Morphological peculiarites and functional activity of adipose-derived mesenchimal stem cells during in vitro cultivation conditions

The studies were conducted on 2-3-months-old males of C57BL/6 mice weighing 20–24 g. Obtaining and cultivating of adipose-derived mesenchimal stem cells (AD MSCs) were carried out in a sterile laminar box with compliance of conditions of asepsis and antiseptics. AD MSCs of the 2, 4, 7 and 12 passages were analyzed. Morphometric analysis was performed using a light microscopy. Morphometric parameters such as cell and nucleus area or nuclear-cytoplasmic ratio (NCR) were calculated using the Axiovision light microscope (Carl Zeiss, Germany) and ImageJ 1.45 software. Trypan blue dye used for investigation of the viability of MSC. The morphological characteristics of mesenchymal stem cells from adipose tissue during the process of cultivation changes: at the first passages of cultivation, the cells are spindle-shaped with two, at least three, long long cytoplasmic processes, located bipolar. Near the nucleus the Golgi complex is clearly visible – a sign of active cells. At later passages cells have a small cytoplasmic processes and the bipolar arrangement of processes changes by stellar arrangement. Golgi complex is also clearly visualized. The indicator of the nuclear-cytoplasmic ratio in MSC from adipose tissue is significantly reduced at 7 passage to 0.2189 ± 0.0122 (P < 0.01), and at 12 passage to 0.1111 ± 0.0086 (P < 0.001) compared to the 2 passage. The coefficient of proliferation of MSC from adipose tissue is significantly reduced at 12th passage. The viability of mesenchymal stem cells from adipose tissue with an increasing of a number of passages significantly reduces and at the 12th passage of cultivation reaches 84,67 ± 1,36* (P < 0.05). The content of apoptotic cells that exhibited sensitivity to serum-free significantly increased at 7 and 12 passages and was respectively 21.33 ± 1.36 (P < 0.05) and 23.67 ± 0.97% (P < 0.05)

МАКРОСКОПІЧНІ ЗМІНИ В ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УШКОДЖЕНІЙ ВЕЛИКОГОМІЛКОВІЙ КІСТЦІ КРОЛІВ ЗА ВВЕДЕННЯ АЛОГЕННИХ МЕЗЕНХІМАЛЬНИХ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН РІЗНИМИ СПОСОБАМИ

The article presents the results of studying macroscopic changes in the tibia of rabbits during experimental mechanical damage after leading allogeneic mesenchymal stem cells to the jugular vein and directly to the site of bone damage. Bone damage was modeled on 3-month-old chinchilla rabbits in the middle third of the tibial shaft. Macroscopic studies of the process of restoration of the tibial defect were carried out on 3, 7, 14, 21, 28 and 42 days. Our macroscopic studies of the healing of a tibial defect indicate a difference in the regeneration processes in rabbits of the control group and experimental groups after the use of allogeneic mesenchymal stem cells. It was found that the introduction of allogeneic mesenchymal stem cells, regeneration processes are faster for 3 days in the area of damage, there are no blood clots, and in the subsequent phases of regenerative osteogenesis, the reaction of adjacent soft tissues, the formation of bone corns and its reduction in volume, accelerated. Almost complete restoration of the defect due to the introduction of allogeneic mesenchymal stem cells occurs on the 28 day. While in the control group of animals, it ends only at 42 days. In addition, it was found that the introduction of allogeneic mesenchymal stem cells directly to the site of injury regeneration processes in the area of the created bone defect are more intensively expressed in the first and subsequent phases of regeneration than in animals after the use of allogeneic mesenchymal stem cells intravenously. The obtained data can be used to restore damaged bone tissue using stem cells, as well as for further experimental studies.У статті наведені результати з вивчення макроскопічних змін в великогомілковій кістці кролів за експериментального механічного ушкодження після ведення алогенних мезенхімальні стовбурових клітин у яремну вену і безпосередньо в місце ушкодження кісткової тканини. Ушкодження кісткової тканини моделювали на кролях 3-місячного віку породи шиншила, в середній третині діафізу великогомілкової кістки. Макроскопічні дослідження процесу відновлення дефекту великогомілкової кістки проводилися на 3, 7, 14, 21, 28 і 42 доби. Проведені нами макроскопічні дослідження загоювання дефекту великогомілкової кістки свідчать про відмінність процесів регенерації у кролів контрольної групи і дослідних груп після застосування їм алогенних мезенхімальних стовбурових клітин. Встановлено, що за введення алогенних мезенхімальних стовбурових клітин, процеси регенерації проходять швидше вже на 3 добу в зоні ушкодження відмічається відсутні згустки крові, а в наступні фази регенеративного остеогенезу реакції прилеглих м’яких тканин, утворення кісткового мозоля і зменшення його в об’ємі прискорені. Практично повне відновлення дефекту за введення алогенних мезенхімальних стовбурових клітин відбувається на 28 добу. В той час, як у тварин контрольної групи воно завершується лише на 42 добу. Крім того встановлено що за введення алогенних мезенхімальних стовбурових клітин безпосередньо в місце ушкодження процеси регенерації в ділянці створеного дефекту кістки більш інтенсивно виражені в першу та подальші фази регенерації, ніж у тварин після застосування алогенних мезенхімальних стовбурових клітин внутрішньовенно. Отримані дані можуть бути використані для відновлення ушкодженої кісткової тканини з використанням стовбурових клітин, а також для подальших експериментальних досліджень

ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ МЕЗЕНХІМАЛЬНИХ СТОВБУРОВИХ КЛІТИН ЗА УВЕЇТУ В СОБАК, В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД СПОСОБУ ЇХ ВВЕДЕННЯ

The article highlights the results of studies on spontaneous clinical cases of bacterial uveitis in dogs, using a slit lamp, sonographic and visual research methods, and after the introduction of mesenchymal stem cells in various ways. These research results make it possible to analyze and further study the effect of mesenchymal stem cells, when administered in various ways in total uveitis, and determine the most effective method in clinical cases in dogs. Chronic total uveitis is an extremely severe late complication of ophthalmic surgery, and leads to slow functional and anatomical death of the eye. The use of antibacterial drugs for the Prevention of infectious complications often smooths out the clinical picture of progressive intraocular inflammation, contributing to an increase in its latent period. All this with particular relevance indicates the need for research as early as possible, and the specifics of the use of stem cells in eye diseases in dogs. Our research on the restoration of eye tissues depends on many factors, on the balance between inflammatory mediators and their antagonists, which activate the synthesis of anti-inflammatory mediators. Also, it depends on the number of mesenchymal stem cells that act as a regulator of proliferation in damaged eye tissues and cause cyto-differentiation during cell regeneration and enhance their own antioxidant properties. It was found that microbial contamination significantly deepens the consequences of damage to tissues and structures of the eye, which lead to acidosis of tissues, changes microcirculation and exit and destruction of cell membranes and prolongation of the inflammatory phase, namely, it determines the course and results of the reparative process. At the same time, we can talk not only about the recovery function of damaged tissue structures with the help of mesenchymal stem cells, but also the effect on the intensity of the inflammatory process, which significantly reduces the time of repair of eye tissues at the level of cells and tissues. The data obtained can be used for new modern methods of treating many pathologies associated with eye tissue damage and the use of mesenchymal stem cells in reparative ophthalmology.У статті висвітлено результати досліджень на спонтанних клінічних випадках бактеріального увеїту у собак, за допомогою щілинної лампи, сонографічних та візуальних методів дослідження та після введення мезенхімальних стовбурових клітин різними способами. Ці результати досліджень дають можливість аналізувати та в подальшому вивчати вплив мезенхімальних стовбурових клітин, при введенні різними способами при тотальних увеїтах, та визначити найефективніший метод при клінічних випадках у собак. Хронічний тотальний увеїт є вкрай важким пізнім ускладненням офтальмохірургії, і призводить до повільної функціональної і анатомічної загибелі ока. Використання антибактеріальних препаратів для профілактики інфекційних ускладнень часто згладжує клінічну картину прогресуючого внутрішньо очного запалення, сприяючи збільшенню його латентного періоду. Все це з особливою актуальністю вказує на необхідність дослідження в максимально ранніх термінах, і специфіку використання стовбурових клітин при захворюваннях очей у собак. Проведені нами дослідження, з відновлення тканин ока, залежать від багатьох факторів – від балансу між медіаторами запалення і їх антагоністами, які активують синтез протизапальних медіаторів. Також від кількості введених мезенхімальних стовбурових клітин, які діють як регулятор проліферації в пошкоджені тканини ока і викликають цитодиференціацію в процесі регенерації клітин та підсилюють власні антиоксидантні властивості. Встановлено, що мікробна контамінація значно поглиблює наслідки пошкодження тканин і структур ока, які призводять до ацидозу тканин, що змінює мікроциркуляцію та вихід і руйнування клітинних мембран і затягування фази запалення, а саме вона визначає перебіг та результати репаративного процесу. В той час, можна говорити не тільки про відновлювальну функцію ушкоджених тканинних структур за допомогою мезенхімальних стовбурових клітин, але й про вплив на інтенсивність запального процесу, що значно зменшує терміни репарації тканин ока на рівні клітин і тканин. Отримані дані можуть бути використані для нових сучасних методів лікування багатьох патологій, пов’язаних з ушкодженнями тканин ока та застосування мезенхімальних стовбурових клітин у репаративній офтальмології