Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Половников Е.В. 1 Цветовский С.Б. 1 Ступак В.В. 1 Васильев И.А. 1 Шевела Е.Я. 2 Останин А.А. 2 Черных Е.Р. 2

---

1 ФГБУ «ННИИТО» Минздравсоцразвития России 630091

2 НИИ Клинической иммунологии СО РАМН 630099

Целью настоящего исследования явилось сравнительное исследование влияния трансплантации мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (КМ-МСК) и жировой ткани человека (ЖТ-МСК) на восстановление функциональной активности головного мозга крыс в модели очагового травматического повреждения головного мозга. Для этого сопоставляли динамику корковых соматосенсорных вызванных потенциалов (ССВП) в группах животных со спонтанным восстановлением и на фоне трансплантации КМ-МСК и ЖТ-МСК. Животные контрольной группы, не получившие трансплантации клеток, в первые сутки после травмы характеризовались увеличением времени латентности и выраженным снижением амплитуды ССВП с минимальной позитивной динамикой восстановления этих параметров к 21 суткам. В группах животных, которым КМ-МСК или ЖТ-МСК вводили на 1-е сутки после повреждения, средние значения амплитуды ССВП достоверно увеличивались к 21-ым суткам по сравнению с контролем. При введении клеток на 7-е сутки возрастание амплитуды ССВП на фоне введения ЖТ-МСК было статистически значимым, тогда как при ведении КМ-МСК было менее выраженным и проявлялось виде тенденции. Показатели латентности ССВП в этих группах достоверно снижались к этому сроку. Таким образом, трансплантация КМ-МСК или ЖТ-МСК крысам в модели очагового повреждения головного мозга сопровождалась более эффективным восстановлением электрофизиологической активности коры головного мозга.

Статья в формате PDF

1324 KB

очаговое повреждение головного мозга

соматосенсорные вызванные потенциалы

мезенхимальные стромальные клетки

костный мозг

жировая ткань

1. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике / В.В. Гнездицкий. – Таганрог: Издательство ТРТУ, 1997. – 252 с.

2. Григорян А.С. Влияние трансплантации мезенхимальных стволовых клеток на развитие посттравматических процессов в головном мозге крыс // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

3. Останин А.А., Петровский Я.Л., Шевела Е.Я., Черных Е.Р. Мультиплексный анализ цитокинов, хемокинов, ростовых факторов, MMP-9 и TIMP-1, продуцируемых мезенхимальными стромальными клетками костного мозга, жировой ткани и плаценты человека // Клеточные технологии в биологии и медицине. – 2011. – № 1. – С. 29–38.

4. Половников Е.В., Ступак В.В., Самохин А.Г., Васильев И.А., Добрякова О.Б., Шевела Е.Я., Черных Е.Р. Влияние мезенхимальных стромальных клеток костного мозга и жировой ткани человека на эффективность восстановления неврологического дефицита в модели черепно-мозговой травмы у крыс. – Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2012. – № 3 (85) часть 2. – 301 с.

5. Патент РФ № 2486602, 27.06.2013.

6. Соколова И.Б. Возможности применения клеточной терапии при лечении ишемического инсульта в эксперименте / И.Б. Соколова, Н.Н. Зинькова, А.А. Билибина, П.В. Кругляков, Е.Г. Гилерович, Д.Г. Полынцев, В.А. Отеллин // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2007. – Т.11, № 4. – С. 54-62.

7. Южаков В.В., Конопляников А.Г., Цыб А.Ф., Рошаль Л.М., Сушкевич Г.Н. и др. Действие аутологичных мезенхимальных стволовых клеток на репаративные процессы в нервной ткани при диффузной травме головного мозга крыс // Тез. докл. Всероссийской и международной научной конференции «Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении», Москва (30–31 мая 2007 г).

8. Borlongan C.V. Central nervous system entry of peripherally injected umbilical cord blood cells is not required for neuroprotection in stroke / C.V. Borlongan, M. Hadman, C.D. Sanberg, P.R. Sanberg  // Stroke. – 2004. – Vol.35. – P. 2385–2389.

9. Chen J. Therapeutic benefit of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats / J. Chen, Y. Li, L. Wang, Z. Zhang, D. Lu, M. Lu, M. Chopp // Stroke. – 2001. – Vol. 32. – P. 1005–1011.

10. Sykova E. Magnetic Resonance Tracking of Transplanted Stem Cells in Rat Brain and Spinal Cord / E. Sykova, P. Jendelova // Ann NY Acad Sci. – 2005. – Vol. 1049. – P.146–160.

Поиск новых подходов к лечению черепно-мозговой травмы является одной из насущных задач современной нейрохирургии. В этом аспекте большой интерес представляют клеточные технологии, среди которых наибольшие перспективы связывают с использованием мезенхимальных стромальных клеток (МСК). В ряде работ была продемонстрирована способность данного типа клеток улучшать неврологическое восстановление в моделях черепно-мозговой травмы у экспериментальных животных [4, 5, 6, 7]. Позитивный эффект МСК связывают с продукцией широкого спектра ростовых и трофических факторов, способных активировать нейрональные предшественники и ангиогенез, стимулировать процессы нейропластичности и ускорять проведение нервных импульсов через синапсы, а также подавлять воспаление и апоптоз нервных клеток в очаге повреждения [2, 8, 9,]. Кроме того, не исключается возможность миграции МСК в ткани поврежденного головного мозга с последующей дифференцировкой в нейрональном направлении [2, 10].

