ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ ГУМОРАЛЬНИХ ЧИННИКІВ ФЕТАЛЬНИХ НЕРВОВИХ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН НА ЦИТОТОКСИЧНУ АКТИВНІСТЬ СПЛЕНОЦИТІВ ЩУРІВ З ЧЕРЕПНО-МОЗКОВОЮ ТРАВМОЮ

Автор(и)

  • М. І. Лісяний ДУ «Інститут нейрохірургії НАМНУ імені академіка А. П. Ромоданова», Київ
  • Л. М. Бельська ДУ «Інститут нейрохірургії НАМНУ імені академіка А. П. Ромоданова», Київ
  • А. В. Паламарьова ДУ «Інститут нейрохірургії НАМНУ імені академіка А. П. Ромоданова», Київ
  • Д. М. Станецька ДУ «Інститут нейрохірургії НАМНУ імені академіка А. П. Ромоданова», Київ
  • А. І. Ключникова ДУ «Інститут нейрохірургії НАМНУ імені академіка А. П. Ромоданова», Київ

DOI:

https://doi.org/10.11603/1811-2471.2021.v.i3.12522

Ключові слова:

черепно-мозкова травма, спленоцити, цитотоксична активність, ембріональні нервові клітини

Анотація

В патогенезі ЧМТ традиційно виділяється дві фази. Перша фаза обумовлена пошкодженням головного мозку при прямій дії травмуючого чинника, що призводить до механічного пошкодження цілісності нейронів, глії, судин мозку. Друга фаза, у якій виникають так звані вторинні порушення, починається через кілька годин після ЧМТ і триває від кількох днів до кількох тижнів, характеризується надходженням кальцію в нейрони, утворенням вільних радикалів, оксидантним стресом, синтезом прозапальних цитокінів та розвитком імунопатологічних реакцій, що призводить до некрозу та апоптозу нейронів. Одним з підходів до лікування наслідків ЧМТ є клітинна терапія різними стовбуровими клітинами (СК) та їх гуморальними чинниками, які показали себе як перспективний метод лікування.

Мета – вивчення впливу на цитотоксичну активність спленоцитів щурів у першу та 5 добу після ЧМТ гуморальних чинників, які продукуються в культурі клітин in vitro ембріональними нейрональними клітинами.

Матеріал і методи. В роботі використані статевозрілі щури (n=36), розведені у віварії ДУ «ІНХ НАМН». Усі роботи з експериментальними тваринами проводили з дотриманням законодавчих норм та вимог Закону України № 3447 IV «Про захист тварин від жорстокого поводження», «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для дослідних та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986), з урахуванням принципів біоетики та норм біологічної безпеки. Тварин утримували у стандартних умовах акредитованого віварію. Черепно-мозкову травму у щурів моделювали згідно з рекомендаціями Романова Г. А. та інших (2015) шляхом падіння вантажу (вагою 100 г) з висоти 120 см на голову щурів, що були занаркотизовані внутрішньоочеревинно 0,5 мл суміші кетаміну (70,0 мг/кг) та седазину (15 мг/кг) [22].

У роботі визначали цитотоксичну активність спленоцитів щодо еритроцитів барана за спектрофотометричним методом, описаним [23].

Отримання фракцій кондиційного середовища з культур ембріональних клітин головного мозку щурів проводили за розробленою методикою [24]. Головний мозок вилучений у стерильних умовах з плодів наркотизованих ефіром самиць (Е16-18 день вагітності), звільняли від судин та оболонок та багатократним пікетуванням суспендували в середовищі [24]. Отримані клітинні суспензії висівали на дно пластикових чашок Петрі та культивували 48 годин у поживному середовищі без ембріонального телячої сироватки. Супернатанти культур клітин мозку, так звані кондиційні середовища (КС), використовували для лікування тварин з ЧМТ.

Результати. При ЧМТ у щурів відмічається підвищення прямої та антитілозалежної цитотоксичності клітин селезінки, яка реєструється через 24 години після травми з поступовим подальшим зростанням до 5 доби. Одноразове введення трофічних чинників, які продукуються в культурі клітин ембріональними нервовими клітинами в кондиційне середовище, щурам одразу після травми викликає вірогідне зниження показників обох типів цитотоксичності. Введення кондиційних середовищ ембріональних нервових клітин щурам з ЧМТ на 1, 2, 3 добу після травми викликає на 5 добу вірогідне гальмування підвищеної прямої та антитілозалежної цитотоксичності, що свідчить про імуносупресивну дію цих трофічних чинників.

Висновок. При ЧМТ у щурів спостерігається підвищення цитотоксичної активності спленоцитів вже через 24 години після травми, яка може бути загальмована введенням трофічних чинників, що продукуються ембріональними клітинами головного мозку щурів.

