КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ИШЕМИИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ (ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ)

Critical limb ischemia is a syndrome that combines several peripheral artery diseases with different ethiology and pathogenesis but with similar prognosis, high morbidity and mortality. Possibility of surgical and conservative treatment of critical limb ischemia almost completely exhausted. Some hopes have arisen due to progress in cell technology. The article provides a critical analysis of pathogenic prerequisites of stem/progenitor cells for the treatment of patients with a critical limb ischemia in detail the basic results of preclinical and clinical studies on the safety and efficacy of cell technology. Unsolved problems and prospects of practical application are also discussed.Критическая ишемия нижних конечностей — синдром ряда различных по этиологии и патогенезу заболеваний периферических артерий. Критическая ишемия нижних конечностей характеризуется неблагоприятным прогнозом, высоким уровнем инвалидизации и смертности. Возможности хирургической и консервативной терапии критической ишемии нижних конечностей практически полностью исчерпаны. Определенные надежды возникли в связи с достижениями в области клеточных технологий. В статье представлен критический анализ патогенетических предпосылок применения стволовых/прогениторных клеток для лечения пациентов с критической ишемией нижних конечностей, подробно рассмотрены основные результаты доклинических и клинических исследований безопасности и эффективности клеточных технологий, перспективы их практического внедрения в клиническую практику, а также сформулированы нерешенные вопросы.

Phenotypical and Functional Polymorphism of Liver Resident Macrophages

Liver diseases are one of the main causes of mortality. In this regard, the development of new ways of reparative processes stimulation is relevant. Macrophages play a leading role in the regulation of liver homeostasis in physiological conditions and in pathology. In this regard, the development of new liver treatment methods is impossible without taking into account this cell population. Resident macrophages of the liver, Kupffer cells, represent a unique cell population, first of all, due to their development. Most of the liver macrophages belong to the self-sustaining macrophage cell population, whose origin is not bone marrow. In addition, Kupffer cells are involved in such processes as regulation of hepatocyte proliferation and apoptosis, remodeling of the intercellular matrix, lipid metabolism, protective function, etc. Such a broad spectrum of liver macrophage functions indicates their high functional plasticity. The review summarizes recent data on the development, phenotypic and functional plasticity, and participation in the reparative processes of liver macrophages: resident macrophages (Kupffer cells) and bone marrow-derived macrophages

ТКАНЕИНЖЕНЕРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИДИОКСАНОНА И МУЛЬТИПОТЕНТНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК ДЛЯ ПЛАСТИКИ ДЕФЕКТОВ БРЮШНОЙ ПОЛОСТИ И ДНА МАЛОГО ТАЗА

