Application of cells of cord blood and umbilical cord: achievements, challenges and perspectives

This review focuses on the biological aspects of the use of cord blood as a valuable source of cells. The distinctive features of hematopoietic stem cells, cells of the immune system, mesenchymal stem cells are described. The analysis of the results of clinical research and development of therapeutic approaches using cord blood cells and umbilical cord for the treatment of various diseases has been carried out.Currently, the target area of cord blood research is hematopoietic stem cell transplantation, as well as cellular immunotherapy of tumor diseases, treatment of neurological diseases and regenerative medicine

CLINICAL AND IMMUNOHISTOCHEMICAL STUDIES IN THE DIAGNOSIS OF UNDIFFERENTIATED CONNECTIVE TISSUE DYSPLASIA IN PATIENTS WITH CHOLELITHIASIS

There were examined 132 patients in the age of 29-77 years old. Morphological features of abnormal shape or position of gallbladder were detected at 26.9% of patients with undifferentiated connective tissue dysplasia, and this may contribute to the formation of gallstones

Comparative analysis of local stimulation methods of reparative osteogenesis

Objective To determine the ratio of the main growth factors when using various methods of local stimulation of reparative osteogenesis.Material and methods The study consisted of two parts: in the first part a comparative analysis of the content of growth factors by ELISA was carried out (PDGF – platelet derived growth factor, TGF – transforming growth factor, VEGF – vascular endothelial growth factor, IGF – insulin-like growth factor, BMP6 and BMP7 – morphogenetic proteins 6 and 7), capable of stimulating reparative osteogenesis in blood plasma, plateletrich plasma, red bone marrow and bone autoregenerate. The second part presented the results of approbation of the autoregenerate obtained according to the original method in the framework of an acute experiment on animals.Results The most important cytokines affecting the process of reparative osteogenesis are fibroblast growth factor – FGF1 and bone morphogenetic protein 7 – BMP7. Based on the results of a comparative enzymelinked immunosorbent assay, it has been established that the autoregenerate, obtained by the original method, and a bone marrow aspirate concentrate have the highest osteogenic potential.Conclusion Autoregenerate is an effective and promising means of local stimulation of reparative osteogenesis, and its transplantation is a simple and highly effective procedure

Comparative evaluation of chitosan-based multifunctional wound dressings: a multistage randomised controlled experimental trial

Background. Wounds of various aetiology are among the most frequent traumatic injuries. A prospective route to improve treatment of this nosology is the development of novel or advancement of the already on-stage dressing materials.Objectives. A comparative experimental assay of novel chitosan-based wound dressings in the healing of soft tissue wounds of different genesis using ultrasound to control biodegradation of the developed dosage form.Methods. Soft tissue wounds were modelled in experimental animals, conventional and lineage male rats, 275 (± 25) g body weight, and male rabbits, 2,900 (± 150) g weight, using a proprietary methodology (Patent on invention RU No. 2703709 dated 23 August, 2018).Two wound dressing samples selected as most promising and applicable in large-volume soft tissue aseptic wounds were tested in the final step of experiment. Ultrasound imaging of the model wound area during the sample material biodegradation was used to control the wound process in more detail. At all steps of experiment, animal models were handled in compliance with GOST 33044-2014 “Principles of Good Laboratory Practice”.Histomorphological assays were carried out with common protocols. Variation statistics was used for the data analysis, including the mean (M) and standard mean error (± m) estimation. The level of statistical significance was p < 0.05.Results. The animal assays and comprehensive evaluation of the obtained data revealed a high healing efficacy of chitosan-based wound coatings. The analyses of wound dressing samples have confirmed their predesigned properties: scaffold stability, capillarity, biodegradability and matrix capacities for the carried drug delivery.Additionally, ultrasound was proved effective to estimate dynamics of the coated wound healing and biopolymer biodegradation processes.Conclusion. The developed chitosan-based wound dressings exhibited efficacy in an experimental model of the soft tissues wound process.The use of ultrasound to study dynamics of the wound process and coating biodegradation provided an adequate congruence between the imaging and tissue histomorphology data, as well as the structure and properties of coating material

Морфологический анализ местной тканевой реакции на подкожную имплантацию фрагментов ацеллюлярного дермального матрикса

Acellular dermal matrices (ADMs) are gaining popularity as surgical materials for operations on the pelvic organs, as well as in burn therapy and plastic surgery. Evaluation of the biocompatibility of surgical materials is an important and necessary step in the development of new ADMs.The aim of the study was to compare the results of subcutaneous implantation of ADM and native porcine skin in rats.Materials and methods. To obtain ADMs, detergent – enzymatic decellularization was used. On days 7, 14, 21, and 60 after the implantation of ADMs (the experimental group) and native porcine skin (the control group), the animals were removed from the experiment. The histologic sections were stained with hematoxylin – eosin and Masson’s trichrome stain, then an immunohistochemical reaction with antibodies to CD3 and CD68 was performed. Computer morphometry was carried out using the ImageJ software.Results. On day 7 after the implantation, moderate sterile inflammation in the experimental group and pronounced sterile inflammation with eosinophil infiltration in the control group were observed. On day 14 of the experiment, the samples from the experimental group were characterized by a relatively low content of macrophages and T-lymphocytes with insignificant edema and no signs of ADM biodegradation. The control group showed pronounced inflammation, a large number of infiltrating macrophages and T lymphocytes, as well as fragmentation of collagen fibers. On day 21 of the experiment, a thin capsule was formed around ADM, there was a small number of infiltrating T lymphocytes and macrophages, the collagen fibers of the implant were intact. In the samples of the control group, there was pronounced inflammation with the presence of a significant number of lymphocytes and macrophages, as well as fragmentation and vascularization of the implant. On day 60 of the experiment, no inflammatory response was observed around ADM, biodegradation was minimal, and a dense fibrous capsule was formed around the fragment of the native porcine skin.Conclusion. The experimental ADM has low immunogenicity and a low degree of biodegradation, which makes it possible to use it for further research to create efficient surgical material that is safe for use in clinical practice.Ацеллюлярные дермальные матриксы (АДМ) набирают большую популярность в качестве хирургических материалов при операциях на органах малого таза, в ожоговой терапии и пластической хирургии. Проверка биосовместимости материалов является важным и необходимым этапом при разработке новых АДМ.Цель исследования – провести сравнительный анализ результатов подкожной имплантации крысам АДМ и нативной дермы свиньи. Материалы и методы. Для получения АДМ использовали детергентно-энзиматический метод децеллюляризации. Через 7, 14, 21, 60 сут после имплантации АДМ (экспериментальная группа) и нативной дермы свиньи (контрольная группа) животных выводили из эксперимента. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, трихромом по Массону, выполняли иммуногистохимическую реакцию с антителами к CD3 и CD68. Компьютерную морфометрию проводили с помощью программы ImageJ.Результаты. На 7-е сут в экспериментальной группе отмечалось умеренное асептическое воспаление, в контрольной группе – выраженное асептическое воспаление с эозинофилами в инфильтрате. На 14-е сут в экспериментальной группе показано относительно низкое содержание макрофагов и Т-лимфоцитов с незначительным отеком, без биодеградации АДМ. В контрольной группе выявлено выраженное воспаление, инфильтрация большим количеством макрофагов и Т-лимфоцитов, а также фрагментация коллагеновых волокон. На 21-е сут вокруг АДМ сформировалась тонкая капсула, в инфильтрате малое количество Т-лимфоцитов и макрофагов, коллагеновые волокна имплантата были интактны. В образцах контрольной группы – выраженное воспаление с присутствием значительного количества лимфоцитов и макрофагов, фрагментация и васкуляризация имплантата. На 60-е сут вокруг АДМ воспалительной реакции не наблюдалось, биодеградация была минимальной, вокруг фрагмента нативной дермы свиньи сформировалась плотная фиброзная капсула.Заключение. Разработанный АДМ обладает низкой иммуногенностью и малой степенью биодеградации. Это позволяет использовать данную конструкцию для дальнейших исследований по созданию полноценного хирургического материала, безопасного для применения в клинической практике

Influence of TES-therapy on the character of stress-induced expression of C-FOS in the paraventricular nucleus of the hypothalamus

In this study, the ability of transcranial electrostimulation (TES-therapy) to inhibit the hyperactivation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis (reflected in the change in the character of c-fcs expression by neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus) under conditions of combined stress and orthostatic test was evaluated. The experimental animals were divided into two groups: subjected to stress (comparison group, n = 20) and subjected to stress under TES-therapy (main group, n = 20). The results of the study indicate that TES-therapy favorably affects the psychophysical characteristics of rats and negatively modulates the function of the HPA axis, which allows us to conclude that this technique is an effective approach to the treatment of stress-related disorders.В настоящем исследовании оценивалась способность транскраниальной электростимуляции (ТЭС-терапии) предотвращатъ гиперактивацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) оси (отражающуюся в изменении характера экспрессии c-fos нейронами паравентрикулярного ядра гипоталамуса) в условиях комбинированного стресса, в качестве модели которого использовались тест вынужденного плавания и ортостатический тест. С этой целью экспериментальные животные были разделены на две группы: подвергавшиеся стрессу (группа сравнения, п=20) и повергавшиеся стрессу и получавшие ТЭС-терапию (основная группа, п=20). Результаты исследования указывают на то, что ТЭС-терапия благоприятно воздействует на психофизические показатели крыс и отрицательно модулирует функцию ГГН оси. Это позволяет заключить, что данная методика является эффективным подходом к лечению ассоциированных со стрессом расстройств

Механизмы ангиогенеза при трансплантации тканеинженерных конструкций

There is a number of problems regarding bioengineered structures creation that require further study in the fi eld of regenerative medicine. One of the critical tasks that require solution is the fact that tissue engineered constructions, as a rule, are large, which signifi cantly limits the possibility of diffusion of nutrients and oxygen in them. Thus, the key task of fundamental medicine is to fi nd a technology for restoring the perfusion of the structures created. The article presents a modern overview of the mechanisms of angiogenesis and possible ways of its stimulation during transplantation of tissue engineered constructions.В области регенеративной медицины при создании биоинженерных конструкций имеется ряд проблем, нуждающихся в дальнейшем изучении. Одной из актуальных задач, требующих решения, является тот факт, что тканеинженерные конструкции, как правило, имеют большие размеры, что значительно ограничивает возможность диффузии в них питательных веществ и кислорода. Таким образом, ключевая задача фундаментальной медицины заключается в поиске технологии восстановления перфузии создаваемых конструкций. В статье представлен современный обзор механизмов ангиогенеза и возможных путей его стимуляции при трансплантации тканеинженерных конструкций

ОПЫТ ПЕРФУЗИОННОЙ РЕЦЕЛЛЮЛЯРИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО КАРКАСА ЛЕГКИХ КРЫСЫ

Aim. The main aim of our research is to evaluate the process of rat lung decellularization and recellularization as the initial step of tissue-engineered organs creation.Materials and methods. Rat lung decellularization was performed by perfusion with detergents and enzymes with concomitant atmospheric air ventilation through the trachea. The quality of decellularization was analyzed with routine histological and immunohistochemical staining techniques, DNA content was determined quantitatively by spectrophotometer. For static and whole organ reseeding as a model of cells’ behavior mesenchymal multipotent stromal cells were used. Recellularization was followed by assessment of the cellular metabolic activity by colorimetric method; cell viability was analyzed by calcein and ethidium homodimer staining. Matrix qualitative evaluation after recellularization was performed using immunohistochemical staining methods.Results. 92% of allogeneic DNA was eliminated after decellularization. Histological staining revealed no residual cells and cell nuclei; preservation of the fibers of extracellular matrix was confirmed by immunohistochemical staining for laminin, elastin, fibronectin, collagen types I and IV before and after decellularization. The scaffold does not exhibit toxic properties after reseeding; cell viability and metabolic activity were proved after cultivation.Conclusion. The experience of rat lung decellularization and recellularization can be the prospective basis for protocols of organ recellularization and tissue engineered lungs creation.Цель исследования – оценить перспективы использования процессов децеллюляризации и рецеллюляризации легких крысы как начального этапа создания тканеинженерных конструкций.Материалы и методы. Децеллюляризацию легких крысы выполняли перфузионным детергент-энзиматическим методом при сопутствующей вентиляции трахеи атмосферным воздухом. Качество проведенной децеллюляризации оценивали с использованием рутинных гистологических и иммуногистохимических методов исследования, количественное содержание ДНК определяли спектрофотометрически. Для статической рецеллюляризации и перфузионной рецеллюляризации целого органа в качестве модели для изучения поведения клеток на каркасе использовали мезенхимальные мультипотентные стромальные клетки с последующей оценкой метаболической активности клеток колориметрическим методом и их жизнеспособности – путем окрашивания кальцеином и гомодимером этидия. Для качественной оценки матрикса легких после рецеллюляризации использовали иммуногистохимический анализ.Результаты. 92% аллогенной ДНК удалено при проведении децеллюляризации. Гистологическое окрашивание не выявило остаточных клеток и клеточных ядер при сохранности волокон внеклеточного матрикса, что подтверждалось иммуногистохимической реакцией матрикса с антителами к ламинину, эластину, фибронектину, коллагенам I и IV типов до и после проведения децеллюляризации. Каркас при заселении клетками не проявляет токсических свойств, поддерживает жизнеспособность и метаболическую активность клеток.Заключение. Полученный опыт децеллюляризации и рецеллюляризации легких крысы является перспективной основой для разработки протоколов создания тканеинженерных легких

Возможности клеточной терапии в торакальной хирургии

Introduction. Bronchial fistula often occurs after lung surgery. This is an extremely severe complication with high mortality. Despite the variety methods for the treatment of bronchial fistula, the results are not always effective. In our paper, we presented a method of preventing the development of bronchial fistula based on the cell therapy. The objective of the study was to evaluate the effects of the cell therapy on the regeneration of damaged bronchial tissue in an experiment on non-human primates. Methods and materials. The study was performed on 6 non-human primates. Laboratory animals were divided into 2 groups: experimental and control. The left pneumonectomy with the formation of a stump of the main bronchus was done in each primate. In the experimental group, a regenerative product was introduced into the stump; in the control group, 0.9 % NaCl solution was used. The regenerative product consisted of autologous platelet-rich plasma activated by thermal lysis and the suspension of the xenogeneic fibroblast’s culture. The primates were observed for 7, 14 and 21 days, the peripheral blood was taken to study the dynamics of biologically active substances. A histological examination of the autopsy material was performed at the end of the follow-up time. Results. On the early postoperative period, a typical inflammatory reaction was observed and resulted by the intraoperative tissue damage. Then the morphological changes were different in both group. The inflammatory were mild, the restoration of the natural function of the mucous membrane and the formation of scar tissue were earlier in the experimental group than in the control group. An analysis of the dynamics of plasma mediators in the postoperative period revealed an earlier dominance of regenerative processes in the experimental group. Conclusion. The results of the study showed that the cell therapy stimulates the tissue regeneration, thereby preventing the failure of the bronchial stump suture.Введение. Бронхиальные свищи чаще всего возникают после оперативного вмешательства на легких и являются крайне тяжелым осложнением с высокой смертностью. Способы лечения бронхиальных свищей, несмотря на их разнообразие, не всегда являются эффективными. В работе представлен способ профилактики развития бронхиальных свищей, основанный на клеточной терапии. Цель – оценить влияние клеточной терапии на регенерацию поврежденной ткани бронха в эксперименте на нечеловекообразных приматах. Методы и материалы. Исследование было выполнено на 6 особях нечеловекообразных приматов. Лабораторные животные были разделены на 2 группы: опытная и контрольная. Каждому примату была выполнена левая пневмонэктомия с формированием культи главного бронха. В опытной группе в зону культи был введен регенеративный продукт, в контрольной группе – 0,9 % раствор NaCl. Регенеративный продукт состоял из аутологичной плазмы, обогащенной тромбоцитами, активированной температурным лизисом, и культуры ксеногенных фибробластов. Период наблюдения за приматами составил 7, 14 и 21 суток, в течение которого забирали периферическую кровь для изучения динамики биологически активных веществ. По окончании периода наблюдения было проведено гистологическое исследование аутопсийного материала. Результаты. В первые сутки в обеих группах наблюдалась типичная воспалительная реакция, связанная с интраоперационным повреждением тканей, но в дальнейшем морфологические изменения в обеих группах были различными. В опытной группе воспалительные явления были слабо выражены, восстановление непрерывности слизистой оболочки и формирование рубцовой ткани начинало происходить раньше, чем в группе контроля. Анализ динамики плазменных медиаторов в послеоперационном периоде выявил более раннее доминирование репаративных процессов в опытной группе. Заключение. Результаты исследования показали, что клеточная терапия способствует ускорению процессов регенерации тканей, тем самым предотвращая несостоятельность шва культи бронха