CC BY
1
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2024 - Vol. 31, № 3 - P. 71-74
Раздел II
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ Section II
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
УДК: 616.5-003.92, 616.5-001.17, 616-001.4-039.22 DOI: 10.24412/1609-2163-2024-3-71-74 EDN IOTMDH
УСКОРЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭПИТЕЛИЗАЦИИ КОЖИ У КРЫС ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МОНОНУКЛЕАРНЫХ КЛЕТОК ПУПОВИННО-ПЛАЦЕНТАРНОЙ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА (краткое сообщение)
ТТ. ЧИБИРОВА*, С.В. СКУПНЕВСКИЙ**, Р.И. КОКАЕВ*, А.А. ЕПХИЕВ**, Р.В. САВЕЛЬЕВ**
*Институт биомедицинских исследований — филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального научного центра «Владикавказский научный центр Российской академии наук», ул. Вильямса, 1, с. Михайловское, 363110, Россия **ФГОУ ВО «Северо-Осетинский государственный университет им. К.Л. Хетагурова», ул. Ватутина, 44-46, г. Владикавказ, 362025, Россия
Аннотация. Кожа, как ткань, контактирующая с внешними неблагоприятными факторами, подвержена рискам травматических повреждений, ожогам и ускоренному старению. Процесс заживления кожных покровов привлекал внимание врачей на протяжении многих лет, поэтому всегда активно велись поиски средств ускоренной регенерации, особенно после раневых повреждений. Тем не менее, разработка новых подходов к этой проблеме остается в числе наиболее актуальных трендов современной медицины. Наше внимание привлекли мононуклеарные клетки пуповинно-плацентарной крови человека. В задачи исследования входило визуально и гистологичекси оценить воздействие мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека на регенерацию кожи при механическом повреждении. Эксперимент был проведен на крысах линии Wistar, которым проводилось механическое повреждение кожи продольно в эпигастральной области. За две недели до операции опытным крысам внутривенно вводили концентрат мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека в количестве 2,14-108/кг. Установлено, что в опытной группе регенерация кожных покровов протекала значительно быстрее, без воспалительных процессов. Гистологически в препаратах опытной группы определялись признаки заживления дефекта, проявляющиеся эпителизацией дефекта эпидермиса, фиброзом и ангиоматозом подлежащей дермы, что сочеталось с редукцией признаков активного воспаления. Указанные признаки в контрольной группе не выявлены. Заключение: мононуклеарные клетки пуповинно-плацентарной крови человека выраженно ускоряют процессы заживления поврежденных кожных покровов у лабораторных животных в течение 3 суток как визуально, так и гистологически. Работы в данном направлении продолжаются.
Ключевые слова: мононуклеарные клетки пуповинно-плецентарной крови человека, регенерация кожи, эпителизация, патогенез повреждения кожного покрова.
ACCELERATION OF SKIN EPITHELIZATION PROCESSES IN RATS UNDER THE INFLUENCE OF MONONUCLEAR
CELLS OF HUMAN CORD-PLACENTAL BLOOD (brief report)
T.T. CHIBIROVA*, S.V. SKUPNEVSKY**, R.I. KOKAEV*, A.A. EPKHIEV**, R^. SAVEL'EV**
'Institute of Biomedical Investigations - the Affiliate of Federal State Budgetary Scientific Institution "Vladikavkaz Scientific Centre of Russian Academy of Sciences", 1 Wilyamsa str., Mikhailovskoe village, 363110, Russia
**Federal State Educational Institution of Higher Education "North Ossetian State University named after K.L. Khetagurov",
44-46 Vatutina str., Vladikavkaz, 362025, Russia
Abstract. Skin, as the tissue contacting with external unfavorable factors, is exposed to risks of traumatic injuries, burns and accelerated aging. The process of skin healing has been attracting the attention of physicians for many years, so there has always been an active search for means of accelerated regeneration, especially after wound injuries. Nevertheless, the development of new approaches to this problem is still remaining among the most urgent trends of modern medicine. Our attention was attracted by mononuclear cells of human umbilical cord-placental blood. The objectives of the study were to visually and histologically evaluate the effect of human umbilical-placental blood mononuclear cells on skin regeneration under mechanical damage. The experiment was performed on Wistar rats, which underwent longitudinal mechanical skin injury in the epigastric region. Two weeks before the operation, the experimental rats were intravenously injected with the concentrate of human umbilical-placental blood mononuclear cells in the amount of
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2024 - Vol. 31, № 3 - P. 71-74
2.14-108/kg. It was found that in the experimental group skin regeneration proceeded much faster, without inflammatory processes. Histologically, the preparations of the experimental group showed signs of defect healing which was manifested by epithelization of the epidermis defect, fibrosis and angiomatosis of the underlying dermis, which was combined with the reduction of signs of active inflammation. These signs were not detected in the control group. Conclusion: human umbilical cord-placental blood mononuclear cells significantly accelerate the healing processes of damaged skin in laboratory animals within 3 days both visually and histologically. The research in this area is still being conducted.