Традиционно в качестве источника МСК используется костный мозг, однако в последнее время большой интерес представляют МСК, полученные из жировой ткани. Сравнительный анализ МСК различного тканевого происхождения свидетельствует о существовании определенных различий в свойствах МСК, выделенных из разных тканей [3]. Подобные данные имеют не только фундаментальное значение, но также важны при выборе оптимального источника МСК для клинического использования. Однако в доступной литературе практически не освещен вопрос о сравнительной эффективности костномозговых МСК и МСК, выделенных из жировой ткани. Проведенные нами ранее исследования показали, что КМ-МСК и ЖТ-МСК оказывали схожий стимулирующий эффект на неврологическое восстановление в модели очагового повреждения головного мозга [4]. При этом оставалось неясным, насколько выявленное улучшение моторных функций связано с нормализацией функциональной (электрофизиологической) активности головного мозга и одинаков ли эффект КМ-МСК и ЖТ-МСК в этом аспекте.

Цель исследования: оценка динамики показателей ССВП в модели очагового повреждения головного мозга на фоне спонтанного восстановления и трансплантации КМ-МСК и ЖТ-МСК.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на крысах линии Вистар (обоего пола; средняя масса 250–270 г.), с соблюдением этических норм, регламентированных приказом МЗ РФ №266 от 19.03.2003 г. Операции по моделированию очаговых повреждений головного мозга проводили в соответствии с патентом [5]. Животные в пред- и послеоперационном периоде содержались в условиях вивария Новосибирского НИИ травматологии и ортопедии. МСК костного мозга и жировой ткани получали согласно описанной ранее методике [3].

В ходе исследования были сформированы 6 групп животных, включая две контрольные и четыре опытные группы. Контрольные группы: 1-я – животные с трепанацией, но без нанесения травмы (n = 3), 2-я – «хирургический контроль» (с нанесением травмы, но без введения клеток; n = 6). Животным опытных групп после формирования очагового повреждения вводили клетки (1x106 на животное; через хвостовую вену): 3-я группа – введение КМ-МСК на 1-е сутки (n = 8), 4-я – введение ЖТ-МСК на 1-е сутки (n = 8), 5-я - введение КМ-МСК на 7-е сутки (n = 8), 6-я - введение ЖТ-МСК на 7-е сутки (n = 8). Для объективной инструментальной оценки функционального состояния мозга при травме одного из полушарий и оценки динамики состояния в ходе лечения с применением каждого из видов клеточной терапии регистрировались корковые соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) на стимуляцию нервов передних конечностей с помощью электромиографа «Нейропак-2» (NIHON KOHDEN Corp., Япония) [1, 9]. Оценка нейрофизиологических показателей включала измерение амплитуды пиков (в мкВ) и латентность (в мс) компонентов ССВП.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0 (StatSoft). Для оценки достоверности различий использовали критерий Манна-Уитни (для сравнения непрерывных переменных). Различия считали достоверными при уровне значимости p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Регистрация ССВП интактного головного мозга крыс (до проведения трепанации) показала, что величина амплитуды ССВП составляла в среднем 13,5 ± 0,81 мкВ, задержка основного негативного компонента – 8,7 ± 0,14 мс. При этом межполушарные различия амплитуд и показателей латентности компонентов ССВП не превышали 10 %.

У животных контрольной группы 1 (с трепанацией) значения амплитуд и латентности компонентов ССВП во все сроки наблюдения не отличались от таковых у интактных животных, как на интактной стороне, так и на стороне трепанации. Эти данные указывают на то, что процедура трепанации не вызывает нарушений электрофизиологической активности головного мозга, по данным ССВП. У животных контрольной группы 2 в первые сутки после травмы регистрировалось снижение величины амплитуды ССВП на стороне повреждения в 2–5 раз. Восстановление данного показателя в динамике было крайне незначительным, и к 21 суткам величина амплитуды составляла лишь 30 % от исходного уровня. Наряду с этим в этой группе отмечалось статистически значимое возрастание латентности компонентов ССВП, которое регистрировалось на всех сроках наблюдения. Выявленные изменения показателей ССВП регистрировались только на стороне повреждения и отсутствовали в интактном полушарии, поэтому в последующих таблицах (начиная с табл. 2) опущены результаты измерения параметров ССВП для интактной стороны и представлены данные только для стороны повреждения.

Анализ влияния клеточной терапии на показатели ССВП у животных с очаговым повреждением головного мозга показал, что введение МСК в первые сутки после травмы сопровождалось достоверным увеличением амплитуды ССВП на всех сроках наблюдения (7-ые, 14-ые и 21-ые сутки). При этом значения амплитуды в каждой точке наблюдения двукратно превышали таковые в контрольной группе 2. Значения другого регистрируемого показателя ССВП – латентности – в первые две недели после введения МСК не отличались от контроля. Однако при регистрации ССВП на 21-ые сутки величина латентного периода у животных, получивших клетки, была значимо более низкой. Сравнительный анализ результатов введения МСК, полученных из костного мозга и жировой ткани, показал, что эффекты КМ- и Ж-МСК, вводимых в первые сутки после травмы, достоверно не различались. Таким образом, введение клеток в раннем посттравматическом периоде сопровождается более быстрым восстановлением электрофизиологических показателей, при этом амплитуда ССВП восстанавливается на 56%, латентность – на 66 % от исходного уровня. Однако полного восстановления электрофизиологической активности головного мозга к 21-ым суткам не происходит.

Библиографическая ссылка