Вплив трансплантації мезенхімальних стромальних клітин на обмін монооксиду азоту в соматосенсорній корі щурів при ішемії-реперфузії

  • Отримано 17.09.2024
  • Доопрацьовано 03.02.2025
  • Прийнято 27.05.2025
  • 750 Переглядів
  • Взято з Т. 11, № 1, 2025
  • Сторінки 78-84

Однією з причин інсульту є гостре порушення мозкового кровообігу, яке починається з утворення гострого дефіциту енергії нейронів, активації «ішемічного каскаду» та нітрозативного стресу. Реактивні форми азоту, зокрема оксид азоту та пероксинітрит, відіграють центральну роль у пошкодженні тканин. Пошук нових терапевтичних стратегій для боротьби з цими процесами залишається актуальним. Метою цього дослідження було оцінити вплив трансплантації мезенхімальних стромальних клітин різного походження, їх лізатів та цитиколіну на метаболізм оксиду азоту в соматосенсорній корі очей за допомогою моделі ішемії-реперфузії. Експериментальна модель була створена з використанням 126 щурів, яким проводилась двостороння 20-хвилинна оклюзія внутрішніх сонних артерій з подальшою реперфузією. Тварин було розділено на групи відповідно до введених речовин: мезенхімальні стромальні клітини, отримані з Вартонових драглів пуповини людини, жирової тканини людини та щура, ембріональні фібробласти щура, лізат мезенхімальних стромальних клітин Вартонових драглів, цитиколін. На 7-й і 14-й день після лікування було проаналізовано показники метаболізму оксиду азоту в соматосенсорній корі головного мозку після ішемії-реперфузії. Результати продемонстрували, що трансплантація мезенхімальних стромальних клітин з Вартонових драглі людської пуповини та фетальних фібробластів щурів, а також введення цитиколіну значно змінили загальну активність оксиду азоту синтетази протягом спостережуваних періодів. Було виявлено, що мезенхімальні стромальні клітини, отримані з Вартонових драглів людини, особливо в поєднанні з цитиколіном, зменшували нітрозативний стрес. Таким чином, модель ішемії-реперфузії викликала дисбаланс у функціонуванні системи оксиду азоту. Найбільший захисний ефект спостерігався при трансплантації мезенхімальних стромальних клітин з Вартонових драглів з пуповини людини, які ефективно захищали нейрони від нітрозативного стресу, подібно до цитиколіну.