Objective. To study the safety and efficiency of transplantation of the developed tissue-engineered prosthesis based on polydioxanone and cultured multipotent stromal cells (MSC) from the umbilical cord. Material and methods. In vivo biocompatibility of prostheses was evaluated in outbred rats, by modeling a full-layer defect of the anterior abdominal wall, the edges of which was sutured with a polydioxanone prosthesis that was unpopulated and populated by the cultured cells. A prosthesis based on the decellularized dermis (Permacol) was used in the comparison group. The animals were withdrawn from the experiment at 3, 10, 30, 60, and 180 days after surgery. Macroscopic, tensiometric, histomorphometric, and immunohistochemical studies were conducted. Results. The polydioxanone-based prostheses were found to be more effectively integrated and grow their own tissues. The biomechanical properties of tissues in the field of transplantation in the long-term periods did not differ between the groups and the native tissue of the anterior abdominal wall. When a tissue-engineered construct was transplanted, there was a lower inflammatory response due to macrophage M2 polarization, as well as a more pronounced angiogenesis. The transplanted cells did not differentiate into blood vessel cells and were totally eliminated by a recipient’s macrophages. The registered effects appeared to be shown via paracrine mechanisms. Conclusion. The addition of cultured MSCs to the prosthesis could substantially reduce the severity of an inflammatory response to rejection of a foreign body and stimulate angiogenesis and the rate of replacement by the recipient’s own tissues. © 2018, Bionika Media Ltd.. All rights reserved.Цель исследования. Изучение безопасности и эффективности трансплантации разработанного тканеинженерного протеза на основе полидиоксанона и культуры мультипотентных стромальных клеток (МСК) пупочного канатика. Материал и методы. Оценку биосовместимости протезов in vivo проводили на беспородных крысах путем моделирования полнослойного дефекта передней брюшной стенки, к краям которого подшивали полидиоксаноновый протез, незаселенный или заселенный культурой клеток. В качестве группы сравнения использовали протез на основе децеллюляризированной дермы (Permacol). Животных выводили из эксперимента на 3, 10, 30, 60 и 180 сутки после операции. Проводили макроскопическое, тензиометрическое, гисто-морфометрическое, иммуногистохимическое исследования. Результаты. Протезы на основе полидиоксанона более эффективно интегрировались и прорастали собственными тканями. Биомеханические свойства тканей в области трансплантации на отдаленных сроках не отличались между группами и нативной тканью передней брюшной стенки. При трансплантации тканеинженерной конструкции наблюдали меньшую степень выраженности воспалительной реакции за счет поляризации макрофагов в М2-направлении и более выраженный ангиогенез. Трансплантированные клетки не дифференцировались в клетки кровеносных сосудов и тотально элиминировались макрофагами реципиента. По-видимому, регистрируемые эффекты реализовались за счет паракринных механизмов. Заключение. Благодаря добавлению в состав протеза культуры МСК удалось существенно снизить степень выраженности воспалительной реакции отторжения инородного тела, стимулировать ангиогенез и скорость замещения собственными тканями реципиента

Анализ фагоцитарной активности макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера. Журнал анатомии и гистопатологии

The purpose of the study was to compare the phagocytic activity of macrophages of monocytic origin both without activation and under the influence of factors of the M1 and M2 phenotype. Material and methods. Peripheral blood monocytes and Kupper liver cells of male Wistar rats were obtained by gradient centrifugation. The Kupffer cells and rat monocytes were transferred to RPMI growth medium. To activate in the direction of the M1-phenotype, LPS and IFN-γ were introduced into the medium. To activate the M2 phenotype, IL 4, IL10, and IL 13 were added to the medium. The obtained macrophage cultures were stained with antibodies to CD68. To study the phagocytic activity of macrophages, the cells were placed on plates for intravital microscopy and latex beads were added to the culture medium. Results. The macrophage cultures of monocytic origin and Kupffer cells expressed CD68 at a high level, the addition of activation factors did not change the expression of the marker. 1 hour after the addition of latex particles to the culture medium, unactivated monocytic macrophages statistically significantly absorbed particles more than Kupffer cells. Activation by factors of the M1 and M2 phenotype led to an increase in the phagocytic activity of both macrophages of monocytic origin and Kupffer cells. The most activating effect on phagocytic activity was provided by induction factors of the M1 phenotype. Conclusions. For macrophages of monocytic origin and Kupffer cells, a different dynamics of phagocytic activity is characteristic. Monocytic macrophages initially have a more pronounced absorption capacity, which gradually increases during the experiment. For Kupffer cells, a sharp fluctuation of phagocytic activity is characteristic: rapid growth and rapid saturation.Цель исследования - сравнить фагоцитарную способность макрофагов моноцитарного происхождения как без активации, так и в условиях воздействия факторов М1- и М2-фенотипа. Материал и методы. Моноциты периферической крови и клетки Купфера печени самцов крыс Вистар получали методом градиентного центрифугирования. Клетки Купфера и моноциты крысы переносили в ростовую среду RPMI. Для активации в направлении М1-фенотипа в среду вносили липополисахарид (ЛПС) и интерферрон-γ. Для активации М2-фенотипа в среду вносили интерлейкин 4, интерлейкин 10 и интерлейкин 13. Полученные культуры макрофагов окрашивали с помощью антител к CD68. Для изучения фагоцитарной активности макрофагов клетки сажали на чашки для прижизненной микроскопии и в культуральную среду вносили латексные бусины. Результаты. Полученные культуры макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера экспрессировали CD68 на высоком уровне, добавление факторов активации не изменяло выраженность экспрессии маркера. Через 1 час после добавления в культуральную среду латексных частиц неактивированные моноцитарные макрофаги статистически значимо активнее поглощали частицы, чем клетки Купфера. Активация факторами М1- и М2-фенотипа приводила к повышению фагоцитарной активности как макрофагов моноцитарного происхождения, так и клетками Купфера. Наибольшее активирующее влияние на фагоцитарную активность оказывали факторы индукции М1-фенотипа. Выводы. Для макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера характерна разная динамика фагоцитарной активности. Моноцитарные макрофаги изначально обладают более выраженной поглотительной способностью, которая постепенно нарастает во время эксперимента. Для клеток Купфера характерно резкое колебание фагоцитарной активности: быстрое нарастание и быстрое насыщение

