Миграция мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток при системном и локальном введении на экспериментальной модели паркинсонизма

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Болезнь Паркинсона представляет собой важную медико-социальную проблему во всем мире, в связи с чем большое внимание уделяется доклиническим исследованиям, позволяющим оценить эффективность новых методов лечения, в том числе клеточной терапии.

Цель работы — оценить миграционную способность мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) при различных способах введения на экспериментальной модели паркинсонизма у лабораторных крыс.

Материалы и методы. ММСК, окрашенные флюоресцентным красителем PKH26, вводили экспериментальным животным с ротенон-индуцированным паркинсонизмом системно (внутривенно) или локально (интраназально и интратекально). Миграционную способность ММСК оценивали на 1-е и 21-е сутки после введения методом иммунофлюоресцентной микроскопии.

Результаты. Миграционная способность ММСК как при системном, так и при локальном введении наиболее выражена в группе животных с экспериментальной моделью паркинсонизма относительно контрольной группы. Она характеризовалась максимальным накоплением клеток в головном мозге в 1-е сутки после введения с сохранением жизнеспособности в области нейровоспаления на протяжении 21 сут.

Заключение. Локальное введение (интраназально и интратекально) приводит к более быстрому накоплению ММСК в головном мозге как животных с экспериментальной моделью паркинсонизма, так и здоровых крыс. Внутривенное введение клеточных культур также способствует проявлению миграционных свойств ММСК и может быть взято за основу при планировании дальнейших исследований клеточной терапии при болезни Паркинсона.

Об авторах

Марина Михайловна Зафранская

Белорусская медицинская академия последипломного образования; Международный государственный экологический институт им. А.Д. Сахарова Белорусского государственного университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Дарья Борисовна Нижегородова

Белорусская медицинская академия последипломного образования; Международный государственный экологический институт им. А.Д. Сахарова Белорусского государственного университета

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Наталья Евгеньевна Алейникова

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Татьяна Евгеньевна Кузнецова

Международный государственный экологический институт им. А.Д. Сахарова Белорусского государственного университета; Институт физиологии Национальной академии наук Беларуси

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Маргарита Ивановна Ванслав

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Татьяна Викторовна Игнатович

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Александр Васильевич Бойко

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Владимир Владимирович Пономарев

