Активация репаративной регенерации печени под влиянием сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток и звёздчатых клеток печени
- Авторы: Маклакова И.Ю.1,2, Гребнев Д.Ю.1,2, Осипенко А.В.1
-
Учреждения:
- Уральский государственный медицинский университет
- Институт медицинских клеточных технологий
- Выпуск: Том 102, № 5 (2021)
- Страницы: 669-677
- Раздел: Экспериментальная медицина
- Статья получена: 05.10.2021
- Статья одобрена: 05.10.2021
- Статья опубликована: 13.10.2021
- URL: https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/82270
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ2021-669
- ID: 82270
Цитировать
Аннотация
Цель. Изучить влияние сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени на репаративную регенерацию печени.
Методы. Лабораторным мышам производили внутривенное введение мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени после проведения частичной гепатэктомии. Мышей разделили на четыре группы: контрольная, опытная 1 (введение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток), опытная 2 (котрансплантация мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени), группа сравнения. Проводили сравнение показателей опытных групп с показателями контрольной группы и группы сравнения. В каждой группе было по 14 животных. Контрольной и опытным группам проводили частичную гепатэктомию. Мышам опытных групп вводили клетки в латеральную хвостовую вену через 1 ч после проведения операции. Мультипотентные мезенхимальных стромальные клетки вводили в дозе 4 млн клеток/кг (120 тыс. клеток/мышь), звёздчатые клетки печени — в количестве 9 млн клеток/кг (270 тыс. клеток/мышь), суспендированных в 0,2 мл 0,9% раствора натрия хлорида. Животным контрольной группы вводили 0,9% раствор NaCl — 0,2 мл в латеральную хвостовую вену. Группу сравнения составили мыши без частичной гепатэктомии, которым вводили 0,9% раствор натрия хлорида — 0,2 мл. С целью оценки репаративной регенерации печени были исследованы морфометрические показатели печени, биохимические показатели крови на 3-и и 7-е сутки после частичной гепатэктомии. Производили оценку выраженности апоптоза иммуногистохимическим методом, методом проточной цитометрии определяли активность ферментов репарации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) семейства поли(АДФ-рибоза)-полимеразы. Также осуществляли определение количества гепатоцитов с микроядрами. С помощью иммуноферментного анализа сыворотки крови изучали содержание фактора роста гепатоцитов. Достоверность различий в сравниваемых выборках определяли с применением t-критерия Стьюдента. Статистическая обработка данных выполнена с помощью программного пакета SPSS Statistics (версия 17,0).
Результаты. Установлено, что сочетанная трансплантация мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени вызывает восстановление активности аланинаминотрансферазы (снижение на 30,3%, p=0,016), аспартатаминотрансферазы (снижение на 27,7%, p=0,021), щелочной фосфатазы (уменьшение активности на 21,1%, p=0,036), усиление белковосинтетической функции печени (повышение уровня альбумина на 36,6%, p=0,009), увеличение уровня фактора роста гепатоцитов на 74,3%. Эти изменения сопровождались восстановлением морфометрических показателей печени: произошло увеличение митотической активности гепатоцитов на 28,7% (p=0,008), площади ядра гепатоцитов на 26,7% (p=0,006), количества двуядерных гепатоцитов на 26,1% (p=0,004), что привело к восстановлению массы печени. Выявлено снижение уровня апоптоза на 28,8% (p=0,006) относительно контрольной группы, уменьшение количества гепатоцитов с микроядрами на 22,7% (p=0,001), что может быть связано с обнаруженным в ходе исследования повышением активности ферментов репарации ДНК семейства поли(АДФ-рибоза)-полимеразы. Указанные отклонения отмечены относительно показателей контрольной группы (оперированные животные, которым вводили 0,9% раствор натрия хлорида).
Вывод. Сочетанная трансплантация мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени активирует репаративную регенерацию печени после частичной гепатэктомии.
Полный текст
Актуальность. Физиологическая регенерация в печени осуществляется с низкой скоростью. В норме в печени только 0,0012–0,01% гепатоцитов вступает в митоз. При патологии печени скорость клеточного обновления в печени возрастает в тысячи раз [1].
Пролиферация клеток начинается в перипортальной области. Образующиеся гепатоциты мигрируют по печёночным трабекулам по направлению к центральным венам. После резекции происходит гипертрофия оставшейся ткани печени [2, 3].
В восстановлении массы оставшихся после операции сегментов печени принимает участие два типа клеток — гепатоциты и клетки-предшественники. В качестве одного из кандидатов на роль клеток-предшественников гепатоцитов рассматривают звёздчатые клетки печени (ЗКП; клетки печени Ито, перисинусоидальные клетки печени) [4].
ЗКП — непаренхиматозные клетки, выполняющие следующие функции: осуществляют депонирование витамина А, обеспечивают ремоделирование внеклеточного матрикса, участвуют в регуляции синусоидального микроциркуляторного русла, синтезируют факторы роста (фактор роста гепатоцитов, фактор роста эндотелия сосудов, эпидермальный фактор роста, трансформирующий фактор роста) [5]. Ряд авторов указывают на возможность дифференцировки ЗКП в гепатоциты и холангиоциты, что даёт основание считать их стволовыми клетками печени [4, 6].
Учитывая биологические свойства ЗКП, представляется перспективным их использование для активации регенерации печени после частичной гепатэктомии. Проведение аллогенной трансплантации этих клеток может сопровождаться развитием иммунологических конфликтов [7]. Этого можно избежать путём проведения сочетанной трансплантации ЗКП вместе с мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками (ММСК), которые, обладают иммуносупрессивными свойствами [8, 9]. Кроме того, доказана способность ММСК через паракринный механизм, путём формирования межклеточных контактов, через слияние с гепатоцитами активировать репаративную регенерацию печени [10, 11].
Цель настоящего исследования — изучение влияния сочетанной трансплантации ММСК и ЗКП на активацию репаративной регенерации печени после частичной гепатэктомии.
Материал и методы исследования. Эксперименты выполнены на 56 белых беспородных мышах-самцах в возрасте 7–8 мес, c массой тела 25–27 г. Опыты, уход и содержание животных осуществляли в соответствии с Директивой №63 от 22 сентября 2010 г. Президиума и Парламента Европы «О защите животных, используемых для научных исследований» и приказом Минздрава РФ №267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики».
Проведение исследований одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, протокол №8 от 20.10.2017.
Источником ММСК служил хорион плаценты 5 лабораторных животных мышей-самок в возрасте 3–4 мес, срок гестации 18 дней. Мононуклеарную фракцию клеток получали путём последовательной механической и ферментативной (раствор аккутазы; Millipore, США) обработки ткани плаценты. Выделение ЗКП осуществляли методом коллагеназно-проназной перфузии печени с последующим разделением клеток в градиенте плотности гистоденза. Культивирование ММСК проводили в условиях СО2-инкубатора (Termo Scientific, США) при температуре 37 °C с содержанием углекислого газа 5% и влажности 90%. Для трансплантации лабораторным животным использовали ММСК третьего пассажа. Введение ЗКП проводили непосредственно после выделения клеток [12].
Иммунофенотипирование суспензии ММСК проводили методом проточной цитометрии с использованием моноклональных антител, конъюгированных с флюорохромами (Becton Dickinson, США). Во фракции трансплантируемых клеток оценивали содержание ММСК с иммунофенотипом положительных по CD105 (Rat IgG2A Anti-Mouse Endoglin/CD105-Fluorescein Clone 209701, RTU), CD29 (Rat IgG2A Anti-Mouse Integrin beta 1/CD29-PE Clone 265917), Sca-1 (Rat IgG2A Anti-Mouse Sca1-APC Clone 177228) и отрицательных по CD45 (Rat IgG2B Anti-Mouse CD45-PerCP Clone 30-F11; Becton Dickinson, США) на проточном цитометре Beckman Coulter Navios с помощью набора Mouse Mesenchymal Stem CellMulti-Color Flow Cytometry Kit (Bio-Techne, США). Количество жизнеспособных клеток с фенотипом CD45-CD105+Sca1+CD29+ составило 93%.
Функциональные свойства ММСК оценивали по их дифференцировке в адипоцитарном и остеогенном направлениях. Состав среды, индуцирующей дифференцировку в остеогенном направлении: MesenCult™ Osteogenic Stimulatory Supplement (StemCell Technologies, Канада); в адипоцитарном направлении: MesenCult™ Adipogenic Stimulatory Supplement (StemCell Technologies, Канада) и MesenCult™ MSC Basal Medium (Mouse) (StemCell Technologies, Канада) в соотношении 1:4, 2 ммоль раствора L-глутамина (StemCell Technologies, Канада).
Наличие остеогенной дифференцировки подтверждали гистохимическим методом по увеличению экспрессии щелочной фосфатазы (ЩФ), а также окраской по von Kossa, выявляющей наличие минерализованного фосфата кальция. Дифференциацию в адипоцитарном направлении подтверждали гистохимическим методом окраской липидных вакуолей красителем Oil Red O.
Идентификацию ЗКП проводили на проточном цитометре по оценке эндогенной ретиноидной флюоресценции. Жизнеспособность клеток перед трансплантацией определяли красителем 7-AAD (7-Aminoactinomycin D), она составила 95–97%.
Мышей разделили на четыре группы: контрольная, опытная 1 (введение ММСК), опытная 2 (котрансплантация ММСК и ЗКП), группа сравнения (мыши без частичной гепатэктомии, которым вводили 0,9% раствор NaCl — 0,2 мл).
В каждой группе было по 14 животных. Контрольной и опытным группам проводили частичную гепатэктомию по методу C. Mitchell и H. Willenbring. Для анестезии использовали золетил 10 мг/кг (Virbac, Франция) [13]. Выведение животных из эксперимента проводили на 3-и и 7-е сутки после операции цервикальной дислокацией (табл. 1).
Таблица 1. Распределение животных по группам
Время выведения из эксперимента | Контрольная группа | Опытная группа 1 (ММСК) | Опытная группа 2 (ММСК+ЗКП) | Группа сравнения |
3-и сутки | 7 мышей | 7 мышей | 7 мышей | 7 мышей |
7-е сутки | 7 мышей | 7 мышей | 7 мышей | 7 мышей |
Примечание: ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени.
Мышам опытных групп вводили клетки в латеральную хвостовую вену: ММСК — в дозе 4 млн клеток/кг (120 тыс. клеток/мышь), ЗКП — в количестве 9 млн клеток/кг (270 тыс. клеток/мышь), суспендированных в 0,2 мл 0,9% раствора NaCl. Животным контрольной группы вводили 0,9% раствор NaCl — 0,2 мл в латеральную хвостовую вену. Группу сравнения составили мыши без частичной гепатэктомии, которым вводили 0,9% раствор NaCl — 0,2 мл.
На 3-и и 7-е сутки после введения клеток исследовали морфометрию печени и биохимические показатели сыворотки крови. Для оценки морфометрических показателей печени изготавливали гистологические срезы толщиной 3–5 мкм, окрашивали гематоксилином и эозином. Для морфометрического анализа данных использовали компьютерную программу анализа изображений (Biovision, Россия). Анализировали следующие показатели: количество гепатоцитов на 1 мм2, площадь гепатоцитов, площадь ядра гепатоцита, площадь цитоплазмы гепатоцита, ядерно-цитоплазматический индекс, количество двуядерных гепатоцитов на 1 мм2, митотический индекс.
Для оценки апоптоза использовали набор первичных [Caspase-3 Antibody (L-18) goat polyclonal IgG, 1:100; Santa Cruz Biotech, USA] и вторичных (donkey anti-goat IgG-FITC, 1:100; Santa Cruz Biotech, USA) антител на гистологических срезах по идентификации эффекторной каспазы-3. Величину запрограммированной гибели гепатоцитов определяли расчётом апоптотического индекса.
Микроядерный тест проводили после механической и ферментативной обработки [проназа Е, коллагеназа I типа и ДНК-аза (Sigma)] клеток печени и окраски 2,5% ацетоорсеином с докрашиванием цитоплазмы клеток 1% спиртовым раствором светлого зелёного [14].
Для оценки выраженности репаративных процессов в клетках печени анализировали количество поли-АДФ-рибозаполимера, являющегося продуктом реакции поли-АДФ-рибозилирования, определяя первичные [Anti-Poly (ADP-Ribose) Polymer antibody, abcam] и вторичные [Rabbit Anti-Chicken IgY H&L (FITC)] антитела на проточном цитометре. Рассчитывали среднюю интенсивность флюоресценции популяции клеток, характеризующую экспрессию антигенов (плотность рецепторов) внутри клетки [15].
Биохимические показатели сыворотки крови [альбумин, аспартатаминотрансфераза (АСТ), аланинаминотрансфераза (АЛТ), ЩФ] определяли кинетическими методиками с использованием анализатора Chem Well 2910 (Combi) и реагентов Ольвекс Диагностикум, Россия.
С помощью набора HGF Mouse ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay; Abcam) методом иммуноферментного анализа осуществлялось количественное измерение фактора роста гепатоцитов в сыворотке крови.
Исходные данные имели нормальное распределение. Для проверки нормальности распределения был использован критерий Шапиро–Уилка. Достоверность различий в сравниваемых выборках определяли с применением t-критерия Стьюдента. Данные представлены в виде среднего арифметического значения (M) и стандартного отклонения (SD). Статистическая обработка данных проведена с помощью программного пакета SPSS Statistics (версия 17,0).
Результаты. При оценке морфометрических показателей печени на 3-и сутки после частичной гепатэктомии у животных после введения ММСК и ЗКП обнаружено увеличение массы печени на 20,2% (p=0,005) по сравнению с контрольной группой. Восстановление её массы сопровождалось повышением митотической активности гепатоцитов на 23,8% (p=0,016), снижением запрограммированной клеточной гибели на 27,7% (p=0,022), а также повышением количества двуядерных гепатоцитов на 26,8% (p=0,008), увеличением площади ядра гепатоцитов на 25,5% (p=0,011) и ядерно-цитоплазматического индекса на 24,9% (p=0,003).
На 3-и сутки после трансплантации ММСК животным с частичной гепатэктомией не выявлено изменения морфометрических показателей печени относительно контрольной груп-
пы (табл. 2).
Таблица 2. Морфометрическая характеристика репаративных процессов в печени мышей на 3-и сутки после частичной гепатэктомии
Показатели | NaCl | NaCl + частичная гепатэктомия (контрольная группа) | ММСК + частичная гепатэктомия (опытная группа 1) | ММСК + ЗКП + частичная гепатэктомия (опытная группа 2) |
Масса печени, г | 1,81±0,15 | 1,04±0,091 | 1,11±0,101 | 1,25±0,101,2 |
Апоптотический индекс, ‰ | 0,43±0,04 | 2,13±0,201 | 1,96±0,191 | 1,54±0,151,2 |
Количество гепатоцитов с микроядрами, ‰ | 2,21±0,18 | 3,37±0,261 | 3,07±0,231 | 2,97±0,201 |
Митотический индекс, ‰ | 0,74±0,06 | 8,1±0,601 | 7,91±0,581 | 10,03±0,751,2 |
Количество гепатоцитов, на 1 мкм2 | 1525,57±101,06 | 1206,72±91,961 | 1167,86±93,551 | 1160,0±113,141 |
Площадь гепатоцита, мкм2 | 267,53±6,39 | 331,81±24,021 | 343,71±22,611 | 333,43±18,201 |
Площадь цитоплазмы гепатоцита, мкм22 | 219,14±7,12 | 243,64±19,25 | 237,63±15,94 | 249,14±9,84 |
Площадь ядра гепатоцита, мкм2 | 48,40±3,57 | 67,13±7,011 | 67,89±6,91 | 84,29±8,611,2 |
Ядерно-цитоплазматический индекс | 0,22±0,02 | 0,27±0,011 | 0,29±0,011 | 0,34±0,021,2 |
Количество двуядерных гепатоцитов, на 1 мм2 | 234,43±9,92 | 380,97±10,15 1 | 386,71±21,391 | 484,0±35,711,2 |
Примечание: 1p <0,05 с группой сравнения; 2p <0,05 с контрольной группой; ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени.
На 7-е сутки после введения ММСК у мышей с частичной гепатэктомией установлено увеличение массы печени, которое достигалось за счёт повышения митотической активности гепатоцитов, ингибирования апоптоза, увеличения количества двуядерных гепатоцитов, повышения площади ядра.
В то же время при проведении котрансплантации ММСК и ЗКП на 7-е сутки наблюдения морфометрические показатели мышей в опытной группе сохраняют изменения, обнаруженные на 3-и сутки: снижение запрограммированной клеточной гибели гепатоцитов на 28,8% (p=0,014), увеличение количества двуядерных гепатоцитов на 26,1% (p=0,006), повышение размеров ядра на 26,7% (p=0,001), возрастание ядерно-цитоплазматического индекса на 31,0% (p=0,001). Увеличение количества двуядерных гепатоцитов можно объяснить тем, что в ранние сроки репаративной регенерации значительная часть митозов ацитокинетические.
Также на 7-е сутки после частичной гепатэктомии сохраняется увеличенная митотическая активность, способствующая восстановлению массы печени. Отмечено повышение активности ферментов репарации ДНК, что ведёт к снижению количества гепатоцитов с микроядрами в опытных группах 1 и 2 (табл. 3).
Таблица 3. Морфофункциональная характеристика репаративных процессов в печени мышей на 7-е сутки после частичной гепатэктомии
Показатели | NaCl | NaCl + частичная гепатэктомия (контрольная группа) | ММСК + частичная гепатэктомия (опытная группа 1) | ММСК + ЗКП + частичная гепатэктомия (опытная группа 2) |
Масса печени, г | 1,76±0,13 | 1,15±0,091 | 1,53±0,122 | 1,48±0,092 |
Апоптотический индекс, ‰ | 0,39±0,03 | 1,25±0,091 | 0,94±0,071,2 | 0,89±0,081,2 |
Количество гепатоцитов с микроядрами, ‰ | 2,18±0,11 | 2,77±0,231 | 2,21±0,162 | 2,14±0,182 |
Митотический индекс, ‰ | 0,73±0,06 | 4,51±0,471 | 5,76±0,491,2 | 5,80±0,371,2 |
Активность ферментов семейства PARP в клетках печени, MFI | 45,2±4,1 | 59,3±5,211 | 80,6±7,51,2 | 86,3±8,061,2 |
Количество гепатоцитов, на 1 мкм2 | 1538,14±103,59 | 1427,71±116,98 | 1485,14±116,20 | 1354,0±138,0 |
Площадь гепатоцита, мкм2 | 264,66±5,87 | 286,41±22,44 | 275,14±24,16 | 292,57±20,94 |
Площадь цитоплазмы гепатоцита, мкм2 | 214,21±8,10 | 223,03±17,97 | 204,37±22,80 | 212,21±13,88 |
Площадь ядра гепатоцита, мкм2 | 50,46±3,29 | 63,39±5,12 1 | 76,63±4,921,2 | 80,36±7,081,2 |
Ядерно-цитоплазматический индекс | 0,24±0,02 | 0,29±0,021 | 0,38±0,021,2 | 0,38±0,021,2 |
Количество двуядерных гепатоцитов, на 1 мм2 | 237,29±8,24 | 320,77±10,641 | 393,90±23,231,2 | 404,71±27,471,2 |
Примечание: 1p <0,05 с группой сравнения; 2p <0,05 с контрольной группой; ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени; MFI — средняя интенсивность флюоресценции популяции клеток.
Проведение частичной гепатэктомии сопровождается значительным повышением уровня фактора роста гепатоцитов в сыворотке крови на 3-и сутки после операции. Введение ММСК не приводит к достоверному изменению (р=0,723) этого показателя относительно группы контроля, тогда как проведение котрансплантации ММСК и ЗКП вызывает ещё большее увеличение уровня фактора роста гепатоцитов (на 32% по сравнению с данными контрольной группы; p=0,001).
На 7-е сутки после частичной гепатэктомии также отмечен эффект от введённых клеток. Содержание фактора роста гепатоцитов в опытной группе 1 было на 35% (p=0,002), в опытной группе 2 — на 57% выше по сравнению с контрольной группой (p=0,001; табл. 4).
Таблица 4. Содержание фактора роста гепатоцитов в сыворотке крови
Сутки после операции | NaCl | NaCl + частичная гепатэктомия (контрольная группа) | ММСК + частичная гепатэктомия (опытная группа 1) | ММСК + ЗКП + частичная гепатэктомия (опытная группа 2) |
3-и | 4,22±0,35 | 18,21±1,761 | 20,02±2,01 | 24,12±2,361,2,3 |
7-е | 4,49±0,39 | 9,58±0,881 | 13,0±1,021,2 | 16,7±2,621,2,3 |
Примечание: 1p <0,05 с группой сравнения; 2p <0,05 с контрольной группой, 3p <0,05 с опытной группой 1; ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени.
При анализе биохимических показателей крови на 3-и сутки в опытной группе 1 снижается активность ферментов, характеризующих цитолиз гепатоцитов (АСТ, АЛТ). В группе мышей, которым вводили ММСК и ЗКП, выявлено уменьшение активности ферментов цитолиза гепатоцитов и холестаза (ЩФ) с одновременным повышением концентрации мочевины (табл. 5).
Таблица 5. Биохимические показатели крови мышей на 3-и сутки после частичной гепатэктомии
Показатели | NaCl | NaCl + частичная гепатэктомия (контрольная группа) | ММСК + частичная гепатэктомия (опытная группа 1) | ММСК + ЗКП + частичная гепатэктомия (опытная группа 2) |
Общий белок, г/л | 68,31±3,93 | 50,03±4,821 | 55,61±4,241 | 53,67±4,341 |
Альбумин, г/л | 30,84±4,25 | 19,80±2,511 | 21,60±3,141 | 22,01±2,041 |
Мочевина, ммоль/л | 6,21±0,87 | 4,37±0,331 | 4,59±0,361 | 5,26±0,291,2 |
Аспартатаминотрансфераза, ед./л | 97,26±8,47 | 209,53±13,851 | 158,99±14,381,2 | 156,97±13,351,2 |
Аланинаминотрансфераза, ед./л | 81,13±8,66 | 155,24±9,381 | 116,73±12,511,2 | 114,16±13,531,2 |
Щелочная фосфатаза, ед./л | 66,34±5,24 | 106,67±10,451 | 82,0±7,262 | 83,47±8,401,2 |
Глюкоза, ммоль/л | 5,73±0,69 | 3,66±0,291 | 4,20±0,461 | 3,87±0,321 |
Общий билирубин, мкмоль/л | 8,90±1,14 | 21,99±5,471 | 21,29±2,361 | 20,13±1,611 |
Фибриноген, г/л | 3,27±0,18 | 2,27±0,261 | 2,11±0,181 | 2,67±0,221 |
Примечание: 1p <0,05 с подгруппой сравнения; 2p <0,05 с контрольной группой; ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени.
На 7-е сутки после частичной гепатэктомии в опытной группе 2 повышается содержание общего белка, альбумина, при этом уровень общего белка и альбумина достигает значений группы сравнения. Также зарегистрированы повышение содержания мочевины, снижение уровня ферментов цитолиза (АСТ, АЛТ) и холестаза (ЩФ), уровень ферментов аналогичен группе сравнения. Также выявлено повышение уровня глюкозы и фибриногена. Введение ММСК не сопровождалось восстановлением белковосинтетической функции печени (табл. 6). Кроме того, выявлено повышение содержания общего белка в опытной группе 2 относительно опытной группы 1 (см. табл. 6).
Таблица 6. Биохимические показатели крови мышей на 7-е сутки после частичной гепатэктомии
Показатели | NaCl | NaCl + частичная гепатэктомия (контрольная группа) | ММСК + частичная гепатэктомия (опытная группа 1) | ММСК + ЗКП + частичная гепатэктомия (опытная группа 2) |
Общий белок, г/л | 66,46±4,36 | 44,27±3,621 | 49,63±2,801 | 60,27±5,092,3 |
Альбумин, г/л | 31,41±3,38 | 20,59±1,901 | 23,13±2,321 | 28,06±2,162 |
Мочевина, ммоль/л | 6,11±0,61 | 4,57±0,461 | 5,57±0,482 | 5,63±0,352 |
Аспартатаминотрансфераза, ед./л | 104,56±9,07 | 153,86±16,961 | 103,57±12,422 | 111,21±10,012 |
Аланинаминотрансфераза, ед./л | 89,23±4,43 | 137,10±16,291 | 86,34±7,522 | 95,50±8,572 |
Щелочная фосфатаза, ед./л | 63,30±4,00 | 83,11±5,931 | 64,23±6,002 | 65,61±4,362 |
Глюкоза, ммоль/л | 6,44±0,62 | 4,30±0,291 | 4,91±0,511 | 5,20±0,341,2 |
Общий билирубин, мкмоль/л | 9,37±0,65 | 15,41±2,761 | 14,81±2,021 | 13,70±0,831 |
Фибриноген, г/л | 3,20±0,23 | 2,20±0,231 | 2,83±0,202 | 2,87±0,242 |
Примечание: 1p <0,05 с подгруппой сравнения; 2p <0,05 с контрольной группой; 3p <0,05 с опытной группой 1; ММСК — мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки; ЗКП — звёздчатые клетки печени.
Таким образом, проведённые исследования позволили установить положительный эффект сочетанной трансплантации ММСК и ЗКП на морфофункциональное состояние печени после частичной гепатэктомии.
Обсуждение. В настоящей работе было изучено влияние ММСК и сочетанной трансплантации ММСК и ЗКП на восстановление морфофункциональных показателей печени после частичной гепатэктомии. Полученные данные свидетельствуют о преимуществе сочетанной трансплантации данных видов клеток при частичной гепатэктомии. Установлено, что сочетанная трансплантация ММСК и ЗКП обеспечивает повышение массы печени уже на 3-и сутки, а на 7-е сутки она восстанавливается до значений группы сравнения за счёт повышения митотической активности гепатоцитов и снижения запрограммированной клеточной гибели.
В литературе есть данные, свидетельствующие об эффективности трансплантации ЗКП при частичной гепатэктомии. При этом установлены механизмы участия этих клеток в активации репаративной регенерации. Авторами было показано, что эти клетки оказывают влияние путём выработки биологически активных веществ, а также путём дифференцировки в гепатоциты [4].
Полученный в настоящем исследовании положительный эффект от проведённой сочетанной трансплантации клеток можно объяснить способностью ЗКП вырабатывать фактор роста гепатоцитов, который служит мощным митогеном для гепатоцитов, способствуя активации клеточной и внутриклеточной регенерации. Выявленное изменение биохимических показателей крови [нормализация содержания ферментов цитолиза (АСТ, АЛТ) и холестаза (ЩФ)] можно объяснить способностью ММСК к выработке противовоспалительных факторов [16, 17].
Проведённые исследования также позволяют установить механизм снижения количества гепатоцитов с микроядрами, которые, как известно, отражают уровень патологических митозов. В свою очередь, уменьшение клеток с микроядрами может быть обусловлено выявленной активацией системы репарации ДНК. Ферменты репарации ДНК семейства PARP, исправляя повреждения в структуре ДНК, вызывают снижение запрограммированной клеточной гибели, уменьшают количество патологических митозов.
Выводы
- Аллогенная сочетанная трансплантация мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, выделенных из хориона плаценты, и звёздчатых клеток печени способствует активации регенерации печени. Этот эффект проявляется в активации механизмов клеточной регенерации за счёт повышения митотической активности гепатоцитов и ингибирования запрограммированной клеточной гибели.
- Проведение котрансплантации данных видов клеток сопровождается уменьшением количества патологических митозов, увеличением количества двуядерных гепатоцитов.
- Проведённые исследования свидетельствуют о способности сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных и звёздчатых клеток печени обеспечивать восстановление морфофункционального состояния печени после частичной гепатэктомии и дают основание для проведения пилотных клинических исследований.
Участие авторов. И.Ю.М. проводила исследование; Д.Ю.Г. отвечал за сбор и анализ результатов; А.В.О. — руководитель работы.
Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке государственного задания «Разработка технологии использования сочетанной трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток и звёздчатых клеток печени для активации регенерации печени в условиях её повреждения», номер регистрации 121032500021-1 от 25.03.2021.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.
Об авторах
Ирина Юрьевна Маклакова
Уральский государственный медицинский университет; Институт медицинских клеточных технологий
Автор, ответственный за переписку.
Email: makliu@mail.ru
Россия, г. Екатеринбург, Россия; г. Екатеринбург, Россия;
Дмитрий Юрьевич Гребнев
Уральский государственный медицинский университет; Институт медицинских клеточных технологий
Email: makliu@mail.ru
Россия, г. Екатеринбург, Россия; г. Екатеринбург, Россия
Артур Васильевич Осипенко
Уральский государственный медицинский университет
Email: makliu@mail.ru
Россия, г. Екатеринбург, Россия
Список литературы
- Ельчанинов А.В., Макаров А.В., Воробьёва И.Г., Кананыхина Е.Ю., Лохонина А.В., Глинкина В.В., Большакова Г.Б., Гольдштейн Д.В., Фатхудинов Т.Х. Регуляция пролиферации гепатоцитов после субтотальной резекции печени крыс. Гены и клетки. 2018; 13 (4): 37–42. doi: 10.23868/201812045.
- Базарный В.В., Маклакова И.Ю., Гребнев Д.Ю., Юсупова В.Ч., Петрунина Е.М. К вопросу о клеточной регуляции регенерации печени. Вестн. Уральской мед. акад. науки. 2019; 16 (3): 357–364. doi: 10.22138/2500-0918-2019-16-3-357-364.
- Brown Ch., McKee Ch., Bakshi Sh., Walker K., Hakman E., Halassy S., Svinarich D., Dodds R., Govind Ch.K., Chaudhry G.R. Mesenchymal stem cells: Cell therapy and regeneration potential. J. Tissue Engineering and Regenerative Med. 2019; 13 (9): 1738–1755. doi: 10.1002/term.2914.
- Kordes C., Sawitza I., Gotze S., Haussinger H.D. Hepatic stellate cells contribute to progenitor cells and liver regeneration. J. Clin. Invest. 2014; 124 (12): 5503–5515. doi: 10.1172/JCI74119.
- Yin C., Evason K.J., Asahina K., Stainier D.Y. Hepatic stellate cells in liver development, regeneration, and cancer. J. Clin. Invest. 2013; 123 (5): 1902–1910. doi: 10.1172/JCI66369.
- Alwahsh S.M., Rashidi H., Hay D.C. Liver cell therapy: is this the end of the beginning? Cell. Mol. Life Sci. 2018; 75 (8): 1307–1324. doi: 10.1007/s00018-017-2713-8.
- Benbow H.J., Marrero E.M., R.M., E., N.,
- Hu C., Li L. Preconditioning influences mesenchymal stem cell properties in vitro and in vivo. J. Cell. Mol. Med. 2018; 22 (3): 1428–1442. doi: 10.1111/jcmm.13492.
- Kobolak J., Dinnyes A., Memic A., Khademhosseini A., Mobasheri A. Mesenchymal stem cells: Identification, phenotypic characterization, biological properties and potential for regenerative medicine through biomaterial micro-engineering of their niche. Methods in Cell Sci. 2016; 99: 62–68. doi: 10.1016/j.ymeth.2015.09.016.
- Alfaif M., Eom Y.W., Newsome P.N., Baik S.K. Mesenchymal stromal cell therapy for liver diseases. J. Hepatol. 2018; 68: 1272–1285. doi: 10.1016/j.jhep.2018.01.030.
- Prockop D.J. The exciting prospects of new therapies with mesenchymal stromal cells. Cytotherapy. 2017; 19 (1): 1–8. doi: 10.1016/j.jcyt.2016.09.008.
- Mederacke I., Dapito D.H., Affò S., Uchinami H., Schwabe R.F. High-yield and high-purity isolation of hepatic stellate cells from normal and fibrotic mouse livers. Nature Protocols. 2015; 10 (2): 305–315. doi: 10.1038/nprot.2015.017.
- Mitchell C., Willenbring H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nature Protocols. 2008; 3: 1167–1171. doi: 10.1038/nprot.2014.122.
- Баглей Е.А., Недопитанская Н.Н., Лисовская В.С. Изучение генотоксичности ципроконазола в микроядерном тесте на гепатоцитах и эритроцитах костного мозга мышей. Украинский ж. соврем. пробл. токсикол. 2014; (1–2): 51–58.
- Kunzmann A., Lui D., Annett K., Malaise M., Thaa B., Hyland P., Barnett Y., Burkle A. Flow-cytometric assessment of cellular poly(ADP-ribosyl)ation capacity in peripheral blood lymphocytes. Immunity & Ageing. 2006; 3: 8. doi: 10.1186/1742-4933-3-8.
- Вахрушева В.Ч., Маклакова И.Ю., Гребнев Д.Ю., Базарный В.В., Гаврилов И.В. Оценка морфофункциональных изменений печени после её резекции на фоне введения мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток в условиях старения организма. Вестн. уральской мед. акад. науки. 2020; 17 (1): 89–97. doi: 10.22138/2500-0918-2020-17-1-89-97.
- Маклакова И.Ю., Гребнев Д.Ю., Юсупова В.Ч., Гаврилов И.В., Примакова Е.А. Влияние трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток на биохимические показатели крови после резекции печени у зрелых и старых лабораторных животных. Успехи геронтол. 2018; 31 (6): 933–936.
Дополнительные файлы