Key words: human umbilical cord placental blood mononuclear cells, skin regeneration, epithelization, pathogenesis of skin damage.
Введение. Кожа, как ткань, контактирующая с внешними неблагоприятными факторами, подвержена рискам травматических повреждений, ожогам и ускоренному старению. Всё это может приводить к нарушению не только её защитных функций, но и эстетического облика человека, что в конечном счете приводит к снижению качества жизни. Процесс заживления кожных повреждений привлекал внимание врачей на протяжении многих лет, поэтому всегда активно велись поиски средств ускоренной регенерации, особенно после раневых повреждений. Тем не менее, разработка новых подходов к этой проблеме остается в числе наиболее актуальных трендов современной медицины. Клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе восстановления тканей и их потенциала к заживлению, до сих пор недостаточно изучены, а современные методы лечения достаточно ограничены. Медленное заживление ран после травм, хирургических вмешательств, острых или хронических заболеваний ежегодно затрагивает миллионы людей во всем мире и является следствием недостаточной регуляции элементов реакции восстановления ткани [4, 5]. Учитывая универсальный механизм, лежащий в основе ранозаживления, воздействие потенциальных фармакологических и клеточных биологических препаратов может быть направлено на коррекцию одного (или нескольких) звеньев единого процесса: 1) гемостаз (агрегация тромбоцитов и образование фибри-нового сгустка); 2) воспаление (ключевыми медиаторами данной фазы являются: серотонин, гиста-мин, простагландины D2, E2, ¡2, нейтрофилы); 3) регенерация тканей (восстановление структуры кожи за счет пролиферации клеток, отложения внеклеточного матрикса, образования новых кровеносных сосудов и придатков, что приводит к грануляции и реэпителизации); 4) ремоделирование (длительное созревание вновь образованной ткани, чтобы она по свойствам максимально приблизилась к нативному эквиваленту) [3, 4].
Так, например, одной из наиболее частых причин повреждений кожи в клинике являются ожоги. Как показывает анализ современного фармацевтического рынка наибольшим спросом для купирования признаков общего воспаления кожи, проявлений симптомов местной интоксикации и ускорения репаративных процессов в тканях пользуются средства на основе пантенола. Его преимуществами являются удобства в применении (аппликационный метод нанесения), возможность амбулаторного ве-
дения пациента и минимальное воздействие на травмированную и ноницептивно-чувствительную поверхность кожи. Физиологическая активность средства обусловлена комплексом биологически активных соединений как синтетического, так и природного происхождения, запускающего регенеративные процессы и инициирующего защитные реакции местного иммунитета поврежденной кожи. Недостатками этого средства являются, во-первых -узконаправленность действия и, во-вторых, - биологически активные компоненты, входящие в его состав, запускают регенеративные процессы непосредственно в том слое кожи, с которым происходит контакт. Этого при глубоких повреждениях может быть недостаточно. Поэтому на сегодняшний день актуальным остается поиск средств, которые запускают внутренние процессы репарации и регенерации, заключенные в самом организме. К числу таких наиболее перспективных средств могут относится биомедицинские клеточные продукты (БМКП), которые способны выделять секретом биологически активных веществ, ускоряющих и стимулирующих пролиферацию и дифференцировку собственных клеток организма. В числе этих БМКП одно из ведущих мест занимают стволовые клетки. Стволовые клетки различного происхождения (например, эмбриональные стволовые клетки) находят применение для лечения кожных поражений; в частности, мезенхимальные стволовые клетки (МСК), выделенные из тканей плода (пуповины) и взрослых (костный мозг), показывают хорошие результаты в клинических условиях [1, 2]. Наше внимание привлекли мононуклеарные клетки пуповинно-плацентарной крови (МКПК) человека. Интерес к популяции данных клеток обусловлен их свойствами, поскольку