vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2022-4-85-93vtio-1545Research ArticleРегенеративная медицина и клеточные технологииRegenerative Medicine and Cell TechnologiesАпоптотические мононуклеарные клетки костного мозга ускоряют регенерационные процессы в печени после обширной резекцииApoptotic bone marrow-derived mononuclear cells accelerate liver regeneration after extended resectionОнищенкоН. А.OnishchenkoN. A.

Москва

Moscow

НикольскаяА. О.NikolskayaA. O.

Москва

Moscow

ГониковаЗ. З.GonikovaZ. Z.

Гоникова Залина Залимгериевна

123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1

Тел. (966) 188-33-33

Zalina Gonikova

1, Shchukinskaya str., Moscow, 123182, Russian Federation

Phone: (966) 188-33-33

zalina3392@gmail.comКирсановаЛ. А.KirsanovaL. A.

Москва

Moscow

ШагидулинМ. Ю.ShagidulinM. Yu.

Москва

Moscow

СевастьяновВ. И.SevastianovV. I.

Москва

Moscow

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава РоссииРоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial OrgansRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский университет)РоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs; Sechenov UniversityRussian Federation2022090820222448593Copyright © Онищенко Н.А., Никольская А.О., Гоникова З.З., Кирсанова Л.А., Шагидулин М.Ю., Севастьянов В.И., 20222022Онищенко Н.А., Никольская А.О., Гоникова З.З., Кирсанова Л.А., Шагидулин М.Ю., Севастьянов В.И.Onishchenko N.A., Nikolskaya A.O., Gonikova Z.Z., Kirsanova L.A., Shagidulin M.Y., Sevastianov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/1545Цель

Цель: на модели обширной резекции печени (ОРП) сравнить эффективность регенерационных процессов в печени при использовании апоптотических мононуклеарных клеток костного мозга (аМККМ) и интактных мононуклеарных клеток костного мозга (иМККМ) от здоровых животных.

Материалы и методы

Материалы и методы. Крыс-самцов породы Вистар (n = 77) с моделью ОРП (70–75%) разделили на 3 группы: группа 1 – контроль с однократным внутрибрюшинным введением физиологического раствора, группа 2 – с однократным внутрибрюшинным введением несортированных иМККМ в дозе 30–35 × 106 и группа 3 – с однократным внутрибрюшинным введением аМККМ в той же дозе. В динамике контролировали восстановление биохимических показателей функции и массы печени, а также возникающие микроструктурные изменения гепатоцитов в гистологических препаратах, оценивая митотическую активность гепатоцитов в течение первых 7–10 дней после ОРП.

Результаты

Результаты. Установлено, что в группе 2 и в группе 3 по сравнению с группой 1 отсутствовала летальность после моделирования ОРП, а также имела место более быстрая нормализация биохимических показателей функции печени (к 10–14-м суткам). Митотическая активность гепатоцитов в группе 3 резко возрастала уже на 1-е сутки, и митотический индекс (МИ) в среднем составлял 14‰, достигая в отдельных экспериментах 20,9‰; в контроле к этому сроку МИ оставался на исходном уровне, а в группе 2 МИ составил только 3,2‰. В группе 3 отмечено также более быстрое восстановление массы печени после ОРП до исходных значений уже к 8–10-м суткам, тогда как в группе 2 – к 12–14-м суткам, а в группе 1 – к 17–20-м суткам. Было высказано предположение, что более выраженное повышение эффективности регенерационных процессов в печени после ОРП в группе 3 после применения аМККМ обусловлено высвобождением из этих клеток большого спектра образовавшихся паракринных факторов, в том числе различных классов молекул РНК, участвующих в регенерационном процессе.

Заключение

Заключение. аМККМ обладают более эффективным адаптивным и регуляторным потенциалом по сравнению с иМККМ, т. к. ускоренно формируют в клетках поврежденной печени перестройки, обеспечивающие более раннее и мощное включение адресной регенерационной программы.

Objective

Objective: to compare the efficiency of regenerative processes in the liver using apoptotic bone marrow-derived mononuclear cells (BMMCs) and intact BMMCs from healthy animals on an extended liver resection (ELR) model.

Materials and methods

Materials and methods. Male Wistar rats (n = 77) with an ELR model (70–75%) were divided into 3 groups: group 1 (control with a single intraperitoneal injection of saline), group 2 (single intraperitoneal injection of unsorted intact BMMCs at a dose of 30–35 × 106, and group 3 (single intraperitoneal injection of apoptotic BMMCs at the same dose). Restoration of biochemical parameters of liver function and mass, as well as the emerging microstructural changes in hepatocytes in histological preparations, were monitored by assessing hepatocyte mitotic activity (MA) during the first 7–10 days after ELR.

Results

Results. It was found that in groups 2 and 3, as compared with group 1, there was no death after ELR modeling, and that the biochemical parameters of liver function normalized more rapidly (at days 10–14). Hepatocyte MA in group 3 sharply increased as early as on day 1, and mitotic index (MI) averaged 14‰, reaching 20.9‰ in some experiments; MI in the control group remained at the baseline by this time, while in group 2, MI was only 3.2‰. In group 3, liver mass recovered more rapidly after ELR to baseline values already at days 8–10, whereas the recovery was at day 12–14 and day 17–20 in group 2 and group 1, respectively. It was suggested that the more pronounced increase in the efficiency of regenerative processes in the liver after ELR in group 3 after using apoptotic BMMCs was due to the release from these cells of a large spectrum of formed paracrine factors, including various classes of RNA molecules involved in the regeneration process.

Conclusion

Conclusion. Apoptotic BMMNCs have a more effective adaptive and regulatory potential than intact BMMCs because reorganizations are rapidly formed in the damaged liver cells, providing an early and more powerful activation of the targeted regenerative program.

апоптотические клетки костного мозгарегенерациярезекция печениapoptotic bone marrow cellsregenerationliver resectionReferencesLin CW, Chen YS, Lin CC, Chen YJ, Lee PH, Kuo PL et al. Amiodarone as an autophagy promoter reduces liver injury and enhances liver regeneration and survival in mice after partial hepatectomy. Sci Rep. 2015 Oct 30; 5: 15807. doi: 10.1038/srep15807.Lin CW, Chen YS, Lin CC, Chen YJ, Lee PH, Kuo PL et al. Amiodarone as an autophagy promoter reduces liver injury and enhances liver regeneration and survival in mice after partial hepatectomy. Sci Rep. 2015 Oct 30; 5: 15807. doi: 10.1038/srep15807.Cheng Y, Wang B, Zhou H, Dang S, Jin M, Shi Y et al. Autophagy is required for maintenance of liver progenitor cell functionality. Cell Physiol Biochem. 2015; 36 (3): 1163–1174. https://doi.org/10.1159/000430287.Cheng Y, Wang B, Zhou H, Dang S, Jin M, Shi Y et al. Autophagy is required for maintenance of liver progenitor cell functionality. Cell Physiol Biochem. 2015; 36 (3): 1163–1174. https://doi.org/10.1159/000430287.Lv H, Fan X, Wang L, Feng H, Ci X. Daphnetin alleviates lipopolysaccharide/d-galactosamine-induced acute liver failure via the inhibition of NLRP3, MAPK and NF-κB, and the induction of autophagy. Int J Biol Macromol. 2018 Nov; 119: 240–248. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.07.101.Lv H, Fan X, Wang L, Feng H, Ci X. Daphnetin alleviates lipopolysaccharide/d-galactosamine-induced acute liver failure via the inhibition of NLRP3, MAPK and NF-κB, and the induction of autophagy. Int J Biol Macromol. 2018 Nov; 119: 240–248. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.07.101.Oami T, Watanabe E, Hatano M, Teratake Y, Fujimura L, Sakamoto A et al. Blocking liver autophagy accelerates apoptosis and mitochondrial injury in hepatocytes and reduces time to mortality in a murine sepsis model. Shock. 2018 Oct; 50 (4): 427–434. https://doi.org/10.1097/shk.0000000000001040.Oami T, Watanabe E, Hatano M, Teratake Y, Fujimura L, Sakamoto A et al. Blocking liver autophagy accelerates apoptosis and mitochondrial injury in hepatocytes and reduces time to mortality in a murine sepsis model. Shock. 2018 Oct; 50 (4): 427–434. https://doi.org/10.1097/shk.0000000000001040.Shen Y, Malik SA, Amir M, Kumar P, Cingolani F, Wen J et al. Decreased Hepatocyte Autophagy Leads to Synergistic IL-1β and TNF Mouse Liver Injury and Inflammation. Hepatology. 2020 Aug; 72 (2): 595–608. doi: 10.1002/hep.31209.Shen Y, Malik SA, Amir M, Kumar P, Cingolani F, Wen J et al. Decreased Hepatocyte Autophagy Leads to Synergistic IL-1β and TNF Mouse Liver Injury and Inflammation. Hepatology. 2020 Aug; 72 (2): 595–608. doi: 10.1002/hep.31209.Ruart M, Chavarria L, Campreciós G, Suárez-Herrera N, Montironi C, Sergi Guixé-Muntet et al. Impaired endothelial autophagy promotes liver fibrosis by aggravating the oxidative stress response during acute liver injury. J Hepatol. 2019 Mar; 70 (3): 458–469. doi: 10.1016/j.jhep.2018.10.015.Ruart M, Chavarria L, Campreciós G, Suárez-Herrera N, Montironi C, Sergi Guixé-Muntet et al. Impaired endothelial autophagy promotes liver fibrosis by aggravating the oxidative stress response during acute liver injury. J Hepatol. 2019 Mar; 70 (3): 458–469. doi: 10.1016/j.jhep.2018.10.015.Carvalho AB, Quintannilha LF, Dias AS et al. Bone marrow multipotent mesenchymal stem cells do not reduce fibrosis or improve function in a rat model of severe chronic liver injury. Stem Cells. 2008; 26: 1307–1314. https://doi.org/10.1126/science.284.5411.143.Carvalho AB, Quintannilha LF, Dias AS et al. Bone marrow multipotent mesenchymal stem cells do not reduce fibrosis or improve function in a rat model of severe chronic liver injury. Stem Cells. 2008; 26: 1307–1314. https://doi.org/10.1126/science.284.5411.143.Dai LJ, Li HY et al. The therapeutic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on hepatic cirrhosis. Stem Cell Res. 2009; 2 (1): 16–25. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2007.04.017.Dai LJ, Li HY et al. The therapeutic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on hepatic cirrhosis. Stem Cell Res. 2009; 2 (1): 16–25. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2007.04.017.Thum T, Bauersachs J, Poole-Wilson PA, Volk HD, Anker SD. The dying stem cell hypothesis: immune odulation as a novel mechanism for progenitor cell therapy in cardiac muscle. J Am Coll Cardiol. 2005; 46: 1799–1802. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.07.053.Thum T, Bauersachs J, Poole-Wilson PA, Volk HD, Anker SD. The dying stem cell hypothesis: immune odulation as a novel mechanism for progenitor cell therapy in cardiac muscle. J Am Coll Cardiol. 2005; 46: 1799–1802. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.07.053.Ankersmit HJ, Hoetzenecker K, Dietl W et al. Irradiated cultured apoptotic peripheral blood mononuclear cells regenerate infarcted myocardium. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 445–456. https://doi.org/10.1111/j.1365-2362.2009.02111.x.Ankersmit HJ, Hoetzenecker K, Dietl W et al. Irradiated cultured apoptotic peripheral blood mononuclear cells regenerate infarcted myocardium. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 445–456. https://doi.org/10.1111/j.1365-2362.2009.02111.x.Beer L, Mildner M, Gyöngyösi M, Ankersmit HJ. Peripheral blood mononuclear cell secretome for tissue repair. Apoptosis. 2016; 21: 1336–1353. doi 10.1007/s10495-016-1292-8.Beer L, Mildner M, Gyöngyösi M, Ankersmit HJ. Peripheral blood mononuclear cell secretome for tissue repair. Apoptosis. 2016; 21: 1336–1353. doi 10.1007/s10495-016-1292-8.Gnecchi M, Danieli P, Malpasso G, Ciuffreda MC. Paracrine mechanisms of mesenchymal stem cells in tissue repair. Methods Mol Biol. 2016; 1416: 123–146. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3584-0_7.Gnecchi M, Danieli P, Malpasso G, Ciuffreda MC. Paracrine mechanisms of mesenchymal stem cells in tissue repair. Methods Mol Biol. 2016; 1416: 123–146. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3584-0_7.Sirois I, Raymond MA, Brassard N et al. Caspase-3- dependent export of TCTP: a novel pathway for antiapoptotic intercellular communication. Cell Death Differ. 2011; 18: 549–562. https://doi.org/10.1038/cdd.2010.126.Sirois I, Raymond MA, Brassard N et al. Caspase-3- dependent export of TCTP: a novel pathway for antiapoptotic intercellular communication. Cell Death Differ. 2011; 18: 549–562. https://doi.org/10.1038/cdd.2010.126.Huang Q, Li F, Liu X et al. Caspase 3-mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat Med. 2011; 17: 860–866. https://doi.org/10.1038/nm.2385.Huang Q, Li F, Liu X et al. Caspase 3-mediated stimulation of tumor cell repopulation during cancer radiotherapy. Nat Med. 2011; 17: 860–866. https://doi.org/10.1038/nm.2385.Beer L, Zimmermann M, Mitterbauer A et al. Analysis of the secretome of apoptotic peripheral blood mononuclear cells: impact of released proteins and exosomes for tissue regeneration. Sci Rep. 2015; 5: 16662. https://doi.org/10.1038/srep16662.Beer L, Zimmermann M, Mitterbauer A et al. Analysis of the secretome of apoptotic peripheral blood mononuclear cells: impact of released proteins and exosomes for tissue regeneration. Sci Rep. 2015; 5: 16662. https://doi.org/10.1038/srep16662.Gray M, Miles K, Salter D, Gray D, Savill J. Apoptotic cells protect mice from autoimmune inflammation by the induction of regulatory B cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104: 14080–14085. https://doi.org/10.1073/pnas.0700326104.Gray M, Miles K, Salter D, Gray D, Savill J. Apoptotic cells protect mice from autoimmune inflammation by the induction of regulatory B cells. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104: 14080–14085. https://doi.org/10.1073/pnas.0700326104.Zhang M, Xu S, Han Y, Cao X. Apoptotic cells attenuate fulminant hepatitis by priming Kupffer cells to produce interleukin-10 through membrane-bound TGF-β. Hepatology. 2011; 53: 306–316. https://doi.org/10.1002/hep.24029.Zhang M, Xu S, Han Y, Cao X. Apoptotic cells attenuate fulminant hepatitis by priming Kupffer cells to produce interleukin-10 through membrane-bound TGF-β. Hepatology. 2011; 53: 306–316. https://doi.org/10.1002/hep.24029.Ельчанинов АВ, Фатхудинов ТХ. Регенерация печени млекопитающих: Межклеточные взаимодействия. М.: Наука, 2020; 126.Yel’chaninov AV, Fatkhudinov TKh. Regeneratsiya pecheni mlekopitayushchikh: Mezhkletochnyye vzaimodeystviya. M.: Nauka, 2020; 126.Онищенко НА, Фоменко ЕВ, Никольская АО, Гоникова ЗЗ, Шагидулин МЮ, Балясин МВ и др. К механизму активации восстановительных процессов в печени при использовании общей РНК клеток костного мозга. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020; XXII (3): 134–142.Onishchenko NA, Fomenko EV, Nikolskaya AO, Gonikova ZZ, Shagidulin MYu, Balyasin MV et al. Activation of regenerative processes in the liver when using cell-bone marrow total RNA. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020; 22 (3): 134–142. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2020-3-134-142.Korf-Klingebiel M, Kempf T, Sauer T et al. Bone marrow cells are a rich source of growth factors and cytokines: implications for cell therapy trials after myocardial infarction. Eur Heart J. 2008; 29: 2851–2858. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehn456.Korf-Klingebiel M, Kempf T, Sauer T et al. Bone marrow cells are a rich source of growth factors and cytokines: implications for cell therapy trials after myocardial infarction. Eur Heart J. 2008; 29: 2851–2858. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehn456.Потапнев МП. Аутофагия, апоптоз, некроз клеток и иммунное распознавание своего и чужого. Иммунология. 2014; 2: 95–102Potapnev MP. Autophagia, apoptosis, cell necrosis and immune recognition of their and someone else’s. Immunology. 2014; 2: 95–102.Гоникова ЗЗ, Никольская АО, Кирсанова ЛА, Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Севастьянов ВИ. Сравнительный анализ эффективности стимуляции процессов регенерации печени клетками костного мозга и общей РНК этих клеток. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2019; 21 (1): 113–121.Gonikova ZZ, Nikolskaya AO, Kirsanova LA, Shagidulin MYu, Onishchenko NA, Sevastianov VI. The comparative analysis of the effectiveness of stimulation of liver regeneration by bone marrow cells and total RNA of these cells. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2019; 21 (1): 113–121. (In Russ.) https://doi.org/10.15825/1995-1191-2019-1-113-121.Газизов ИМ, Гумерова АА, Киясов АП. Апоптоз в регенерационном гистогенезе печени после частичной гепатэктомии у крыс. Гены и клетки. 2015; 10 (3): 22–26.Gazizov IM, Gumerova AA, Kiyasov AP. Apoptosis in regenerative histogenesis of the liver after partial hepatectomy in rats. Genes and cells. 2015; 10 (3): 22–26. eLIBRARY ID: 26280345.Budd RC. Death receptors coupe to both cell proliferations and apoptosis. J Clin Jnvest. 2002 Fev 15; 109 (4): 437–442. doi: 10.1172/JCI15077.Budd RC. Death receptors coupe to both cell proliferations and apoptosis. J Clin Jnvest. 2002 Fev 15; 109 (4): 437–442. doi: 10.1172/JCI15077.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.