен. FGF basic регулирует пролиферацию фибробластов, стимулирует рост эндотелиацитов и как следствие – образование новых сосудов [5]. VEGF является важным компонентом в неоангиогенезе и повышении проницаемости сосудистой стенки, что в свою очередь ведет к ускорению миграции клеток и биологически активных веществ [5].

Патоморфологические и физиологические признаки воздействия факторов роста АОТ на восстановление эректильной функции также были изучены в доклинических исследованиях. D. Xie и соавт. [6] вводили рекомбинантный bFGF интракавернозно кроликам с гиперлипидемией, что вызывало повышение релаксации тел в ответ на химический стимул, так же как способность эндотелиальных клеток синтезировать NO. В другом исследовании интракавернозное введение рекомбинантного bFGF в капсуле желатина крысам с сахарным диабетом приводило к защите эректильной функции от изменений, вызванных сахарным диабетом: увеличение экспрессии VEGF, нейрональной синтазы оксида азота, что определялось в иммуноферментном анализе Elisa [6]. Системное введение bFGF вызывало улучшение гистологических результатов в кавернозных телах: увеличение количества гладкомышечных клеток и экспрессии VEGF клетками эндотелия кавернозных тел у кроликов с гиперхолистеринемией [7]. В одном из исследований АОТ вводили интракавернозно. У крыс в экспериментальной группе было отмечено увеличение количества миелиновых нервных волокон, что способствовало восстановлению эректильной функции при травме кавернозных нервов у крыс [8].

Также другой перспективной темой в данной работе стало изучение возможности криоконсервации АОТ.

В ходе исследования показано, что в результате замораживания/размораживания содержание факторов роста в АОТ выше, чем в АОТ, не подвергавшейся заморозке. Это объясняется деструкцией клеточной оболочки при экстремально низких температурах, достигающих при замораживании.

Заключение. Таким образом, результаты данного исследования позволили определить оптимальные режимы приготовления плазмоконцентрата с максимальным содержанием тромбоцитов и факторов роста. За счет большого количества факторов роста, высвобождаемых из α-гранул тромбоцитов, происходят стимуляция образования коллагена, ускорение регенерации клеток, индуцирование роста сосудов, восстановление поврежденного эндотелия. Перспективной является идея заморозки АОТ, которая может рассматриваться как безопасный и эффективный способ хранения факторов роста с последующим применением в клинической практике.

Данное научное исследование проводится при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК» «Разработка системы шприц-пробирки для получения аутологичной плазмы, обогащенной тромбоцитами, для клинического применения в медицине в рамках договора № 8961ГУ/2015 от 22.12.2015г.».


About the Autors


Corresponding author: M. V. Epifanova – Ph.D., Leading Researcher at the Research Institute for Uronephrology and Human Reproductive Health, I.M. Sechenov First MSMU of Minzdrav of Russia (Sechenov University), Moscow, Russia; e-mail.ru: epifanova_maya@mail.ru


Бионика Медиа