Вплив мезенхімальних стромальних клітин різного походження на поведінкові реакції щурів із церебральною ішемією-реперфузією

  • Отримано 01.03.2024

  • Доопрацьовано 03.05.2024

  • Прийнято 28.05.2024



  • 1 208 Переглядів

  • Взято з Том 6, № 2, 2024

  • Сторінки 16-24

Новим напрямком клітинної терапії при ішемічному інсульті стало використання мезенхімальних стромальних клітин, що виявило позитивну динаміку на функціональні зміни в центральній нервовій системі, завдяки їхньому нейропротекторному ефекту, зменшенню ішемічно-реперфузійно-індукованого пошкодження, інгібуванню ішемічно-реперфузійно-індукованого апоптозу та відновленню рухової функції. Мета роботи полягала у вивченні впливу мезенхімальних стромальних клітин різного походження, їх лізату та цитиколіну на функціональний стан центральної нервової системи щурів з експериментальною ішемією-реперфузією головного мозку.Розглянуто вплив мезенхімальних стромальних клітин, отриманих із пуповинної тканини людини, жирової тканини людини та щура, ембріональних фібробластів щура, а також лізату мезенхімальних стромальних клітин та цитиколіну на стан емоційно-поведінкових реакцій статевозрілих щурів (3-4 міс) лінії Вістар із масою тіла 160-190 г. Поведінкові реакції щурів досліджували за тестом «відкрите поле» на 7-у та 14-у добу експерименту; реєстрували такі поведінкові акти як амбуляція (локомоція), кламбінг, рерінг і грумінг. Достовірність відмінностей визначали з використанням непараметричного U критерію Манна-Уітні. Встановлено, що після ішемії-реперфузії у тварин з контрольною патологією, тривалість епізодів амбуляції периферійних та центральних квадратів, вертикальної локомоторної активності та дослідницької активності достовірно знижувались, порівняно з групою псевдооперованих щурів. У щурів, яким вводили цитиколін і трансплантували мезенхімальні стромальні клітини Вартонових драглів пуповини людини, виявлено достовірне збільшення тривалості епізодів горизонтальної локомоторної активності, порівняно з іншими типами стовбурових клітин та контролем. Внутрішньовенне введення ембріональних фібробластів щура підвищувало емоційну активність піддослідних тварин. Найменший вплив на локомоторну та орієнтувально-дослідницьку активності у щурів з ішемією-реперфузією було зареєстровано в групах тварин, що отримали мезенхімальні стромальні клітини із жирової тканини людини та щура, а також лізат мезенхімальних стромальних клітин. Практична цінність дослідження полягає в пошуку найбільш ефективного за нейропротекторними властивостями класу стовбурових клітин з метою створення на його основі ін’єкційного препарату для внутрішньовенної трансплантації при лікуванні хворих із гострим ішемічним інсультом

стовбурові клітини; ішемія-реперфузія; адаптивна поведінка; емоційна активність; тест «відкрите поле»

https://doi.org/10.61751/bmbr/2.2024.16

[1] Correction to: Heart Disease and Stroke Statistics-2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2020;141(2):e33.DOI: 10.1161/CIR.0000000000000746

[2] Correction to: Lancet Public Health 2022; 7:e74–85. Lancet Public Health. 2022;7(1):e14. DOI: 10.1016/S2468-2667(21)00281-4

[3] Zakrzewski W, Dobrzyński M, Szymonowicz M, Rybak Z. Stem cells: Past, present, and future. Stem Cell Res Ther. 2019;10(68). DOI: 10.1186/s13287-019-1165-5

[4] Zhang Y, Dong N, Hong H, Qi J, Zhang S, Wang J. Mesenchymal stem cells: Therapeutic mechanisms for stroke. Int J Mol Sci. 2022;23(5):2550. DOI: 10.3390/ijms23052550

[5] García-Bernal D, García-Arranz M, Yáñez RM, Hervás-Salcedo R, Cortés A, Fernández-García M, Hernando-Rodríguez M, et al. The current status of mesenchymal stromal cells: Controversies, unresolved issues and some promising solutions to improve their therapeutic efficacy. Front Cell Dev Biol. 2021;9:650664. DOI: 10.3389/fcell.2021.650664

[6] Pourmohammadi-Bejarpasi Z, Roushandeh AM, Saberi A, Rostami MK, Toosi SMR, Jahanian-Najafabadi A, et al. Mesenchymal stem cells-derived mitochondria transplantation mitigates I/R-induced injury, abolishes I/R-induced apoptosis, and restores motor function in acute ischemia stroke rat model. Brain Res Bull. 2020;165:70–80.DOI: 10.1016/j.brainresbull.2020.09.018

[7] Li J, Zhang Q, Wang W, Lin F, Wang S, Zhao J. Mesenchymal stem cell therapy for ischemic stroke: A look into treatment mechanism and therapeutic potential. J Neurol. 2021;268(11):4095–7. DOI: 10.1007/s00415-020-10138-5

[8] Chung JW, Chang WH, Bang OY, Moon GJ, Kim SJ, Kim SK, et al. Efficacy and safety of intravenous mesenchymal stem cells for ischemic stroke. Neurology. 2021;96(7), e1012–23. DOI: 10.1212/WNL.0000000000011440

[9] Cui LL, Golubczyk D, Tolppanen AM, Boltze J, Jolkkonen J. Cell therapy for ischemic stroke: Are differences in preclinical and clinical study design responsible for the translational loss of efficacy? Ann Neurol. 2019;86(1):5–16. DOI: 10.1002/ana.25493

[10] Hernando-Rodríguez M, Quintana-Bustamante Ó, Bueren JA, García-Olmo D, Moraleda JM, Segovia JC, Zapata AG. The current status of mesenchymal stromal cells: Controversies, unresolved issues and some promising solutions to improve their therapeutic efficacy. Front Cell Dev Biol. 2021;9:650664. DOI: 10.3389/fcell.2021.650664

[11] Derakhshankhah H, Sajadimajd S, Jafari S, Izadi Z, Sarvari S, Sharifi M, et al. Novel therapeutic strategies for Alzheimer's disease: Implications from cell-based therapy and nanotherapy. Nanomedicine (Lond). 2020;24:102149. DOI: 10.1016/j.nano.2020.102149

[12] Konovalov S, Moroz V, Konovalova N, Deryabina O, Shuvalova N, Toporova O, et al. The effect of mesenchymal stromal cells of various origins on mortality and neurologic deficit in acute ischemia-reperfusion in rats. Cell Organ Transplantol. 2021;9(2):104–8. DOI: 10.22494/cot.v9i2.132

[13] Konovalov S, Moroz V, Deryabina O, Shuvalova N, Tochylovsky A, Klymenko P, Kordium V. The effect of mesenchymal stromal cells of different origin on morphological parameters in the somatosensory cortex of rats with acute cerebral ischemia. Cell Organ Transplantol. 2023;11(1):46–52. DOI: 10.22494/cot.v11i1.149

[14] Chen Y, Peng D, Li J, Zhang L, Chen J, Wang L, Gao Y. A comparative study of different doses of bone marrow-derived mesenchymal stem cells improve post-stroke neurological outcomes via intravenous transplantation. Brain Res. 2023;1798:148161. DOI: 10.1016/j.brainres.2022.148161

[15] Bureš J, Burešová O, Huston JP. Techniques and basic experiments for the study of brain and behavior. Amsterdam: North Holland Biomedical Press; 2016. 290 p.

[16] Council of Europe. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes [Internet]. 1986 [cited 2024 May 1]. ETS No. 123. 1986 Mar 18. Available from: https://rm.coe. int/168007a67b

[17] Law of Ukraine. On the Protection of Animals from Cruelty [Internet]. 2006 [cited 2024 May 1]. Order No. 3447-IV. 2006 Feb 21. Available from: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3447-15#Text

[18] Koldunov V, Kozlova K, Klopotskyi H. Behavioral disorders in the open field test of female rats in the acute period of blast-induced traumatic brain injury. Prospects Innov Sci (Psychol, Pedag, Med). 2023;16(34):865–76. DOI: 10.52058/2786-4952-2023-16(34)-865-876

[19] Lei Q, Deng M, Liu J, He J, Lan Z, Hu Z, Xiao H. SRC3 promotes the protective effects of bone marrow mesenchymal stem cell transplantation on cerebral ischemia in a mouse model. ACS Chem Neurosci. 2022;13(1):112–19. DOI: 10.1021/acschemneuro.1c00599

[20] Tobin MK, Stephen TKL, Lopez KL, Pergande MR, Bartholomew AM, Cologna SM, Lazarov O. Activated mesenchymal stem cells induce recovery following stroke via regulation of inflammation and oligodendrogenesis. J Am Heart Assoc. 2020;9(7).e013583. DOI: 10.1161/JAHA.119.013583

[21] Guo Y, Peng Y, Zeng H, Chen G. Progress in mesenchymal stem cell therapy for ischemic stroke. Stem Cells Int. 2021;2021:9923566. DOI: 10.1155/2021/9923566

[22] Ntege EH, Sunami H, Shimizu Y. Advances in regenerative therapy: A review of the literature and future directions. Regen Ther. 2020;14:136–53. DOI: 10.1016/j.reth.2020.01.004

[23] He J, Liu J, Huang Y, Zhuo Y, Chen W, Duan D, et al. Olfactory mucosa mesenchymal stem cells alleviate cerebral ischemia/reperfusion injury via Golgi apparatus secretory pathway Ca2+ -ATPase isoform1. Front Cell Dev Biol. 2020;8:586541. DOI: 10.3389/fcell.2020.586541

[24] Zhou L, Zhu H, Bai X, Huang J, Chen Y, Wen J, et al. Potential mechanisms and therapeutic targets of mesenchymal stem cell transplantation for ischemic stroke. Stem Cell Res Ther. 2022;13(1):195. DOI: 10.1186/s13287-022-02876-2

[25] Brooks B, Ebedes D, Usmani A, Gonzales-Portillo JV, Gonzales-Portillo D, Borlongan CV. Mesenchymal stromal cells in ischemic brain injury. Cells. 2022;11(6):1013. DOI: 10.3390/cells11061013

[26] Nalamolu KR, Chelluboina B, Fornal CA, Challa SR, Pinson DM, Wang DZ, et al. Stem cell treatment improves post stroke neurological outcomes: A comparative study in male and female rats. Stroke Vasc Neurol. 2021;6(4):519–27. DOI: 10.1136/svn-2020-000834

[27] Nalamolu KR, Venkatesh I, Mohandass A, Klopfenstein JD, Pinson DM, Wang DZ, et al. Exosomes secreted by the cocultures of normal and oxygen-glucose-deprived stem cells improve post-stroke outcome. Neuromol Med. 2019;21(4):529–39. DOI: 10.1007/s12017-019-08540-y

[28] Ogawa Y, Okinaka Y, Takeuchi Y, Saino O, Kikuchi-Taura A, Taguchi A. Intravenous bone marrow mononuclear cells transplantation improves the effect of training in chronic stroke mice. Front Med. 2020;7:535902. DOI: 10.3389/fmed.2020.535902

[29] Ogawa Y, Saino O, Okinaka Y, Kikuchi-Taura A, Takeuchi Y, Taguchi A. Bone marrow mononuclear cells transplantation and training increased transplantation of energy source transporters in chronic stroke. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2021;30(8):105932. DOI: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2021.105932

[30] de Celis-Ruiz E, Fuentes B, Alonso de Leciñana M, Gutiérrez-Fernández M, Borobia AM, Gutiérrez-Zúñiga R, et al. Final results of allogeneic adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in acute ischemic stroke (AMASCIS): A phase II, randomized, double-blind, placebo-controlled, single-center, pilot clinical trial. Cell Transplant. 2022;31:9636897221083863. DOI: 10.1177/09636897221083863

[31] Zheng J, Mao X, Wang D, Xia S. Preconditioned MSCs alleviate cerebral ischemia-reperfusion injury in rats by improving neurological function and inhibiting apoptosis. Brain Sci. 2022;12(5):631. DOI: 10.3390/brainsci12050631

[32] Chen J-R, Cheng G-Y, Sheu C-C, Tseng G-F, Wang T-J, Huang Y-S. Transplanted bone marrow stromal cells migrate, differentiate and improve motor function in rats with experimentally induced cerebral stroke. J Anat. 2008 Sep;213(3):249–58. DOI: 10.1111/j.1469-7580.2008.00948.x

[33] Fu YS, Yeh CC, Chu PM, Chang WH, Lin MA, Lin YY. Xenograft of human umbilical mesenchymal stem cells promotes recovery from chronic ischemic stroke in rats. Int J Mol Sci. 2022;23(6):3149. DOI: 10.3390/ijms23063149