церебральна ішемія; Вартонові драглі; лізат; цитиколін; NO-синтаза

https://doi.org/10.63341/ijmmr/1.2025.78
  1. Chavda V, Chaurasia B, Garg K, Deora H, Umana GE, Palmisciano P, et al. Molecular mechanisms of oxidative stress in stroke and cancer. Brain Disord. 2022;5:100029. DOI: 10.1016/j.dscb.2021.100029
  2. Arfin S, Jha NK, Jha SK, Kesari KK, Ruokolainen J, Roychoudhury S, et al. Oxidative stress in cancer cell metabolism. Antioxidants. 2021;10(5):642. DOI: 10.3390/antiox10050642
  3. García-Sánchez A, Miranda-Díaz AG, Cardona-Muñoz EG. The role of oxidative stress in physiopathology and pharmacological treatment with pro- and antioxidant properties in chronic diseases. Oxid Med Cell Longev. 2020;2020:2082145. DOI: 10.1155/2020/2082145
  4. Wu L, Xiong X, Wu X, Ye Y, Jian Z, Zhi Z, et al. Targeting oxidative stress and inflammation to prevent ischemia-reperfusion injury. Front Mol Neurosci. 2020;13:28. DOI: 10.3389/fnmol.2020.00028
  5.  Piacenza L, Zeida A, Trujillo M, Radi R. The superoxide radical switch in the biology of nitric oxide and peroxynitrite. Physiol Rev. 2022;102(4):1881–906. DOI: 10.1152/physrev.00005.2022
  6. Li C, Sun T, Jiang C. Recent advances in nanomedicines for the treatment of ischemic stroke. Acta Pharm Sin B. 2021;11(7):1767–88. DOI: 10.1016/j.apsb.2020.11.019
  7. Shehjar F, Maktabi B, Rahman ZA, Bahader GA, James AW, Naqvi A, et al. Stroke: Molecular mechanisms and therapies: Update on recent developments. Neurochem Int. 2023;162:105458. DOI: 10.1016/j.neuint.2022.105458
  8. Li T, Zhu GH. Research progress of stem cell therapy for ischemic stroke. Ibrain. 2021;7(3):245–56. DOI: 10.1002/j.2769-2795.2021.tb00088.x
  9. Chan MKS, Nalapko Y. Ageing brain and neurodegeneration: Preventive and regenerative medicine. In: Trukhanov A, Chan MKS, editors. Handbook of anti-aging medicine. London: European Wellness Academy; 2023. P. 329–63.
  10. Li W, Shi L, Hu B, Hong Y, Zhang H, Li X, et al. Mesenchymal stem cell-based therapy for stroke: Current understanding and challenges. Front Cell Neurosci. 2021;15:628940. DOI: 10.3389/fncel.2021.628940
  11. 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
  12. Wu X, Jiang J, Gu Z, Zhang J, Chen Y, Liu X. Mesenchymal stromal cell therapies: Immunomodulatory properties and clinical progress. Stem Cell Res Ther. 2020;11(1):345. DOI: 10.1186/s13287-020-01855-9
  13. Konovalov S, Moroz V, Yoltukhivskyi M, Gadzhula N, Deryabina O, Kordium V. Comparative effects of mesenchymal stromal cells of various origins and sources on biochemical parameters in the hippocampus of rats during cerebral ischemia-reperfusion. Cell Organ Transpl. 2024;12(2):118–25. DOI: 10.22494/cot.v12i2.169
  14. Konovalov S, Moroz V, Yoltukhivskyi M, Gadzhula N, Stelmashchuk A. The influence of mesenchymal stromal cells of different genesis on energy metabolism in the rat somatosensory cortex during ischemia-reperfusion. East Ukr Med J. 2024;12(3):642–50. DOI: 10.21272/eumj.2024;12(3):642-650
  15. European Council. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes [Internet]. 1986 March 18 [cited 2024 September 10]. Available from: https://rm.coe.int/168007a67b
  16. Law of Ukraine No. 3447-IV. On the Protection of Animals from Cruelty [Internet]. 2006 February 21 [cited 2024 September 10]. Available from: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3447-15#Text
  17. Chen Y, Peng D, Li J, Zhang L, Chen J, Wang L, et al. 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
  18. Hula NM, Kosiakova HV, Berdyschev AH. (2007). The effects of n-stearoylethanolamine on the NO-synthase pathway of NO generation in the aorta and heart of streptozotocin-induced diabetic rats. Ukr Bioch J. 2007;79(5):153–8.
  19. Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem. 1951;193(1):265–75. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)52451-6
  20. Yatsenko K, Lushnikova I, Ustymenko A, Patseva M, Govbakh I, Kyryk V, et al. Adipose-derived stem cells reduce lipopolysaccharide-induced myelin degradation and neuroinflammatory responses of glial cells in mice. J Pers Med. 2020;10(3):66. DOI: 10.3390/jpm10030066
  21. Liu Q, Sorooshyari SK. Quantitative and correlational analysis of brain and spleen immune cellular responses following cerebral ischemia. Front Immunol. 2021;12:617032. DOI: 10.3389/fimmu.2021.617032
  22. Lapi D, Vagnani S, Sapio D, Mastantuono T, Boscia F, Pignataro G, et al. Effects of bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs) on rat pial microvascular remodeling after transient middle cerebral artery occlusion. Front Cell Neurosci. 2015;9:329. DOI: 10.3389/fncel.2015.00329
  23. Wang SS, Jia J, Wang Z. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles suppresses iNOS expression and ameliorates neural impairment in Alzheimer’s disease mice. J Alzheimers Dis. 2017;61(3):1005–13. DOI: 10.3233/JAD-170848
  24. Soria B, Martin-Montalvo A, Aguilera Y, Mellado-Damas N, López-Beas J, Herrera-Herrera I, et al. Human mesenchymal stem cells prevent neurological complications of radiotherapy. Front Cell Neurosci. 2019;13:204. DOI: 10.3389/fncel.2019.00204
  25. Li Y, Dong Y, Ran Y, Zhang Y, Wu B, Xie J, et al. Three-dimensional cultured mesenchymal stem cells enhance repair of ischemic stroke through inhibition of microglia. Stem Cell Res Ther. 2021;12(1):358. DOI: 10.1186/s13287-021-02416-4
  26. Wang Y, Jiang J, Fu X, Zhang J, Song J, Wang Y, et al. Fe3O4@polydopamine nanoparticle-loaded human umbilical cord mesenchymal stem cells improve the cognitive function in Alzheimer’s disease mice by promoting hippocampal neurogenesis. Nanomedicine. 2022;40:102507. DOI: 10.1016/j.nano.2021.102507