Genes & CellsGenes & CellsГены и КлеткиGenes and Cells2313-18292500-2562Human Stem Cells Institute12167310.23868/gc121673ArticlesСтатьиExperimental treatment with allogeneic multipotent mesenchymal stromal cells pulmonary emphysema in ratsЭкспериментальное лечение аллогеннымимультипотентными мезенхимными стромальнымиклетками эмфиземы легких у крысAveryanovA VАверьяновА В

Federal Research Clinical Center of tne specialized types of health care and medical technologies FMBA of Russia, Moscow

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощии медицинских технологий ФМБА России, Москва

KonoplyannikovA GКонопляниковА Г

Medical Radiological Research Center, Obninsk

Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

ChernyaevA LЧерняевА Л

Pulmonology Research Institute, Moscow

НИИ пульмонологии ФМБА России, Москва

PetrovV NПетровВ Н

Medical Radiological Research Center, Obninsk

Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

KonoplyannikovaO AКоноплянниковаО А

Medical Radiological Research Center, Obninsk

Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

AgaevaE VАгаеваЕ В

Medical Radiological Research Center, Obninsk

Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

Zib,A FЦыбА Ф

Medical Radiological Research Center, Obninsk

Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

BruhovetskyA SБрюховецкийА С

JSC «Neurovita», Moscow

ЗАО «Нейровита», Москва

KulaginaN SКулагинаН С

Federal Research Clinical Center of tne specialized types of health care and medical technologies FMBA of Russia, Moscow

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощии медицинских технологий ФМБА России, Москва

TrusovA EТрусовА Е

Pulmonology Research Institute, Moscow

НИИ пульмонологии ФМБА России, Москва

KuzovlevO PКузовлевО П

Federal Research Clinical Center of tne specialized types of health care and medical technologies FMBA of Russia, Moscow

Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощии медицинских технологий ФМБА России, Москва

Federal Research Clinical Center of tne specialized types of health care and medical technologies FMBA of Russia, MoscowФедеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощии медицинских технологий ФМБА России, МоскваMedical Radiological Research Center, ObninskМедицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, ОбнинскPulmonology Research Institute, MoscowНИИ пульмонологии ФМБА России, МоскваJSC «Neurovita», MoscowЗАО «Нейровита», Москва1512201164NO4 (2011)№4 (2011)485311012023Copyright ©; 2011, Eco-VectorCopyright ©; 2011, Эко-Вектор2011Eco-VectorЭко-Векторhttps://genescells.ru/2313-1829/article/view/121673

The aim of the study was to asses morphologic and morphometric lung tissue changes and peritoneal macrophages activity (MA) after allogeneic multipotent mesenchymal stromal cells (MMSC) systemic transplantation in acute elastase model of pulmonary emphysema(PE) in rats. Methods. Forty 3-months old Wistar rats were randomized into 4 groups. Control group (1 group) was injected intratracheally 0,4 ml of normal saline, other animals (2-4 groups) received one intratracheal injection of 20 units (U) porcine pancreatic elastase in 0,4 ml of saline. Next day (3 group) and 7 day (4 group) rats were intravenously injected 2106 autologous MMSC in 0,5 ml of saline. 2 group was used as emphysema control. Before euthanizing at the 21st day rats were undergone peritoneal lavage with analysis of hemi-luminescent macrophages activity in the obtained fluid. Results. The lungs of 2-4 groups had various degrees of PE. The imean linear intercept in group 2 experimental emphysema increased by 231% versus the control group. The transplantation of MSCs in a day after elastase decreased mean linear intercept by an average of 50.3% compared to the control of experimental emphysema. In animals MMSC injected at the 7 th day of study, this sizes decreased more greater - by 64,5%, but was higher by 40.7% compared to the first control group. Another quantitative measure of PE alveolar index was significantly increased by 149% in group 2. The transplantation of MMSC at 1-st and 7-th day of experiment leaded to alveolar index decreasing, respectively on 163.4 and 237% . The peak Index of hemi-luminescent macrophages activity (Mv/106 cells) has made 28,8+1,1 (1 group), 57,3+1,3 (2 group), 35,8+1,6 (3 group), 31,9+1,9 (4 group). Conclusions. Our study confirmed the possibility of regenerative lung tissue effect of autologous MMSC intravenous injected in experimental rat models of PE