МКПК могут быть эффективными на всех этапах процесса заживления ран. Применение МКПК для лечения кожи может ускорить заживление ран и сократить сроки образования рубцовой ткани. Согласно литературным данным, МКПК мигрируют к месту повреждения кожи, подавляют воспаление и повышают потенциал пролиферации и дифференцировки фибробластов, клеток эпидермиса и эндотелия [6, 7]. Многие данные свидетельствуют об участии МКПК в индукции неоангиогенеза при восстановлении тканей и заживлении ран. Они секретируют такие факторы, как VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), PDGF (фактор роста тромбоцитов), IGF (инсулинопо-добный фактор роста), HGF (фактор аутокринной стимуляции миеломных клеток), b-FGF (факторы ро-
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2024 - Т. 31, № 3 - С. 71-74 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2024 - Vol. 31, № 3 - P. 71-74
ста фибробластов), ББ¥-1 (фактор ¡, полученный из стромальных клеток), ТОБ-р (трансформирующий фактор роста бета) и GDF11 (фактор дифференциации роста 11), что доказывает эффективность стимуляции дифференцировки МСК ПК в эндотелиальные клетки [8]. В этом аспекте изучение мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека представляет определенный научный интерес, поскольку открывает перспективы лечения как поверхностных, так и глубоких повреждений не только кожи, но и нижележащих слоев и внутренних органов.
Цель исследования - изучить эффективность применения мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека в регенерации кожных покровов у лабораторных животных при её хирургическом повреждении.
Материалы и методы исследования. Эксперимент проводился на 8 животных. Крысы линии Wistar находились в условиях в соответствии с регламентными документами. Контроль включал самок (4 особи): производили только повреждение кожи. Опыт так же включал самок (4): вводили внутривенно в хвостовую вену концентрат мононуклеар-ных клеток пуповинно-плацентарной крови человека в количестве 2,14108/кг за две недели до повреждения кожи. Продольное рассечение кожи и подкожно-жировой клетчатки длиной 15 мм, проводили на вентральной стороне животных, не задевая апоневроза мышц живота. Анализ рубцевания осуществлялся на 72-м часу, после чего животных подвергали эвтаназии.
Далее образцы кожи иссекали и помещали в 10% нейтральный раствор формалина, фиксировали не менее 72 часов, осуществляли стандартную проводку и дегидратацию через спирты, заливали в парафиновые блоки, нарезали, окрашивали азур-эозином, анализировали при увеличении 40, 100, 400-крат, преимущественно изучая участки хирургического шва.
Результаты. Результаты хирургического повреждения кожных покровов и динамика заживления у разных групп животных представлена на фотографиях (рис. 1*).
Из рисунка видно, что процессы эпителизации у крыс опытной группы оказываются значительно более выраженными, чем у контрольных животных. Это проявилось прежде всего в том, что у контрольных крыс (рис. 1 А,Б) в отдельных случаях к моменту вывода животных из эксперимента шов расходился, либо под струпом имелось патологическое серозное отделяемое. У животных с предварительным введением МКПК (рис. 1 В,Г) края раневых поверхностей склеивались фибриновыми нитями, формирование струпа протекало значительно быстрее, воспалительный процесс практически отсутствовал, что фиксировалось визуально.
* Рисунки данной статьи представлены на обложке 2
В гистологической картине срезов кожи (рис. 2), также, прослеживались отличия у контрольных животных и крыс с введением МКПК. Так при микроскопии срезов кожи контрольной группы отмечалось сохранение дефекта эпидермиса (рис. 2 А,Б), участок деструкции покрыт фибрином и клетками крови с большим количеством палочкоядерных и сегменто-ядерных нейтрофилов. В подлежащих тканях определяются как интактные, так и подвергшиеся деструкции форменные элементы. В подлежащей дерме очаги некроза жировой и соединительной ткани, выявляется инфильтрация лимфоцитами, плазматическими клетками и макрофагами. Ангиоматоз выражен умеренно, участки фиброза не определяются.
