Пироптоз клеток жировой ткани

Доктор Дайана Дункан рассказывает о технологии BodyFX и влиянии механизмов клеточной гибели на клинические результаты

Когда мы говорим о способах разрушения жировых клеток, мы, не задумываясь, используем такие термины, как некроз и апоптоз, поскольку это наиболее известные механизмы. Здесь я бы хотела подчеркнуть важность понимания механизмов клеточной гибели. Знание о том, как клетка умирает, и как этот механизм отмирания влияет на клинические результаты, является важным, но в некоторой степени игнорируемым исходным моментом.

Способы разрушения жира

До последнего времени было известно только о двух, совершенно противоположных, способах разрушения жира. Апоптоз – действительно тихая смерть клеток; когда наши клетки умирают для поддержания общей стабильной популяции клеток. В человеческом организме каждую секунду апоптозу подвергаются около 100 000 клеток, поскольку наши клетки также делятся и проходят митоз. Баланс должен быть сохранен. Как известно, у эмбрионов имеются хвосты, и именно благодаря апоптозу клетки хвоста исчезают, не оставляя рубцов. Если бы не запрограммированная гибель клеток, мы были бы огромными. В сущности, процесс апоптоза вообще не сопровождается воспалением, а при некрозе, наоборот, появляется сильнейшее воспаление, однако этот процесс также не является идеальным механизмом для уменьшения количества жира. Некроз вызывает мгновенную гибель пораженной клетки. Клеточная мембрана разрывается, что ведет к выходу лизоцимов в окружающие ткани и разбуханию этих клеток. Этот процесс также называется «онкозом», поскольку использование термина «некроз» более корректно для обозначенич клетки, когда она мертва.

Некроз и апоптоз

Почему ни некроз, ни апоптоз не являются идеальным механизмом для контурирования лица, шеи или тела? При апоптозе отсутствует воспаление, а при некрозе требуется длительный восстановительный период вследствие появления отеков и гематом. Желательно, чтобы воспаление было контролируемым, поскольку со временем тело утрачивает систему поддержки мягких тканей (Рис. 1). У 23-летних сосудисто-волокнистая сеть густая и прочная; она удерживает жировой слой и соединяет его с нижележащей фасцией и вышележащей кожей. 44-летние лишены около 50% этой опорной сети, из-за чего участки с жировыми отложениями становятся вялыми и отвисшими. К 60 годам 85% волокнистой ткани, связывающей между собой жировые клетки, разрушено. Когда мы используем термин «дряблость кожи», мы, на самом деле, говорим не только о коже, но и о жировой прослойке. Потеря фиксации к подлежащей фасции, плюс утрата каркаса, связывающего жировую прослойку, приводят к обвисанию возрастной кожи и мягких тканей. Во многих случаях природа мягких тканей, на самом деле, важнее таковой кожи.

Рис.1: Жировая клетчатка в молодости имеет сильный сосудисто-волокнистый каркас. Ткань в среднем возрасте теряет часть связующей структурирующей ткани. Ткани в более зрелом возрасте сохраняют очень мало соединительной ткани, из-за чего мягкая ткань выглядит дряблой и отвисшей.

Контурирование мягких тканей

Идеальная техника контурирования мягких тканей представляла бы собой что-то среднее между апоптозом – без воспаления – и некрозом без формирования рубцовой ткани.
Желательным результатом было бы восстановление юношеского сосудисто-волокнистого каркаса для жирового слоя. Для этого нужны фрагментарные и довольно равномерно реагирующие слои завитков коллагена, рассеянные внутри жирового слоя. Необходима многоуровневая восприимчивость, и такая ответная реакция должна быть контролируемой – больше фиброзного каркаса в одних участках, как например область второго подбородка и низ живота, и немного меньше в других, не склонных к отвисанию, как например, щеки или наружная часть бедер. Ответную реакцию только со стороны фиброзного каркаса можно вызвать с помощью насадки радиочастотного прибора типа Forma или Plus, которая скользит по коже.

Результаты и температура

Я провела исследование, в ходе которого изучила серию полученных при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) срезов жировой ткани, полученных после обработки прибором Forma при различных максимальных температурах: 40, 41, 42 и 43°С. Мы наблюдали за жировыми клетками сразу же после 8-недельной обработки, через месяц и затем через три месяца после прекращения процедур. Нас интересовало два вопроса: первый – можно ли с помощью одних только РЧ разрушить жир? И второй – может ли воздействие более высоких температур, плохо переносимое пациентом, вызвать более  выраженную ответную реакцию со стороны тканей? На Рис.2 представлен ряд снимков СЭМ, демонстрирующих реакцию ткани на воздействие различных температур по прошествии времени. Чем выше температура, тем сильнее временная деформация клеток. Согласно справочным данным, чтобы вызвать некроз жировых клеток, температура должна быть примерно 55°С. Чрескожно достичь такого уровня нагрева одним только наружным применением РЧ крайне сложно. Интересно отметить, что при проведении процедур прибором Forma, через месяц и через три месяца все адипоциты восстановились, гибели жировых клеток не наблюдалось.

Рис. 2: Ответная реакция со стороны фиброзной ткани на воздействие различных температур через три месяца после наружного применения только РЧ насадки. Вся ткань имеет фиброзное и сосудистое прорастание. Более сильная деформация клеток наблюдалась при 43 градусах. Если целью является поддержка и моделирование ткани,то  лучше всего поддерживать температуру не выше 42 градусов, поскольку при более высокой температуре может разрушаться незначительное количество жира.

Вопреки мнению, что объемный нагрев, в особенности объемный нагрев радиоволнами, неэффективен, у меня есть доказательство того, что он работает. Хотя значимого изменения уровня фиброзного врастания в жировой слой в зависимости от уровня температуры, как предполагалось первоначально, не наблюдалось. Нашей задачей было нагреть ткань как можно сильнее, однако даже при 40 градусах в обработанных участках наблюдалась выраженная тканевая реакция. Пациенты предпочитали не возвращаться для повторения болезненной процедуры. Такие же хорошие клинические результаты можно получить при воздействии более низкой температуры и более длительном времени обработки.

* p=<0,05 – стандарт для статистической значимости
**p=<0,001 – более сильная статистическая значимость
Анализ ANCOVA скорректирован по возрасту и росту
Рис. 3. Многомерный анализ ANCOVA ультразвуковых измерений с высоким разрешением: снижение толщины жирового слоя на 53.25% через три месяца после последней процедуры

Уплотнение ткани и уменьшение жировых отложений

В приборе типа BodyFX также используется наружное воздействие радиоволнами на кожу. Благодаря режиму всасывания насадка прочно удерживает нужную ткань, что облегчает проникновение тепла. Таким же образом контролируется глубина проникновения энергии. Однако, секретным ингредиентом, вызывающим гибель жировой клетки, является вторичный электрический импульс.
Одно из последних достижений в медицине – обратимая электропорация, посредством которой происходит введение молекул небольшого размера в клетку, слияние клеток или генетические изменения. Это приводит к временному расслаблению пор в мембранах клеток-мишеней, что способствует проникновению лекарственного препарата или других «генетических назначений». Более новым, быстро развивающимся направлением, особенно в сфере лечения рака, является необратимая электропорация. При обратимой электропорации клетки могут видоизменяться, но не умирают. При необратимой электропорации отверстия в порах не восстанавливаются, а клетки программируются на постепенную гибель.

Значение постепенной смерти

Большинство людей понимает, что на воспалительный процесс в человеческом организме требуется время. Период заживления после операции составляет около шести недель, а интенсивность заживления хирургического разреза около 10% в месяц. Это процесс нельзя ускорить. Во время постепенного отмирания жировых клеток отсутствует дискомфорт, отечность, гематомы и восстановительный период. При простом наружном РЧ прогревании фиброзная инфильтрация развилась только в конце 8-й процедуры, усилилась через месяц после завершения лечения и стала достаточно заметной через три месяца. Аналогичный процесс наблюдается при использовании BodyFX; для оптимального ремоделирования жировой ткани требуется не менее трех месяцев. Наблюдается частичная гибель клеток; это значит, что в этой области умирают не все жировые клетки, но значительное их количество. Восстанавливается фиброзный каркас, а толщина жирового слоя уменьшается в среднем на 40%, что подтверждается на ультразвуковом аппарате высокого разрешения (Рис. 3).
При использовании BodyFX наружное РЧ прогревание – только начало; оно увеличивает     чувствительность адипоцита и снижает порог порообразования. На самом деле, такой нагрев не приводит к гибели жировых клеток – процедура проходит при температуре где-то между 40 и 43°C – но он вызывает ответную реакцию со стороны фиброзной ткани.. Если исходить из этого исследования, маловероятно, чтобы различные устройства, претендующие на удаление жира одним наружным РЧ воздействием, были эффективны. С помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) я сделала много снимков того, что происходит при нагревании тканей, и это понятнее, чем гистология. Общеизвестно, что зафиксировать адипоциты и сделать их гистологические срезы сложно, поскольку эти клетки легко рвутся. При СЭМ этого не происходит. Повлиять на то, что вы видите под электронным микроскопом, нельзя.
С помощью СЭМ я, в качестве контроля, изучила фрагменты ткани (Рис. 4), обработанные только теплом и вакуумом, без использования импульсов высокого напряжения. Эти импульсы являются третьим этапом, и пациент ощущает их как глухой удар, поскольку ощущение электрошока было бы действительно нежелательным эффектом. С механической точки зрения, именно большой размер жировых клеток делает их более восприимчивыми к повреждению. Из-за плохого кровоснабжения они повреждаются легче, чем другие более мелкие клетки.
Снимки СЭМ (Рис.5) показывают, как выглядит ткань через некоторое время после проведения процедуры BodyFX с использованием импульсов высокого напряжения. Липидные капели вытекают, или покидают клетку через эти дефекты в мембране. Изучив тысячи обработанных клеток, мы заметили, что только у нескольких действительно имеется разрыв мембраны. Мембрана имеет множество повреждений, и этого должно быть достаточно, чтобы клетка была не в состоянии их восстановить, и произошла необратимая гибель клетки.

Пироптоз

Первоначально открытый Брэдом Куксоном в 2001г., пироптоз является провоспалительным механизмом. Куксон открыл пироптоз, когда, наблюдая за людьми, инфицированными сальмонеллой и шигеллой, обнаружил, что клетка образует в мембране маленькие поры. Затем часть цитозоли вытекает, клетка сморщивается, а цитокины дают клетке команду на самоуничтожение. В настоящее время пироптоз является лучшей моделью,на примере которой можно объяснить, что происходит в процессе обработки Body FX, но этот процесс не является идентичным.
Чтобы увидеть всю картину, я взяла несколько контрольных образцов жировой ткани, инъецированной физиологическим раствором, но без воздействия механических или электрических импульсов, чтобы показать для сравнения, как выглядит нормальная поверхность жировых клеток. Ранний эффект BodyFX полностью отличается от всего того, что мы видели раньше. Можно заметить ранние трещины в клеточной мембране, что интересно, поскольку можно увидеть, как фиброцит пытается заделать эту трещину,    чтобы клетка не погибла. Разбирая механизм гибели клеток, мы понимаем, что если фиброцит сможет заделать этот разрыв, клетка не погибнет, однако она не сможет выжить, если разрывов много, и происходит значительный выход липидных капель или выраженная потеря объема.
В настоящее время  «золотым стандартом» в уменьшении количества жировых отложений является липосакция. Во время липосакции происходит удаление некоторого количества (но не всего) жира, так что оставшаяся ткань по-прежнему функционирует как «мягкая». После липосакции оставшаяся ткань может скользить над подлежащими структурами, теоретически поверхность остается гладкой, и жировой слой сокращается. При использовании Body FX наблюдается похожая ответная реакция; происходит уменьшение количества жира, но не такое выраженное, как при липосакции.
Однако остаточной рубцовой ткани немного, и можно отчетливо увидеть подтяжку ткани.

Криолиполиз

В качестве еще одного контрольного исследования я изучила механизм действия криолиполиза, чтобы сравнить его с механизмом РЧ. Официально установленным механизмом криолиполиза является апоптоз. Однако при сравнении тканей под СЭМ становится очевидным, что это не так. Кажется, что на ранних стадиях механизм носит механический характер. На ранних снимках СЭМ можно увидеть незначительные изгибы складок в клеточных стенках, скорее всего, вследствие сочетанного воздействия вакуума и холода, что способствует образованию кристаллической структуры внутри клетки. Происходит что-то вроде пилинга мембраны, вероятно, благодаря массажу, проведенному непосредственно после обработки, однако порообразование отсутствует. На самом деле, при криолиполизе липидные капли не выходят из пор. Через четыре месяца после криолиполиза гибели клеток на этих образцах СЭМ не наблюдалось. Четко видно равномерное уменьшение размера адипоцитов (Рис. 6). Также имеются признаки фиброза, что с клинической точки зрения означает уменьшение дряблости и повышение прочности ткани (Рис.7).
Эти два новых механизма, действительно, представляют интерес, и мы только приблизились к их пониманию.
Механизм, вызываемый РЧ воздействием, похож на таковой при пироптозе. Мы называем его  «пороптоз», потому что, по всей видимости, этот механизм является необратимым порообразованием, не имеющим реального отношения к воспалительному процессу Куксона. Очевидно, что механизм действия криолиполиза, не свободен от воспаления; это не апоптоз, но это и не некроз. На снимках СЭМ мы не увидели ни одной разорвавшейся клетки. Механизм действия криолиполиза значительно отличается от всего того, что мы видели ранее.

Возрастные различия

Что касается типов ткани, они различаются, в зависимости от возраста и этнической принадлежности. Можно увидеть, что в возрасте 23 лет наблюдается гораздо больше специфического фиброза или волокнистого каркаса, поддерживающих жировую ткань, в 44 наблюдаются участки, где такая поддерживающая ткань отсутствует. К 60 годам жировые клетки удерживаются вместе всего лишь маленькими нитями фиброзной ткани. У пациентов с более темным типом кожи обычно наблюдается большее количество фиброзной мягкой ткани, что объясняет меньшую эффективность таких чрескожных процедур, как криолипоз и воздействие радиоволнами при низких параметрах: жировая ткань изолирована и от теплового и от холодового воздействия дополнительным количеством фиброзной ткани. Зная это, мы можем добиться оптимальных клинических результатов. Уменьшение жирового слоя плюс подтяжка ткани, я думаю, дадут у большинства пациентов наилучший результат.
Изучая снимки до и после процедуры BodyFX, можно увидеть некоторую подтяжку отдельных тканей, а также сокращение количества жировой ткани. Это особенно хорошо подходит для пожилых пациентов, у которых осталось немного фиброзной ткани; у них удается достичь отличных результатов, поскольку появляется новый коллагеновый каркас, который наращивается. Парадоксально то, что после этой процедуры у пациентов среднего и пожилого возраста полученный результат может быть лучше, чем у молодых пациентов с упругими тканями.

Заключение

Идеальным механизмом, вызывающим гибель жировых клеток, является не некроз, так как период восстановления занимает слишком много времени, а также существует вероятность последующего рубцевания. Это и не апоптоз, поскольку, если воспаление будет полностью отсутствовать, вы не получите никакой коррекции мягких тканей и дряблой вышележащей кожи. Пороптоз является частичным, и это отлично, поскольку поражаются только некоторые, а не все жировые клетки. Наблюдается незначительное воспаление, и я думаю, это хороший способ индуцировать восстановление фиброзного каркаса. Однако криолиполиз также очень интересен, поскольку тоже является провоспалительным. Мы только начинаем изучать оба эти механизма, и предстоит еще много работы.

Дайана Дункан – пластический хирург, практикует в Колорадо более 26 лет.

Специализируется на коррекции лица, груди и тела, и знакомит с новыми хирургическими и нехирургическими методиками по всему миру.