Цель исследования: оценить морфологические и мор- фометрические изменения ткани легких и активность пе- ритонеальных макрофагов после трансплантации аллоген- ных мультипотентных мезенхимных стромальных клеток (ММСК) в острой эластазной модели эмфиземы легких (ЭЛ) у крыс. Материал и методы: 40 крыс линии Wistar в возрасте 3-х мес. были рандомизированно разделены на 4 равные группы. Животным 1 группы интратрахеально вводилось 0,4 мл 0,9% NaCl, остальные (2-4 группа) получили эн- дотрахеально 20 Ед свиной панкреатической эластазы в 0,4 мл 0,9% NaCl. На следующий день (3 группа) и на 7-й день эксперимента (4 группа) крысы получили однократную в/в инъекцию культуры ММСК в количестве 2106 клеток, суспендированных в 0,5 мл физиологического раствора. Крысы 2-й группы использовались в качестве контроля эм- физемы. Перед выведением из эксперимента на 21-й день крысы подвергались перитонеальному лаважу с анализом хемилюминесцентной активности перитонеальных макро- фагов (ПМ) в лаважной жидкости. Результаты. У животных 2-4 групп выявлено развитие ЭЛ разной степени выраженности. Ширина альвеолярных ходов в группе 2 увеличилась на 231% по отношению к контролю. При введении ММСК через сутки после эласта- зы ширина альвеолярных ходов уменьшалась в среднем на 50,3% по сравнению с контролем. У животных, которым ММСК вводили на 7-е сут. экперимента, этот показатель снижался более значительно - на 64,5%, но был выше на 40,7% по сравнению с первой контрольной группой. Другой количественный показатель выраженности ЭЛ - альвеоляр- ный индекс (АИ) - достоверно возрастал на 149% в группе 2. При введении ММСК на 1-е и 7-е сутки эксперимента АИ уменьшался на 163,4 и 237% соответственно. Индекс пи- ковой хемилюминисцентной активности ПМ (Мв/106 кле- ток) составил 28,8+1,1 (1 группа), 57,3+1,3 (2 группа), 35,8+1,6 (3 группа), 31,9+1,9 (4 группа). Выводы. Исследование подтвердило возможность вос- становления ткани легких после системной (в/в) транс- плантации ММСК в острой модели ЭЛ у крыс.