На срезах фрагментов кожи крыс опытной группы (рис. 2 В,Г) дефект кожного покрова либо полностью эпителизирован, либо остаются микроскопические участки сохранных дефектов эпидермиса; воспалительная инфильтрация представлена преимущественно лимфоцитами и плазматическими клетками с небольшими фокусами скоплений палочкоядерных или сегементоядерных лейкоцитов. В области дермы, окружающей дефект, выявлены ангиоматоз с резко выраженным полнокровием, а также заметными участками фиброза.
Заключение. В препаратах животных контрольной группы на время окончания эксперимента не было признаков полного заживления дефекта кожного покрова. Поверхность дефекта была покрыта струпом в составе которого определялись фибрин и форменные элементы крови, в подлежащей ткани признаки гнойного экссудативного воспаления и лимфоплазмацитарной и макрофагальной инфильтрации. Ангиоматоз не выражен. Сохранялись участки деструкции соединительной и жировой ткани без признаков заместительного фиброза. В препаратах опытной группы в большинстве случаев определялись признаки заживления дефекта, проявляющиеся эпителизацией дефекта эпидермиса, фиброзом и ангиоматозом подлежащей дермы, что сочеталось с редукцией признаков активного (экссу-дативного) воспаления. Это определяет целесообразность дальнейшего более углубленного изучения регенеративного потенциала мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови в рамках протоколов доклинических испытаний.
Литература / References
1. Ажикова А.К., Федорова H.H., Журавлева Г.Ф. Морфологические особенности ожоговой раны кожи у крыс на фоне коррекции стимуляторами репарации тканей // Вестник РУД^ Серия: Медицина. 2019. № 3. С. 318-327 / Azhikova AK, Fedorova NN, Zhurav-leva GF. Morfologicheskie osobennosti ozhogovoi rany kozhi u krys na fone korrekcii stimulyatorami reparacii tkanei [Morphological features of skin burn wounds in rats against the background of correction with tissue repair stimulants]. Vestnik RUDN [RUDN Bulletin]. Line: Medicine. 2019;3:318-27. Russian.
2. Чибирова T.T., Скупневский С.В. Оценка эффективности концентрата мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека в регенерации кожи при ее механическом повреждении (краткое сообщение) // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2023. № 5. Публикация 3-2. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2023-5/3-2.pdf (дата об-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2024 - Vol. 31, № 3 - P. 71-74
ращения 06.09.2023). DOI: 10.24412/2075-4094-2023-5-3-2. EDN SDWMOR / Chibirova TT, Skupnevsky SV. Ocenka jeffektivnosti koncentrata mononuklearnyh kletok pupovinno-placentarnoj krovi cheloveka v regeneracii kozhi pri ee mehanicheskom povrezhdenii (krat-koe soobshhenie) [Effectiveness of human umbilical cord blood mononuclear cells by skin regeneration in rat (short report)]. Journal of New Medical Technologies, e-edition. 2023 [cited 2023 Sep 06];5 [about 3 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2023-5/3-2.pdf. DOI: 10.24412/2075-4094-2023-5-3-2. EDN SDWMOR.
3. Al-Masawa M.E., Alshawsh M.A., Ng C.Y., Ng AMH., Foo J.B., Vijakumaran U., Subramaniam R., Ghani NAA., Witwer K.W., Law J.X. Efficacy and safety of small extracellular vesicle interventions in wound healing and skin regeneration: A systematic review and meta-analysis of animal studies // Theranostics. 2022. Vol. 6, № 12. P. 6455-6508. DOI: 10.7150/thno.73436 / Al-Masawa ME, Alshawsh MA, Ng CY, Ng AMH, Foo JB, Vijakumaran U, Subramaniam R, Ghani NAA, Witwer KW, Law JX. Efficacy and safety of small extracellular vesicle interventions in wound healing and skin regeneration: A systematic review and meta-analysis of animal studies. Theranostics. 2022;6(12):6455-08. DOI: 10.7150/thno.73436.