Посилання

Maas, A.I.R., Menon, D.K., Adelson, P.D., Andelic, N., Bell M.J., Belli A., ..., & Ercole, A. (2017). Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research. Lancet Neurol., 16 (12), 987-1048. DOI: 10.1016/S1474-4422(17)30371-X.

Zhou, Y., Shao, A., Xu, W., Wu, H., & Deng, Y. (2019). Advance of Stem Cell Treatment for Traumatic Brain Injury. Front. Cell Neurosci., 13, 301. DOI: 10.3389/fncel.2019. 00301.

Umile, E.M., Sandel, M.E., Alavi, A., Terry, C.M., & Plotkin, R.C. (2002). Dynamic imaging in mild traumatic brain injury: support for the theory of medial temporal vulnerability. Arch. Phys. Med. Rehabil., 83 (11), 1506-1513. DOI: 10.1053/apmr.2002.35092.

Kelley, B.J., Lifshitz, J., & Povlishock, J.T. (2007). Neuroinflammatory responses after experimental diffuse traumatic brain injury. J. Neuropathol. Exp. Neurol., 66 (11), 989-1001. DOI: 10.1097/NEN.0b013e3181588245.

Algattas, H., & Huang, J.H. (2013). Traumatic Brain Injury pathophysiology and treatments: early, intermediate, and late phases post-injury. Int. J. Mol. Sci., 15 (1), 309-341. DOI: 10.3390/ijms15010309.

Kotapka, M.J., Graham, D.I., Adams, J.H., & Gennarelli, T.A. (1994). Hippocampal pathology in fatal human head injury without high intracranial pressure. J. Neurotrauma, 11 (3), 317-324. DOI: 10.1089/neu.1994.11.317.

Ugoya, S.O., & Tu, J. (2012). Bench to bedside of neural stem cell in traumatic brain injury. Stem Cells Int., 2012, 141624. DOI: 10.1155/2012/141624.

Bedi, S.S., Walker, P.A., Shah, S.K., Jimenez, F., Thomas, C.P., Smith, P., ..., & Wenzel, PL. (2013b). Autologous bone marrow mononuclear cells therapy attenuates activated microglial/macrophage response and improves spatial learning after traumatic brain injury. J. Trauma Acute Care Surg., 75, 410-416. DOI: 10.1097/TA.0b013e31829617c6.

Richardson, R.M., Singh, A., Sun, D., Fillmore, H.L., Dietrich, D.W. 3rd, & Bullock, M.R. (2010). Stem cell biology in traumatic brain injury: effects of injury and strategies for repair. J. Neurosurg., 112 (5), 1125-1138. DOI: 10.3171/2009.4.JNS081087.

Molcanyi, M., Riess, P., Bentz, K., Maegele, M., Hescheler, J., Schäfke, B., ..., & Schäfer, U. (2007). Trauma-associated inflammatory response impairs embryonic stem cell survival and integration after implantation into injured rat brain. J. Neurotrauma, 24 (4), 625-637. DOI: 10.1089/neu.2006.0180.

Cox, C.S. Jr. (2018). Cellular therapy for traumatic neurological injury. Pediatr. Res., 83 (1-2), 325-332. DOI: 10.1038/pr.2017.253.

Lisaniy, M.I. (2020). Clinical therapy for experimental craniocerebral trauma. Ukr. Neurosurg. J., 26 (2), 5.

Chopp, M., & Li, Y. (2002). Treatment of neural injury with marrow stromal cells. Lancet Neurol., 1 (2), 92-100. DOI: 10.1016/s1474-4422(02)00040-6.

Xiong, Y., Mahmood, A., & Chopp, M. (2017). Emerging potential of exosomes for treatment of traumatic brain injury. Neural. Regen. Res., 12 (1), 19-22. DOI: 10.4103/1673-5374.198966.

Chen, X., Katakowski, M., Li, Y., Lu, D., Wang, L., Zhang, L., ..., & Chopp, M. (2002). Human bone marrow stromal cell cultures conditioned by traumatic brain tissue extracts: growth factor production. J. Neurosci. Res., 69 (5), 687-691. DOI: 10.1002/jnr.10334.

Xin, H., Li, Y., Cui, Y., Yang, J.J., Zhang, Z.G., & Chopp, M. (2013). Systemic administration of exosomes released from mesenchymal stromal cells promote functional recovery and neurovascular plasticity after stroke in rats. J. Cereb. Blood. Flow. Metab., 33 (11), 1711-1715. DOI: 10.1038/jcbfm.2013.152.