Анализ фагоцитарной активности макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера. Журнал анатомии и гистопатологии

The purpose of the study was to compare the phagocytic activity of macrophages of monocytic origin both without activation and under the influence of factors of the M1 and M2 phenotype. Material and methods. Peripheral blood monocytes and Kupper liver cells of male Wistar rats were obtained by gradient centrifugation. The Kupffer cells and rat monocytes were transferred to RPMI growth medium. To activate in the direction of the M1-phenotype, LPS and IFN-γ were introduced into the medium. To activate the M2 phenotype, IL 4, IL10, and IL 13 were added to the medium. The obtained macrophage cultures were stained with antibodies to CD68. To study the phagocytic activity of macrophages, the cells were placed on plates for intravital microscopy and latex beads were added to the culture medium. Results. The macrophage cultures of monocytic origin and Kupffer cells expressed CD68 at a high level, the addition of activation factors did not change the expression of the marker. 1 hour after the addition of latex particles to the culture medium, unactivated monocytic macrophages statistically significantly absorbed particles more than Kupffer cells. Activation by factors of the M1 and M2 phenotype led to an increase in the phagocytic activity of both macrophages of monocytic origin and Kupffer cells. The most activating effect on phagocytic activity was provided by induction factors of the M1 phenotype. Conclusions. For macrophages of monocytic origin and Kupffer cells, a different dynamics of phagocytic activity is characteristic. Monocytic macrophages initially have a more pronounced absorption capacity, which gradually increases during the experiment. For Kupffer cells, a sharp fluctuation of phagocytic activity is characteristic: rapid growth and rapid saturation.Цель исследования - сравнить фагоцитарную способность макрофагов моноцитарного происхождения как без активации, так и в условиях воздействия факторов М1- и М2-фенотипа. Материал и методы. Моноциты периферической крови и клетки Купфера печени самцов крыс Вистар получали методом градиентного центрифугирования. Клетки Купфера и моноциты крысы переносили в ростовую среду RPMI. Для активации в направлении М1-фенотипа в среду вносили липополисахарид (ЛПС) и интерферрон-γ. Для активации М2-фенотипа в среду вносили интерлейкин 4, интерлейкин 10 и интерлейкин 13. Полученные культуры макрофагов окрашивали с помощью антител к CD68. Для изучения фагоцитарной активности макрофагов клетки сажали на чашки для прижизненной микроскопии и в культуральную среду вносили латексные бусины. Результаты. Полученные культуры макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера экспрессировали CD68 на высоком уровне, добавление факторов активации не изменяло выраженность экспрессии маркера. Через 1 час после добавления в культуральную среду латексных частиц неактивированные моноцитарные макрофаги статистически значимо активнее поглощали частицы, чем клетки Купфера. Активация факторами М1- и М2-фенотипа приводила к повышению фагоцитарной активности как макрофагов моноцитарного происхождения, так и клетками Купфера. Наибольшее активирующее влияние на фагоцитарную активность оказывали факторы индукции М1-фенотипа. Выводы. Для макрофагов моноцитарного происхождения и клеток Купфера характерна разная динамика фагоцитарной активности. Моноцитарные макрофаги изначально обладают более выраженной поглотительной способностью, которая постепенно нарастает во время эксперимента. Для клеток Купфера характерно резкое колебание фагоцитарной активности: быстрое нарастание и быстрое насыщение