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Email: zafranskaya@gmail.ru
Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Obeso J.A., Stamelou M., Goetz C.G. et al. Past, present, and future of Parkinson’s disease: a special essay on the 200th anniversary of the Shaking Palsy. Mov Disord 2017; 32: 1264–1310. doi: 10.1002/mds.27115. PMID: 28887905.
  2. Rizek P., Kumar N., Jog M.S. An update on the diagnosis and treatment of Parkinson disease. CMAJ 2016; 188: 1157–1165. doi: 10.1503/cmaj.151179. PMID: 27221269.
  3. AlDakheel A., Kalia L.V., Lang A.E. Pathogenesis-targeted, disease-modifying therapies in Parkinson disease. Neurotherapeutics 2014; 11: 6–23. doi: 10.1007/s13311-013-0218-1. PMID: 24085420.
  4. Stocchi F., Olanow C.W. Obstacles to the development of a neuroprotective therapy for Parkinson's disease. Mov Disord 2013; 28: 3–7. doi: 10.1002/mds.25337. PMID: 23390094.
  5. Shen Y., Huang J., Liu L. et al. A compendium of preparation and application of stem cells in Parkinson's disease: current status and future prospects. Front Aging Neurosci 2016; 8: 117. doi: 10.3389/fnagi.2016.00117. PMID: 27303288.
  6. Földes A., Kádár K., Kerémi B. et al. Mesenchymal stem cells of dental origin-their potential for anti-inflammatory and regenerative actions in brain and gut damage. Curr Neuropharmacol 2016; 14 (8): 914–934. doi: 10.2174/1570159X14666160121115210. PMID: 26791480.
  7. Hasan A., Deeb G., Rahal R. et al. Mesenchymal stem cells in the treatment of traumatic brain injury. Front Neurol 2017; 8: 28. doi: 10.3389/fneur.2017.00028. PMID: 28265255.
  8. Shall G., Menosky M., Decker S. et al. Effects of passage number and differentiation protocol on the generation of dopaminergic neurons from rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Int J Mol Sci 2018; 19: E720. doi: 10.3390/ijms19030720. PMID: 29498713.
  9. Zhang Z., Alexanian A.R. The neural plasticity of early-passage human bone marrow-derived mesenchymal stem cells and their modulation with chromatin-modifying agents. J Tissue Eng Regen Med 2012; 8: 407–413. doi: 10.1002/term.1535. PMID: 22674835.
  10. Bae K.S., Park J.B., Kim H.S. et al. Neuron-like differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Yonsei Med J 2011; 52: 401–412. doi: 10.3349/ymj.2011.52.3.401. PMID: 21488182.
  11. Ullah I., Subbarao R.B., Rho G.J. Human mesenchymal stem cells — current trends and future prospective. Biosci Rep 2015; 35: e00191. doi: 10.1042/BSR20150025. PMID: 25797907.
  12. Gu Y., Zhang Y., Bi Y. et al. Mesenchymal stem cells suppress neuronal apoptosis and decrease IL-10 release via the TLR2/NFκB pathway in rats with hypoxic-ischemic brain damage. Mol Brain 2015; 8: 65. doi: 10.1186/s13041-015-0157-3. PMID: 26475712.
  13. Mesentier-Louro L.A., Zaverucha-do-Valle C., da Silva-Junior A.J. et al. Distribution of mesenchymal stem cells and effects on neuronal survival and axon regeneration after optic nerve crush and cell therapy. PLoS One 2014; 9: e110722. doi: 10.1371/journal.pone.0110722. PMID: 25347773.
  14. Perasso L., Cogo C.E., Giunti D. et al. Systemic administration of mesenchymal stem cells increases neuron survival after global cerebral ischemia in vivo (2VO). Neural Plast 2010; 2010: 534925. doi: 10.1155/2010/534925. PMID: 21331297.
  15. Samsonraj R.M., Raghunath M., Nurcombe V. et al. Concise review: multifaceted characterization of human mesenchymal stem cells for use in regenerative medicine. Stem Cells Transl Med 2017; 6: 2173–2185. doi: 10.1002/sctm.17-0129. PMID: 29076267.
  16. Rohban R., Pieber T.R. Mesenchymal stem and progenitor cells in regeneration: tissue specificity and regenerative potential. Stem Cells Int 2017; 2017: 5173732. doi: 10.1155/2017/5173732. PMID: 28286525.
  17. Yan K., Zhang R., Sun C. et al. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells maintain the resting phenotype of microglia and inhibit microglial activation. PLoS One 2013; 8: e84116. doi: 10.1371/journal.pone.0084116. PMID: 24391898.
  18. Jose S., Tan S.W., Ooi Y.Y. et al. Mesenchymal stem cells exert anti-proliferative effect on lipopolysaccharide-stimulated BV2 microglia by reducing tumour necrosis factor-α levels. J Neuroinflammation 2014; 11: 149. doi: 10.1186/s12974-014-0149-8. PMID: 25182840.
  19. Oh S.H., Kim H.N., Park H.J. et al. Mesenchymal stem cells inhibit transmission of α-synuclein by modulating clathrin-mediated endocytosis in a parkinsonian model. Cell Rep 2016; 14: 835–849. doi: 10.1016/j.celrep.2015.12.075. PMID: 26776513.
  20. Drago D., Cossetti C., Iraci N. et al. The stem cell secretome and its role in brain repair. Biochimie 2013; 95: 2271–2285. doi: 10.1016/j.biochi.2013.06.020. PMID: 23827856.
  21. Zafranskaya M.M., Nizheharodava D.B., Yurkevich M.Y. et al. In vitro assessment of mesenchymal stem cells immunosuppressive potential in multiple sclerosis patients. Immunol Lett 2013; 149: 9–18. doi: 10.1016/j.imlet.2012.10.010. PMID: 23089549.
  22. Coulson-Thomas V.J., Coulson-Thomas Y.M., Gesteira T.F., Kao W.W. Extrinsic and intrinsic mechanisms by which mesenchymal stem cells suppress the immune system. Ocul Surf 2016; 14: 121–134. doi: 10.1016/j.jtos.2015.11.004. PMID: 26804815.
  23. Leyendecker A.Jr., Pinheiro C.C.G., Amano M.T., Bueno D.F. The use of human mesenchymal stem cells as therapeutic agents for the in vivo treatment of immune-related diseases: a systematic review. Front Immunol 2018; 9: 2056. doi: 10.3389/fimmu.2018.02056. PMID: 30254638.
  24. Teixeira F.G., Carvalho M.M., Sousa N., Salgado A.J. Mesenchymal stem cells secretome: a new paradigm for central nervous system regeneration? Cell Mol Life Sci 2013; 70: 3871–3882. doi: 10.1007/s00018-013-1290-8. PMID: 23456256.
  25. Koniusz S., Andrzejewska A., Muraca M. et al. Extracellular vesicles in physiology, pathology, and therapy of the immune and central nervous system, with focus on extracellular vesicles derived from mesenchymal stem cells as therapeutic tools. Front Cell Neurosci 2016; 10: 109. doi: 10.3389/fncel.2016.00109. PMID: 27199663.
  26. Малиновская Н.А., Гасымлы Э.Д., Баглаева О.В. и др. Экспериментальные ротеноновые модели болезни Паркинсона на крысах. Сборник научных трудов SWorld. 2012; 43(4): 57–61.
  27. Sherer T.B., Betarbet R., Testa C.M. et al. Mechanism of toxicity in rotenone models of Parkinson’s disease. J Neurosci 2003; 23: 10756–10764. doi: 10.1523/JNEUROSCI.23-34-10756.2003. PMID: 14645467.
  28. Samantaray S., Knaryan V.H., Guyton M.K. et al. The parkinsonian neurotoxin rotenone activates calpain and caspase-3 leading to motoneuron degeneration in spinal cord of Lewis rats. Neuroscience 2007; 146: 741–755. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.01.056. PMID: 17367952.
  29. Alam M., Schmidt W.J. Rotenone destroys dopaminergic neurons and induces parkinsonian symptoms in rats. Behav Brain Res 2002; 136: 317–324. doi: 10.1016/S0166-4328(02)00180-8. PMID: 12385818.
  30. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Elsevier, 2004: 209 р.
  31. Sohni A., Verfaillie C.M. Mesenchymal stem cells migration homing and tracking. Stem Cells Int 2013; 2013: 130763. doi: 10.1155/2013/130763. PMID: 24194766.
  32. Honczarenko M., Le Y., Swierkowski M. et al. Human bone marrow stromal cells express a distinct set of biologically functional chemokine receptors. Stem Cells 2006; 24: 1030–1041. doi: 10.1634/stemcells.2005-0319. PMID: 16253981.
  33. Nitzsche F., Müller C., Lukomska B. Concise review: MSC adhesion cascade — insights into homing and transendothelial migration. Stem Cells 2017; 35: 1446–1460. doi: 10.1002/stem.2614. PMID: 28316123.
  34. De Becker A., Riet I.V. Homing and migration of mesenchymal stromal cells: how to improve the efficacy of cell therapy? World J Stem Cells 2016; 8: 73–87. doi: 10.4252/wjsc.v8.i3.73. PMID: 27022438.
  35. Юркевич М.Ю., Пилотович В.С., Зафранская М.М. и др. Влияние мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток на течение острого почечного повреждения (экспериментальное исследование). Инновационные технологии в медицине 2016; 4(3–4): 142–153.
  36. Hu J., Zhang L., Wang N., Ding R. et al. Mesenchymal stem cells attenuate ischemic acute kidney injury by inducing regulatory T cells through splenocyte interactions. Kidney Int 2013; 84: 521–531. doi: 10.1038/ki.2013.114. PMID: 23615497.
  37. Zafranskaya M., Nizheharodava D., Yurkevich M. et al. PGE2 contributes to in vitro MSC-mediated inhibition of non-specific and antigen-specific T cell proliferation in MS patients. Scand J Immunol 2013; 78: 455–462. doi: 10.1111/sji.12102. PMID: 23944654.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Zafranskaya M.M., Nizhegorodova D.B., Aleynikova N.E., Kuznetsova T.E., Vanslav M.I., Ignatovich T.V., Boiko A.V., Ponomarev V.V., 2019

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

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77-83204 от 12.05.2022.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах