Влияние сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток и звездчатых клеток печени на ее морфофункциональное состояние после частичной гепатэктомии

Целью исследования было изучение изменения морфофункционального состояния печени после про ведения сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных (ММСК) и звездчатых клеток печени (ЗКП) животным с частичной гепатэктомией.

Материалы и методы. Выделение культуры ММСК осуществляли из хориона плаценты 5 лабораторных животных мышей-самок возраста 3–4 месяцев, массой 22-23 г, срок гестации составлял 18 дней. Мононуклеарную фракцию клеток получали путем последовательной механической и ферментативной обработки ткани плаценты. Культивирование ММСК проводили в условиях СО2-инкубатора при температуре 37 ⁰C с содержанием углекислого газа 5% и влажностью 90%. Выделение ЗКП осуществляли методом коллагеназно-проназной перфузии печени с последующим разделением клеток в градиенте плотности гистоденза. Осуществляли введение ММСК после третьего пассажа, ЗКП вводили в хвостовую вену непосредственно после выделения. Для трансплантации лабораторным животным использовали ММСК в дозе 4 млн клеток/кг и ЗКП в дозе 9 млн клеток/кг. Введение клеток в хвостовую вену проводили через 1 час после частичной гепатэктомии. Производили оценку биохимических показателей периферической крови и морфометрических показателей печени на 3, 7 сутки после проведения частичной гепатэктомии.

Результаты. Cочетанная трансплантация ММСК и ЗКП после частичной гепатэктомии приводит к восстановлению уровня ферментов, характеризующих цитолиз и холестаз, нормализации белковосинтетической функции печени, нормализации морфометрических показателей печени. Значимым механизмом восстановления морфофункционального состояния печени можно считать влияние трансплантируемых ММСК и ЗКП на систему репарации клеток, что приводит к снижению выраженности запрограммированной клеточной гибели гепатоцитов и уровня патологических митозов.

Обсуждение. Сочетанная трансплантация ММСК и ЗКП после частичной гепатэктомии приводит к повышению уровня фактора роста гепатоцитов (HGF), способствуя, таким образом, повышению митотической активности гепатоцитов и восстановлению массы печени. Трансплантируемые клетки также, повышая активность ферментов репарации ДНК семейства PARP, приводят к снижению уровня патологических митозов, угнетению их запрограммированной клеточной гибели.

Выводы. Проведенные исследования свидетельствуют о способности сочетанной трансплантации ММСК и ЗКП обеспечивать восстановление морфофункционального состояния печени после частичной гепатэктомии и дают основание для проведения пилотных клинических исследований.

1. Александров, В. Н. Клеточные технологии и путь в клинику / В. Н. Александров, А. С. Бунтовская, А. А. Кокорина [и др.] // Известия Российской Военно-медицинской академии. – 2018. – Т. 37, № 4. – С. 9–14.

2. Prockop, D. J. The exciting prospects of new therapies with mesenchymal stromal cells / D. J. Prockop // Cytotherapy. – 2017. – Vol. 19, № 1. – P. 1–8.

3. WHOWorld health statistics 2016: monitoring health for the SDGs, sustainable development goals. WorldHealthOrganization, Geneva. – 2016.

4. Underestimation of liver–related mortality in the United States / K. Asrani, J. J. Larson, B. Yawn [et al.] // Gastroenterology. – 2013. – Vol. 145, №. 2. – P. 375–382.

5. Изменения микроструктуры печени после частичной гепатэктомии у крыс / И. М. Газизов, М. С. Калигин, Д. И. Андреева [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2013. – Т. 8, № 3. – С. 101–105.

6. Регуляция пролиферации гепатоцитов после субтотальной резекции печени крыс / А. В. Ельчанинов, А. В. Макаров, И. Г. Воробьева [и др.] // Гены & Клетки. – 2018. – Т. XIII, № 4. – С. 37–42.

7. Экспериментальные модели острой печеночной недостаточности / В. С. Рудаков, С. Э. Восканян, И. И. Еремин [и др.] // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. – 2015. – № 4. – 138–144.

8. Alwahsh, S. M. Liver cell therapy: is this the end of the beginning? / S. M. Alwahsh, H. Rashidi, D. C. Hay // CellularandMolecular Life Sciences. – 2018. – Vol. 75 (8). – P. 1307–1324.

9. Boyd, A. The role of stem cells in liver injury and repair / A. Boyd, Ph. Newsome, W. Lu // Expert Review of Gastroenterology & Hepatology. – 2019. – Vol. 13 (7). – P. 623–531.

10. Forbes, S. J. Liver Regeneration – Mechanisms and Models to Clinical Application / S. J. Forbes, Ph. N. Newsome // Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. – 2016. – Vol. 13 (85). – P. 473–485.

11. Mesenchymal Stem Cells: Cell Therapy and Regeneration Potential / Ch. Brown, Ch. McKee, Sh. Bakshi [et al.] // Journal of Tissue EngineeringandRegenerative Medicine. – 2019. – Vol. 13 (9). – P. 1738–1755.

12. Mesenchymal Stem Cells: Identification, Phenotypic Characterization, Biological Properties and Potential for Regenerative Medicine Through Biomaterial Micro–Engineering of Their Niche / J. Kobolak, A. Dinnyes, A. Memic [et al.] // Methodsin Cell Science. – 2016. – Vol. 99. – P. 62–68.

13. Влияние трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток на морфометрические показатели печени зрелых и старых лабораторных животных в условиях токсического гепатита / И. Ю. Маклакова, Д. Ю. Гребнев, В. Ч. Юсупова, Е. М. Петрунина // Морфология. – 2020. – Т. 157, № 1. – С. 55–60.

14. Hu, C. Preconditioning influences mesenchymal stem cell properties in vitro and in vivo / C. Hu, L. Li. // Journal of Cellular and Molecular Medicine. – 2018. – Vol. 22 (3). – P. 1428–1442.

15. Mesenchymal stromal cell therapy for liver diseases / M. Alfaifi, Y. W. Eom, P. N. Newsome [et al.] // Journal of Hepatology. – 2018. – Vol. 68. – P. 1272–1285.

16. Маклакова, И. Ю. Коррекция морфофункционального состояния печени при остром гепатите с помощью стволовых клеток / И. Ю. Маклакова, Д. Ю. Гребнев // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2020. – № 64 (2). – С. 46–53.

17. Маклакова, И. Ю. Влияние сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных и гемопоэтических стволовых клеток на регенерацию гемопоэтической ткани / И. Ю. Маклакова, Д. Ю. Гребнев // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2017. – Т. 163, № 1. – С. 73 – 77.

18. ChristB. The Therapeutic Promise of Mesenchymal Stem Cells for Liver Restoration / B. Christ, S. Brückner, S. Winkler // Trends in Molecular Medicine. – 2016. – Vol. 21 (11). – P. 673–686.

19. Трансплантированные звёздчатые клетки печени участвуют в регенерации органа после частичной гепатэктомии без риска развития фиброза печени / Шафигуллина А. К., Гумерова А. А., Трондин А. А. [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2012. – Том VII, № 3.

20. Gazdic, M. Mesenchymal Stem Cell–Dependent Modulation of Liver Diseases / M. Gazdic, A. Arsenijevic, B. Markovic // Int J Biol Sci. – 2017. – Vol. 13 (9). – P. 1109–1117.

21. Hepatic stellate cells stimulate hepatocyte differentiation of rat`s bone marrow derived mesenchymal stem cells in vitro / Gumerova A. A., Shafigullina A. K., Trondin A. A. [et al.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2011. – Т. 6, № 4. – С 72–81.

22. Hepatic stellate cells contribute to progenitor cells and liver regeneration / Kordes C., Sawitza I., Gotze S. [et al.] // Journal of Clinical Investigation. – 2014. – Vol. 124 (12). – Р. 5503-15. – Doi: 10.1172/JCI74119.

23. Hepatic stellate clls in liver development, regeneration, and cancer / C. Yin, K. J. Evason, K. Asahina, D. Y. Stainier // Journal of Clinical Investigation. – 2013. – Vol. 123, № 5. – Р. 1902–1910.

24. Mitchell, C. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice / C. Mitchell, H. Willenbring // Nature protocols– 2008. – Vol. 3, № 7. – P. 1167–1171. – Doi: 10.1038/nprot.2014.122.

25. Баглей, Е. А. Изучение генотоксичностиципроконазола в микроядерном тесте на гепатоцитах и эритроцитах костного мозга мышей / Е. А. Баглей, Н. Н. Недопитанская, В. С. Лисовская // Украинский журнал современных проблем токсикологии. – 2014. – № 1-2. – С. 64-65.

26. Flow-cytometric assessment of cellular poly(ADP–ribosyl)ation capacity in peripheral blood lymphocytes / A. Kunzmann, D. Lui, K. Annett [at al.] // Immunity & Ageing. – 2006. – Vol. 3. – Р. 8. – Doi: 10.1186/1742-4933-3-8.

27. Оценка морфофункциональных изменений печени после ее резекции на фоне введения мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток в условиях старения организма / В. Ч. Вахрушева, И. Ю. Маклакова, Д. Ю. Гребнев [и др.] // Вестник уральской медицинской академической науки. – 2020. – Т. 17, №1. – С. 89–97. – Doi: 10.22138/2500-0918-2020-17-1-89-97.

28. Влияние трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток на биохимческие показатели крови после резекции печени у зрелых и старых лабораторных животных / Успехи геронтологии // И. Ю. Маклакова, Д. Ю. Гребнев, В. Ч. Юсупова [и др.]. – 2018. – Т.31, № 6. – С. 933–936.

29. Caplan, AI. Mesenchymal stem cells: time to change the name! / A. I. Caplan // Stem Cells Translational Medicine. – 2017. – Vol. 6, №. 6. – P. 1445–1451.

30. Вахрушева В. Ч. Патофизиологическое обоснование использования плацентарных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток при повреждении печени в зрелом и старом организме : дис. … кандидата мед. наук : 14.03.03 Патологическая физиология / Вахрушева Виктория Чаукатовна; Уральский государственный медицинский университет. – Екатеринбург, 2020 – 175 с.