Эффекты аллогенных мезенхимальных стволовых клеток в экспериментальном лечении эмфиземы легких

Автор: Аверьянов Александр Вячеславович, Коноплянников Анатолий Георгиевич, Кузовлев Олег Петрович, Брюховецкий Андрей Степанович, Кулагина Наталья Сергеевна

Журнал: Клиническая практика @clinpractice

Рубрика: Оригинальные исследования

Статья в выпуске: 4 (8), 2011 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования: оценить морфологические и морфометрические изменения ткани легких и активность перитонеальных макрофагов после трансплантации аллогенных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) в острой эластазной модели эмфиземы легких (ЭЛ) у крыс. Материал и методы: 40 крыс линии Вистар в возрасте 3-х месяцев были рандомизированно разделены на 4 равные группы. Животным 1-й группы интратрахеально вводилось 0,4 мл 0,9% NaCl, остальные (2-4 группа) получили эндотрахеально 20 Ед свиной панкреатической эластазы в 0,4 мл 0,9% NaCl. На следующий день (3 группа) и на 7-й день эксперимента (4 группа) крысы получили однократную в/в инъекцию культуры МСК в количестве 2106 клеток суспендированных в 0,5 мл физиологического раствора. Крысы 2-й группы использовались в качестве контроля эмфиземы. Перед забоем на 21-й день эксперимента крысы подвергались перитонеальному лаважу с анализом хемилюминесцентной активности перитонеальных макрофагов (ПМ) в лаважной жидкости. Результаты: у животных 2-4 групп выявлено развитие ЭЛ разной степени выраженности. Ширина альвеолярных ходов в группе 2 экспериментальной эмфиземы увеличивалась на 231% по отношению к контрольной группе. При введении МСК через сутки после эластазы ширина альвеолярных ходов уменьшалась в среднем на 50,3% по сравнению с эмфиземой в контрольной группе. У животных, которым МСК вводили на 7-е сутки экперимента, этот показатель снижался более значительно - на 64,5%, но был выше на 40,7% по сравнению с первой контрольной группой. Другой количественный показатель выраженности ЭЛ - альвеолярный индекс (АИ) - достоверно возрастал на 149% в группе 2 по отношению к контролю. При введении МСК на 1-е и 7-е сутки эксперимента, АИ уменьшался соответственно на 163,4 и 237%. Индекс пиковой хемилюминисцентной активности ПМ (Мв/106 клеток) составил 28,8+1,1 (1 группа), 57,3 +1,3 (2 группа), 35,8+1,6 (3 группа), 31,9+1,9 (4 группа). Выводы: Исследование подтвердило возможность регенерации ткани легких после системной (в/в) трансплантации МСК в острой модели ЭЛ у крыс.

Еще

Эмфизема легких, мезенхимальные стволовые клетки (мск), системная трансплантация мск, крысы

Короткий адрес: https://sciup.org/14338404

IDR: 14338404

Список литературы Эффекты аллогенных мезенхимальных стволовых клеток в экспериментальном лечении эмфиземы легких

