Эффективность клеточной терапии острого лучевого синдрома у мышей при внутривенном и внутрибрюшинном введении клеточного продукта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На мышиной экспериментальной модели исследовано терапевтическое действие популяции фибробластоподобных клеток, полученных из стромально-васкулярной фракции подкожной жировой ткани мышей и выращенных в культуре, для лечения костномозговой формы острого радиационного синдрома. Клетки были идентифицированы как мультипотентные мезенхимальные стволовые (стромальные) клетки, поскольку обладали адгезивностью к пластику, формируя при культивировании конфлюэнтный монослой, а процесс их остеогенной дифференцировки in vitro завершался созреванием остеобластов и формированием кальциевых депозитов, что свидетельствовало об их мультипотентной природе. Облучение лабораторных грызунов осуществляли с помощью рентгенотерапевтической установки «РУМ-17». В качестве клеточного продукта использовали популяцию стромальных клеток, полученных из подкожной жировой ткани мыши и выращенных в культуре 3–4-го пассажа. Трансплантацию клеток осуществляли через 24 ч после общего относительно равномерного рентгеновского облучения мышей в дозе 7,8 Гр. Впервые сравнивается терапевтическая эффективность аллогенной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток при разных путях введения клеточной суспензии — внутривенном и внутрибрюшинном. Показано существенное повышение выживаемости мышей в течение 30-суточного периода наблюдения после облучения в летальной дозе, которое зависело от количества введенных клеток и способа доставки биомедицинского клеточного продукта. Так, при внутривенном введении 30 и 60 × 103 мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток 30-суточная выживаемость мышей после облучения в дозе 7,8 Гр по сравнению с группой животных без лечения повышалась на 54,5 и 40 % соответственно (р = 0,03). Увеличение численности клеток в клеточном продукте до 120 × 103/мышь приводило к снижению эффективности терапии. При внутрибрюшинном введении защита животных от гибели составила 57 % после трансплантации 30 и 60 × 103 клеток (р = 0,039) и 50 % после применения 120 × 103 клеток. На 30-е сутки после облучения на фоне введения клеточного продукта в разных схемах у 70–80 % животных было отмечено восстановление значений основных показателей системы кроветворения до исходного уровня. Таким образом, клеточная терапия с использованием мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток, выделенных из жировой ткани, при внутривенном и внутрибрюшинном путях доставки клеточного продукта в облученный организм обеспечивает защиту мышей от гибели после воздействия рентгеновского излучения в летальных дозах, способствуя снижению тяжести лучевого поражения гемопоэтической системы у мышей, и имеет несомненные перспективы для дальнейших исследований в качестве эффективного и безопасного средства лечения острой лучевой болезни.

Об авторах

Елена Викторовна Мурзина

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7052-3665
SPIN-код: 5188-0797

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Викторовна Пак

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1239-5663
SPIN-код: 7181-3780

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Наталия Владимировна Аксенова

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5645-7072
SPIN-код: 6821-6887

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Андреевна Жирнова

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9948-6260
SPIN-код: 8308-2139

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Михайловна Веселова

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-9345-1845
SPIN-код: 4864-8391

научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Алексей Андреевич Ховпачев

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: khovpachev@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-5780-1557
SPIN-код: 6189-3624

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Николай Викторович Белый

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9370-8678
SPIN-код: 8676-3186