4. Azari Z., Nazarnezhad S., Webster T.J., Hoseini S.J., Brouki Milan P., Baino F., Kargozar S. Stem cell-mediated angiogenesis in skin tissue engineering and wound healing // Wound Repair Regen. 2022. Vol. 30, № 4. P. 421-435. DOI: 10.1111/wrr.13033 / Azari Z, Nazarnezhad S, Webster TJ, Hoseini SJ, Brouki Milan P, Baino F, Kargozar S. Stem cell-mediated angiogenesis in skin tissue engineering and wound healing. Wound Repair Regen. 2022;30(4):421-35. DOI: 10.1111/wrr.13033.
5. Eming S.A., Martin P., Tomic-Canic M. Wound repair and regeneration: mechanisms, signaling, and translation // Sci Transl Med.
2014. Vol. 3, № 6. P. 265. DOI: 10.1126/scitranslmed.3009337 / Eming SA, Martin P, Tomic-Canic M. Wound repair and regeneration: mechanisms, signaling, and translation. Sci Transl Med. 2014;3(6):265. DOI: 10.112 6/scitranslmed. 3009 337.
6. Hu M.S., Borrelli M.R., Lorenz H.P., Longaker M.T., Wan D.C. Mesenchymal Stromal Cells and Cutaneous Wound Healing: A Comprehensive Review of the Background, Role, and Therapeutic Potential // Stem Cells Int. 2018. Vol. 20. P. 6901983. DOI: 10.1155/2018/6901983 / Hu MS, Borrelli MR, Lorenz HP, Longaker MT, Wan DC. Mesenchymal Stromal Cells and Cutaneous Wound Healing: A Comprehensive Review of the Background, Role, and Therapeutic Potential. Stem Cells Int. 2018;20:6901983. DOI: 10.1155/2018/6901983.
7. Marfia G., Navone S.E., Di Vito C., Ughi N., Tabano S., Mi-ozzo M., Tremolada C., Bolla G., Crotti C., Ingegnoli F., Rampini P., Riboni L., Gualtierotti R., Campanella R. Mesenchymal stem cells: potential for therapy and treatment of chronic non-healing skin wounds // Organogenesis. 2015. Vol. 11, № 4. P. 183-206. DOI: 10.1080/15476278. 2015.1126018 / Marfia G, Navone SE, Di Vito C, Ughi N, Tabano S, Mi-ozzo M, Tremolada C, Bolla G, Crotti C, Ingegnoli F, Rampini P, Riboni L, Gualtierotti R, Campanella R. Mesenchymal stem cells: potential for therapy and treatment of chronic non-healing skin wounds. Organogenesis. 2015;11(4):183-206. DOI: 10.1080/15476278.2015.1126018.
8. Mazini L., Rochette L., Admou B., Amal S., Malka G. Hopes and Limits of Adipose-Derived Stem Cells (ADSCs) and Mesenchymal Stem Cells (MSCs) in Wound Healing // Int J Mol Sci. 2020. № 4. P. 1306. DOI: 10.3390/ijms21041306 / Mazini L, Rochette L, Admou B, Amal S, Malka G. Hopes and Limits of Adipose-Derived Stem Cells (ADSCs) and Mesenchymal Stem Cells (MSCs) in Wound Healing. Int J Mol Sci. 2020;4:1306. DOI: 10.3390/ijms21041306.
Библиографическая ссылка:
Чибирова ТТ., Скупневский С.В., Кокаев Р.И., Епхиев А.А., Савельев Р.В. Ускорение процессов эпителизации кожи у крыс под воздействием мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека (краткое сообщение) // Вестник новых медицинских технологий. 2024. №3. С. 71-74. DOI: 10.24412/1609-2163-2024-3-71-74. EDN IOTMDH.
Bibliographic reference:
Chibirova TT, Skupnevsky SV, Kokaev RI, Epkhiev AA, Savel'ev RВ. Uskorenie protsessov epitelizatsii kozhi u krys pod vozdeystviem mononuklearnykh kletok pupovinno-platsentarnoy krovi che-loveka (kratkoe soobshchenie) [Acceleration of skin epithelization processes in rats under the influence of mononuclear cells of human cord-placental blood (brief report)]. Journal of New Medical Technologies. 2024;3:71-74. DOI: 10.24412/1609-2163-2024-3-71-74. EDN IOTMDH. Russian.