Expression of Metalloproteinases and Type I and III Collagens during Healing of Excisional Skin Wound on the Abdomen and Back in Rats

The study was carried out using a novel rat model developed in our laboratory, namely16 mm diameter circular excisional wounds were generated on the abdomen which resulted in minimal scarring. Restoration of the skin integrity was completed by day 60 after the wounding surgery. By this time, regenerates on the abdomen were stronger than on the back (at, respectively, 58 and 17.4 % of the tensile strength of the intact skin at corresponding location) and the ratio of type I and type III collagens in regenerates on the abdomen reached the level of intact skin at the same location. On days 3 to 14, the ratio of Mmp9/Timp1 expression levels on the abdomen was higher than on the back. On days 20 and 30, the Mmp9/Timp1 ratio on the abdomen was identical to the level of intact skin, whereas the increased MMPs expression levels on the back were maintained until day 30. It has been shown for the first time that according to functional and molecular characteristics, wound healing on the abdomen of an adult rat is more similar to complete regeneration than scarring repair of the back skin. © 2020, Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature

Dynamics of Expression of Cytokine Genes and Macrophage Content in the Lungs and Kidneys after Subtotal Hepatectomy in Rats

The role of the lungs and kidneys in liver regeneration after subtotal hepatectomy was studied on a rat model. It was found that production of hepatocyte growth factor (HGF) in the lungs and kidneys and expression of cytokine genes Il1b, Il6, Il10, and tnfa significantly increased. Analysis of the dynamics of lung macrophage population showed that accumulation of HGF and the increase in the expression of cytokine genes in the lungs were accompanied by simultaneous increase in the number of CD68+ cells, which attested to the leading role of macrophages in activation of HGF synthesis in the lungs. Macrophage content in the kidneys after subtotal hepatectomy did not increase. © 2018, Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature

Экспрессия металлопротеиназ и коллагенов I и III типов при заживлении кожной раны на животе и спине крыс

The study was carried out using a novel rat model developed in our laboratory, namely16 mm diameter circular excisional wounds were generated on the abdomen which resulted in minimal scarring. Restoration of the skin integrity was completed by day 60 after the wounding surgery. By this time, regenerates on the abdomen were stronger than on the back (at, respectively, 58 % and 17.4 % of the tensile strength of the intact skin at corresponding location) and the ratio of type I and type III collagens in regenerates on the abdomen reached the level of intact skin at the same location. On days 3 to 14, the ratio of Mmp9/Timp1 expression levels on the abdomen was higher than on the back. On days 20 and 30, the Mmp9/Timp1 ratio on the abdomen was identical to the level of intact skin, whereas the increased metalloproteinase expression levels on the back were maintained until day 30. It has been shown for the first time that according to functional and molecular characteristics, wound healing on the abdomen of an adult rat is more similar to complete regeneration than scarring repair of the back skin.Исследование проведено на новой разработанной нами модели заживления кожи после эксцизионной раны диаметром 16 мм на животе крысы с образованием минимального рубца в сравнении с общеизвестной моделью раны на спине. Показано восстановление прочностных характеристик кожи к 60-м суткам после повреждения: на животе регенерат прочнее (58% прочности на разрыв от интактного контроля), чем на спине (17.4% от контроля), а соотношение коллагена I и коллагена III на животе достигает уровня в интактной коже. При этом с 3-х по 14-е сутки соотношение уровней экспрессии Mmp9 / Timp1 в коже живота было выше, чем после аналогичной травмы кожи спины, на 20-е и 30-е сутки уже не отличалось от интактной кожи, в то время как в ране спины вплоть до 30-х суток наблюдали повышенный уровень экспрессии металлопротеиназ. Показано, что заживление раны на животе взрослой крысы по функциональным и молекулярным характеристикам ближе к полноценной регенерации, чем рубцовая репарация кожи спины