Halbert R J, Natoli J L, Gano A, at al. Global burden of COPD: systematic review and meta-analysis. Eur Respir J. 2006; 28(3): 523-32.
National Heart Lung and Blood Institute. The definition of emphysema. Report of a Division of Lung Diseases workshop. Am Rev Respir Dis. 1985; 132(1): 182-85.
Massaro GD, Massaro D. Retinoic acid treatment partially rescues failed septation in rats and in mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2000; 278(5), L955-60.
Kaza AK, Kron IL, Kern JA, et al. Retinoic acid enhances lung growth after pneumonectomy. Ann Thorac Surg. 2001; 71(5), 1645-50.
Vlanovich G, Russell ML, Mercer RR, Crapo JD. Cellular and connective tissue changes in alveolar septal walls in emphysema. Am J Respir Crit Care Med. 1999; 160(6): 2086-92.
Аверьянов А.В., Самсонова М.В., Черняев А.Л. и др. Аспекты патогенеза эмфиземы легких у больных ХОБЛ. Пульмонология 2008;(3): 35-41.
Zhen G, Liu H, Gu N, Zhang H, et al. Mesenchymal stem cells transplantation protects against rat pulmonary emphysema. Front Biosci. 2008;13: 3415-22.
Schweitzer KS, Johnstone BH, Garrison J, et al. Adipose stem cell treatment in mice attenuates lung and systemic injury induced by cigarette smoking. Am J Respir Crit Care Med. 2011;183(2): 215-25.
Kubo H. Lung repair and regeneration -animal models. Cell therapy for lung disease. Pub. by Imperial College Press, London, 2010: 199-235.
Цыб А.Ф., Коноплянников А.Г., Колесникова А.И., Павлов В.В. Получение и использование в медицине клеточных культур из мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека. Вестник Российской Академии медицинских наук, 2004; 59(9): 71-6.
Петров В.Н., Конопляников А.Г., Саяпина Е.В. и др. In vitro модифицирующее воздействие мезенхимальных стволовых клеток на продукцию макрофагами активных форм кислорода в аллогенной и ксеногенной системах совместных культур. В рук.: Аутологичные стволовые клетки. Экспериментальные исследования и перспективы клинического применения/под ред. В.А.Ткачука. М.: Литтерра, 2009; 429-48.
Таков Р.Г. Патологическая анатомия и патогенез хронической обструктивной эмфиземы легких. Автореферат дисс…канд.мед.наук -М.1966. 25 с.
Van de Lest CH, Versteeg EM, Veerkamp JH, van Kuppevelt TH. Digestion of proteoglycans in porcine pancreatic elastase-induced emphysema in rats. Eur Respir J, 1995; 8(2):238-245.
Rubio ML, Martin-Mosquero MC, Ortega M, et al. Oral N-acetylcysteine attenuates elastase-induced pulmonary emphysema in rats. Chest. 2004 Apr;125(4):1500-6.
Mao M, Wang SN, Lv XJ, et al. Intravenous delivery of bone marrow-derived endothelial progenitor cells improves survival and attenuates lipopolysaccharide-induced lung injury in rats. Shock. 2010; 34(2):196-204.
Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. Новосибирск: Наука, 1989. 344 стр.
Tauber AI, Babior BM. O2-and host defense: the production and fate of O2-in neutrophils. Photochem Photobiol. 1978; 28(4-5): 701-9.
Владимиров Ю.А., Шерстнев М.П. Хемилюминесценция клеток животных. В кн.: Итоги науки и техники. Биофизика. ВИНИТИ. М. 1989; т. 24. 176 стр.
Wei H, Li Z, Hu S, et al. Apoptosis of mesenchymal stem cells induced by hydrogen peroxide concerns both endoplasmic reticulum stress and mitochondrial death pathway through regulation of caspases, p38 and JNK. J Cell Biochem. 2010; 111(4): 967-78.
Das R, Jahr H, van Osch GJ, Farrell E. The role of hypoxia in bone marrow-derived mesenchymal stem cells: considerations for regenerative medicine approaches. Tissue Eng Part B Rev. 2010 Apr;16(2):159-68.
Krause DS, Theise ND, Collector MI, et al. Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem Cell. Cell. 2001;105(3): 369-77.
Kotton DN, Ma BY, Cardoso WV, et al. Bone marrow-derived cells as progenitors of lung alveolar epithelium. Development. 2001;128(24):5181-8.
Wang G, Bunnell BA, Painter RG, et al. Adult stem cells from bone marrow stroma differentiate into airway epithelial cells: potential therapy for cystic fibrosis. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102(1): 186-91.
Kotton DN, Fabian AJ, Mulligan RC. Failure of bone marrow to reconstitute lung epithelium. Am J Respir Cell Mol Biol. 2005; 33(4):328-34.
Loi R, Beckett T, Goncz KK, et al. Limited restoration of cystic fibrosis lung epithelium in vivo with adult bone marrow-derived cells. Am J Respir Crit Care Med. 2006;173(2): 171-9.
Zhen G, Xue Z, Zhao J, et al. Mesenchymal stem cell transplantation increases expression of vascular endothelial growth factor in papain-induced emphysematous lungs and inhibits apoptosis of lung cells. Cytotherapy. 2010;12(5): 605-14.
Ingenito EP, Tsai L, Murthy S, Tyagi S, Mazan M, Hoffman A. Autologous lung-derived mesenchymal stem cell transplantation in experimental emphysema. Cell Transplant. 2012;21(1):175-89. Epub 2011 Feb 3.
Roomans GM. Tissue engineering and the use of stem/progenitor cells for airway epithelium repair. Eur Cell Mater. 2010; 19: 284-99.
Gomperts BN, Belperio JA, Fishbein MC, Keane MP, et al. Keratinocyte growth factor improves repair in the injured tracheal epithelium. Am J Respir Cell Mol Biol. 2007; 37(1): 48-56.
Mimeault M, Hauke R, Batra SK. Stem cells: a revolution in therapeutics-recent advances in stem cell biology and their therapeutic applications in regenerative medicine and cancer therapies. Clin Pharmacol Ther. 2007;82(3): 252-64.
Tse WT, Pendleton JD, Beyer WM, et al. Suppression of allogeneic T-cell proliferation by human marrow stromal cells: implications in Transplantation. Transplantation. 2003;75(3):389-97.

Еще

Статья научная