врач клинической лабораторной диагностики

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Меркулов В.А., Бунятян Н.Д., Радаев С.М. Проблемы и перспективы применения клеточной терапии в клинической практике // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2011. № 2. С. 35–38. EDN: RWVTFZ
  2. Москалев А.В., Гумилевский Б.Ю., Апчел А.В., Цыган В.Н. Стволовые клетки и их физиологические эффекты // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2019. T. 58, № 4. С. 172–180. EDN: ZBDYZF
  3. Qian L., Cen J. Hematopoietic stem cells and mesenchymal stromal cells in acute radiation syndrome // Oxid Med Cell Longev. 2020. Vol. 2020. P. 8340756. doi: 10.1155/2020/8340756
  4. Singh V.K., Seed T.M. Pharmacological management of ionizing radiation injuries: current and prospective agents and targeted organ systems // Expert Opin Pharmacother. 2020. Vol. 21, N. 3. P. 317–337. doi: 10.1080/14656566.2019.1702968
  5. Власенко А.Н., Гайдук С.В., Легеза В.И., и др. Клиническая радиология. Санкт-Петербург: Фолиант, 2020. 448 с.
  6. Самойлов А.С., Кончаловский М.В., Бушманов А.Ю., и др. Рекомендации по диагностике и лечению костномозговой формы острой лучевой болезни // Гематология и трансфузиология. 2023. Т. 68, № 1. С. 98–128. EDN: NONQCI doi: 10.35754/0234-5730-2023-68-1-98-12
  7. Asano S. Current status of hematopoietic stem cell transplantation for acute radiation syndromes // Int J Hematol. 2012. Vol. 95, N. 3. P. 227–231. doi: 10.1007/s12185-012-1027-8
  8. Калмыкова Н.В., Александрова С.В. Терапевтическое действие полипотентных мезенхимальных стромальных клеток после радиационного воздействия // Радиационная биология. Радиоэкология. 2016. Т. 56, № 2. С. 117–137. EDN: VVHLHR doi: 10.7868/S0869803116020077
  9. Rezvani M. Therapeutic potential of mesenchymal stromal cells and extracellular vesicles in the treatment of radiation lesions — a review // Cells. 2021. Vol. 10, N. 2. P. 427. doi: 10.3390/cells10020427
  10. Потапнев М.П. Пути повышения эффективности клеточной терапии на основе мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток // Гены и клетки. 2021. Т. 16, № 4. С. 22–28. EDN: FWMWHS doi: 10.23868/202112003
  11. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. Санкт-Петербург: Rus-LASA «НП объединение специалистов по работе с лабораторными животными», 2012. 48 с.
  12. Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells // Mol Biol Cell. 2002. Vol. 13, N. 12. P. 4279–4295. doi: 10.1091/mbc. E02–02–0105
  13. Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells // Cytotherapy. 2006. Vol. 8, N.4. P. 315–317. doi: 10.1080/14653240600855905
  14. Васильев В.С., Мантурова Н.Е., Васильев С.А., Терюшкова Ж.И. Биологическая характеристика жировой ткани // Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2019. № 2. C. 33–42. EDN: FFFVTP doi: 10.17116/plast.hirurgia201902133
  15. Bandekar M., Maurya D.K., Sharma D., Sandur S.K. Preclinical studies and clinical prospects of Wharton’s Jelly-derived MSC for treatment of acute radiation syndrome // Curr Stem Cell Rep. 2021. Vol. 7, N. 2. P. 85–94. doi: 10.1007/s40778-021-00188-4
  16. Kovalenko O.A., Azzam E.I., Ende N. Human umbilical cord blood mononucleated cells enhance the survival of lethally irradiated mice: dosage and the window of time // J Radiat Res. 2013. Vol. 54, N. 6. P. 1010–1014. doi: 10.1093/jrr/rrt062
  17. Lee R.H., Pulin A.A., Seo M.J., et al. Intravenous hMSCs improve myocardial infarction in mice because cells embolized in lung are activated to secrete the anti-inflammatory protein TSG-6 // Cell Stem Cell. 2009. Vol. 5, N. 1. P. 54–63. doi: 10.1016/j.stem.2009.05.003
  18. Schmuck E.G., Koch J.M., Centanni J.M., et al. Biodistribution and clearance of human mesenchymal stem cells by quantitative three-dimensional cryo-imaging after intravenous infusion in a rat lung injury model // Stem Cells Transl Med. 2016. Vol. 5, N. 12. P. 1668–1675. doi: 10.5966/sctm.2015-0379
  19. Паюшина О.В., Цомартова Д.А., Черешнева Е.В., и др. Регуляторное влияние мезенхимных стромальных клеток на развитие фиброза печени: клеточно-молекулярные механизмы и перспективы клинического применения // Журнал общей биологии. 2020. Т. 81, № 2. С. 83–95. EDN: EOGIBI doi: 10.31857/S0044459620020062
  20. Chinnapaka S., Yang K.S., Samadi Y., et al. Allogeneic adipose-derived stem cells mitigate acute radiation syndrome by the rescue of damaged bone marrow cells from apoptosis // Stem Cells J. 2021. Vol. 10, N. 7. P. 1095–1114. doi: 10.1002/sctm.20-0455
  21. Pinzur L., Akyuez L., Levdansky L., et al. Rescue from lethal acute radiation syndrome (ARS) with severe weight loss by secretome of intramuscularly injected human placental stromal cells // J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2018. Vol. 9, N. 6. P. 1079–1092. doi: 10.1002/jcsm.12342
  22. Майбородин И.В., Маслов Р.Н., Михеева Т.В., и др. Распределение мультипотентных мезенхимных стромальных клеток и их детрита по организму после подкожного введения // Журнал общей биологии. 2020. Т. 81, № 2. С. 96–107. EDN: JPTPXD doi: 10.31857/S0044459620020050
  23. Hu K.X., Sun Q.Y., Guo M., Ai H.S. The radiation protection and therapy effects of mesenchymal stem cells in mice with acute radiation injury // British J Rad. 2010. Vol. 83, N. 985. P. 52–58. doi: 10.1259/bjr/61042310

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Монослой стромальных клеток, полученных из жировой ткани лабораторной мыши, ув. × 10

3. Рис. 2. Модификация стромальных клеток, полученных из жировой ткани мыши, в процессе остеогенной дифференцировки в остеобласты: а — ув. × 5; b — ув. × 20

4. Рис. 3. Депозиты кальция в процессе остеогенной дифференцировки стромальных клеток, полученных из жировой ткани мыши: а, b — контроль; с, d — культивирование в дифференцировочной среде, ув. × 10. Окрашивание: а, с — ализариновым красным; b, d — по методу фон Косса

5. Рис. 4. Кривые выживаемости мышей после общего облучения в дозе 7,8 Гр без лечения (К) или с введением через 24 ч по- сле облучения стромальных клеток, выделенных из жировой ткани мыши (МСК), в количестве 30, 60 или 120 тыс. клеток/мышь: а — внутривенно; b — внутрибрюшинно

Скачать (271KB)
6. Рис. 5. Изменение массы тела у мышей: интактных (К биол), после облучения в дозе 7,8 Гр без лечения (К обл) или с введением стромальных клеток, выделенных из жировой ткани мыши (МСК, 30, 60 и 120 тыс. клеток/мышь): а — внутривенно; b — внутри- брюшинно. Различия по сравнению с группой К биол: * — р < 0,001; ** — р < 0,01; *** — р < 0,05 (U-критерий Манна – Уитни)

Скачать (402KB)
7. Рис. 6. Массовый индекс легких у интактных мышей группы К биол и на 30-е сутки после облучения в дозе 7,8 Гр в группе К обл без лечения или с введением ММСК, выделенных из жи- ровой ткани мыши (30, 60 и 120 тыс. клеток/мышь). Различия по сравнению с группой К биол: * — р < 0,05 (U-критерий Ман- на – Уитни)

Скачать (102KB)
8. Рис. 7. Массовый индекс селезенки у интактных мышей (К биол) и на 30-е сутки после облучения в дозе 7,8 Гр в группе К обл без лечения или с введением ММСК, выделенных из жировой ткани мыши (30, 60 и 120 тыс. клеток/мышь). Различия по срав- нению с группой К биол: * — р < 0,01; ** — р < 0,05 (U-критерий Манна – Уитни)

Скачать (103KB)

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».