Halbert R.J., Natoli J.L., Gano A. Global burden of COPD: systematic review and meta-analysis. Eur. Respir. J. 2006; 28(3): 523-32.National Heart Lung and Blood Institute. The definition of emphysema. Report of a division of lung diseases workshop. Am. Rev. Respir. Dis. 1985;132(1): 182-85.Massaro G.D., Massaro D. Retinoic acid treatment partially rescues failed septation in rats and in mice. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2000; 278(5): 955-60.Kaza A.K., Kron I.L., Kern J.A. et al. Retinoic acid enhances lung growth after pneumonectomy. Ann. Thorac. Surg. 2001; 71(5), 1645-50.Vlanovich G., Russel M.L., Mercer R.R. et al. Cellular and connective tissue changes in alveolar septal walls in emphysema. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 160(6): 2086-92.Аверьянов А.В., Самсонова М. В., Черняев А.Л. и др. Аспек- ты патогенеза эмфиземы легких у больных ХОБЛ. Пульмонология 2008, (3): 35-41.Zhen G., Liu H., Gu N. et al. Mesenchymal stem cells transplantation protects against rat pulmonary emphysema. Front Biosci. 2008; 13: 3415-22.Schweitzer K.S., Johnstone B.H., Garrison J. et al Adipose stem cell treatment in mice attenuates lung and systemic injury induced by cigarette smoking. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 183(2): 215-25.Kubo H. Lung repair and regeneration - animal models. Cell therapy for lung disease. Pub. by Imperial College Press. London, 2010: 199-235.Цыб А.Ф., Коноплянников А.Г., Колесникова А.И. и др. Получение и использование в медицине клеточных культур из ме- зенхимальных стволовых клеток костного мозга человека. Вестник РАМН 2004; 59(9): 71-6.Петров В.Н., Конопляников А.Г., Саяпина Е.В. и др. In vitro модифицирующее воздействие мезенхимальных стволовых клеток на продукцию макрофагами активных форм кислорода в аллоген- ной и ксеногенной системах совместных культур. В кн.: В.А.Ткачук, редактор. Аутологичные стволовые клетки. Экспериментальные ис- следования и перспективы клинического применения. М.: Литтер- ра; 2009. С. 429-48.Таков Р.Г. Патологическая анатомия и патогенез хрониче- ской обструктивной эмфиземы легких [диссертация]. М; 1966.Lest C.H., Versteeg E.M., Veerkamp J.H. et al. Digestion of proteoglycans in porcine pancreatic elastase-induced emphysema in rats. Eur. Respir. J. 1995; 8: 238-45.Rubio M.L., Martin-Mosquero M.C., Ortega M. et al Oral N-acetylcysteine attenuates elastase-induced pulmonary emphysema in rats. Chest 2004; 125(4): 1500-6.Mao M., Wang S.N., Lv X.J. et al. Intravenous delivery of bone marrow-derived endothelial progenitor cells improves survival and attenuates lipopolysaccharide-induced lung injury in rats. Shock 2010; 34(2): 196-204.Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. Новосибирск: Наука; 1989.Tauber A.I, Babior B.M. O2- and host defense: the production and fate of O2- in neutrophils. Photochem. Photobiol. 1978; 28(4-5): 701-9.Владимиров Ю.А., Шерстнев М.П. Хемилюминесценция клеток животных. В кн.: Итоги науки и техники. Биофизика. М.: ВИНИТИ; 1989.Tse W.T., Pendleton J.D., Beyer W.M. et al. Supression of allogeneic T-cell proliferation by human marrow stromal cells: implications in transplantation Transplantation 2003; 75(3): 389-97.Mimeault M., Hauke R., Batra S.K. Stem cells: a revolution in therapeutics-recent advances in stem cell biology and their therapeutic applications in regenerative medicine and cancer therapies. Clin. Pharmacol. Ther. 2007; 82(3): 252-64.Gomperts B.N., Belperio J.A., Fishbein M.C. et al. Keratinocyte growth factor improves repair in the injured tracheal epithelium. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2007; 37(1): 48-56.Roomans G.M. Tissue engineering and the use of stem/ progenitor cells for airway epithelium. Euro.Cells Mat. 2010; 19: 284-99.Ingenito E.P., Tsai L., Murthy S. et al. Autologous lung-derived mesenchymal stem cell transplantation in experimental emphysema. Cell Transplant. 2011 Feb 3. [Epub ahead of print].Zhen G., Xue Z., Zhao J. et al. Mesenchymal stem cell transplantation increases expression of vascular endothelial growth factor in papain-induced emphysematous lungs and inhibits apoptosis of lung cells. Cytotherapy 2010; 12(5): 605-14.Loi R., Beckett T., Goncz K.K. et al. Limited restoration of cystic fibrosis lung epithelium in vivo with adult bone marrow-derived cells. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006; 173(2): 171-9.Kotton D.N., Fabian A.J., Mulligan R.C. Failure of bone marrow to reconstitute lung epithelium. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2005; 33(4): 328-34.Wang G., Bunnell B.A., Painter R.G. et al. Adult stem cells from bone marrow stroma differentiate into airway epithelial cells: potential therapy for cystic fibrosis. PNAS USA 2005; 102(1): 186-91.Kotton D.N., Ma B.Y., Cardoso W.V. et al. Bone marrowderived cells as progenitors of lung alveolar epithelium. Development 2001; 128(24): 5181-8.Krause D.S., Theise N.D., Collector M.I. et al. Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cell. Cell 2001; 105(3): 369-77.Das R., Jahr H., van Osch G.J. et al. The role of hypoxia in bone marrow-derived mesenchymal stem cells: considerations for regenerative medicine approaches Tissue Eng. Part B Rev. 2010; 16(2): 159-68.Wei H., Li Z., Hu S.et al., Apoptosis of mesenchymal stem cells induced by hydrogen peroxide concerns both endoplasmic reticulum stress and mitochondrial death pathway through regulation of caspases, p38 and JNK. J.Cell. Biochem. 2010; 111: 967-78.