Chang, C.P., Chio, C.C., Cheong, C.U., Chao, C.M., Cheng, B.C., & Lin, M.T. (2013). Hypoxic preconditioning enhances the therapeutic potential of the secretome from cultured human mesenchymal stem cells in experimental traumatic brain injury. Clin. Sci. (Lond), 124 (3), 165-176. DOI: 10.1042/CS20120226.

Zhang, Y., Chopp, M., Meng, Y., Katakowski, M., Xin, H., Mahmood, A., & Xiong, Y. (2015). Effect of exosomes derived from multipluripotent mesenchymal stromal cells on functional recovery and neurovascular plasticity in rats after traumatic brain injury. J. Neurosurg., 122 (4), 856-867. DOI: 10.3171/2014.11.JNS14770.

Zhang, Y., Chopp, M., Zhang, Z.G., Katakowski, M., Xin, H., Qu, C., ..., & Xiong, Y. (2017). Systemic administration of cell-free exosomes generated by human bone marrow derived mesenchymal stem cells cultured under 2D and 3D conditions improves functional recovery in rats after traumatic brain injury. Neurochem. Int., 111, 69-81. DOI: 10.1016/j.neuint.2016.08.003.

Romanova, G.A., Shakova, F.M., & Parfenova, A.L. (2015). Modelirovaniye cherepno-mozgovoy travmy [Modeling of traumatic brain injury]. Patologicheskaya fiziologiya i esperimentalnaya terapiya – Pathological Physiology and Experimental Therapy, 59, 2, 112-115 [in Russian].

Lisianyi, M.I., Belska, L.M., Lisianyi, A.O., & Stanetska, D.M. (2021). Vplyv trofichnykh faktoriv, yaki produkuiutsia fetalnymy nervovymy klitynamy na rozvytok apoptozu u holovnomu mozku shchuriv pislia CHMT [The effect of trophic factors produced by fetal nerve cells on the development of apoptosis in the brain of rats after trauma]. Pivdennoukrainskyi medychnyi naukovyi zhurnal – South Ukrainian Medical Scientific Journal, 29, 1, 60-65 [in Ukrainian].

Shultse, Kh.F., & Frimel, G. (1987). Tsitotoksicheskiye limfotsiti. V kn. "Immunologicheskiye metody" [Cytotoxic lymphocytes. In the book "Immunological methods"] [in Russian].

Millek, Yu., & Frimel, G. (1987). Antitelozavisimaya tsitotoksichnost [Antibody-dependent cytotoxicity]. V kn. "Immunologicheskiye metody" [Cytotoxic lymphocytes. In the book "Immunological methods"] [in Russian].

Melnikov, O.F., & Zayats, T.A. (1999). Sravneniye radioizotopnogo i spektrofotometricheskogo metodov opredeleniya tsitotoksichnosti kletok [Comparison of radioisotope and spectrophotometric methods for determining cell cytotoxicity]. Laboratornaya diagnostika – Laboratory Diagnostics, 1, 43-45 [in Russian].

Rybakina, Ye.G., Shanin, S.N., Fomichevya, Ye.Ye., Filatenkova, T.A., & Dmitriyenko, Ye.V. (2014g). Kletochno-molekulyarnyye mekhanizmy izmeneniya zashchitnykh funktsiy organizma pri cherepno-mozgovoy travme i popytka lecheniya [Cellular and molecular mechanisms of changes in the protective functions of the body in traumatic brain injury and an attempt at treatment]. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal – Medical Academic Journal, 14, 4, 55-61 [in Russian].

Lisyany, N.I., Palamaryova, A.V., & Lisyany, A.O. (2021). Osoblyvosti rozvytku zapalnykh reaktsii u kirkovykh ta pidkirkovykh viddilakh holovnoho mozku shchuriv pislia lehkoi cherepno-mozkovoi travmy [Peculiarities of development of inflammatory reactions in core and subcortal departments of rats brain after light brain injuryry]. Zdobutky klinichnoi ta eksperymentalnoi medytsyny – Achievements of Clinical and Experimental Medicine, 1, 92-95 [in Ukrainian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-01

Як цитувати

Лісяний, М. І., Бельська, Л. М., Паламарьова, А. В., Станецька, Д. М., & Ключникова, А. І. (2021). ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ ГУМОРАЛЬНИХ ЧИННИКІВ ФЕТАЛЬНИХ НЕРВОВИХ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН НА ЦИТОТОКСИЧНУ АКТИВНІСТЬ СПЛЕНОЦИТІВ ЩУРІВ З ЧЕРЕПНО-МОЗКОВОЮ ТРАВМОЮ. Здобутки клінічної і експериментальної медицини, (3), 104–111. https://doi.org/10.11603/1811-2471.2021.v.i3.12522

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження