Индукция циркулирующих CD133+ стволовых лимфоцитов, коммитированных к ткани печени, у пациентов из листа ожидания трансплантации

Исследования регенераторных возможностей тканей доказали восстановление поврежденной печени с помощью стволовых гемопоэтических клеток (СГК), которые способны не только замещать клетки в органе-мишени, но также могут доставлять  трофические факторы, поддерживающие эндогенную регенерацию печени. Данных о  том, как органопроизводные гуморальные сигналы вовлекают такие морфогенные/трофические клетки в циркуляцию, практически нет.

Цель: исследовать роль неинвазивного вибро-механического чрескожного воздействия  на печень при циррозе с помощью количественного учета в крови фракции CD133+ гемопоэтических стволовых клеток лимфоидного ряда со специфическим печеночным маркером альфа-фетопротеином (АФП) у больных, ожидающих трансплантацию печени.

Методы. Для повышения в крови числа АФП-позитивной части CD133+ стволовых лимфоидных клеток механически активировали цирротическую печень пациента путем чрескожной микровибрации с помощью контактирующих с кожей электромагнитных  виброфонов, генерирующих механические импульсы амплитудой 10 мкм и плавно меняющейся частотой от 0,03 Гц до 18 кГц и обратно в течение одного цикла  продолжительностью 1 минута. Количество АФП-положительной фракции лимфоцитов в  общем содержании CD133+ СГК в лимфоцитах потенциальных реципиентов контролировали методом проточной цитометрии до и во время ежедневного 15-минутного сонирования кожной зоны, соответствующей проекции печени, в течение трех недель, восемью синфазированными виброфонами.

Результаты. Звуковое воздействие на зону проекции печени достоверно увеличило количество печеночно-специфических АФП-позитивных CD133+ лимфоцитов крови в 2–3 раза по сравнению с базовыми значениями. Повторное аналогичное сонирование той  же зоны после трехнедельного перерыва показало статистически не значимое  превышение исходного уровня. При аналогичном воздействии на проекцию позвоночника в контрольной группе больных циррозом печени из листа ожидания  феномен увеличения альфа-фетопротеин-позитивных CD133+ лимфоцитов не возникал.

Вывод. Механический стресс побуждает орган секретировать специфические гуморальные сигналы, провоцирующие костный мозг производить дополнительные коммитированные к печени стволовые лимфоидные клетки и рекрутировать их в циркуляцию.

1. Drapeau C. Cracking the Stem Cell Code: Demystifying the most dramatic scientific breakthrough of our times. Sutton Hart Press, Hillsboro; 2010.

2. Kucia M, Ratajczak J, Ratajczak MZ. Bone marrow as a source of circulating CXCR4+ tissue-committed stem cells. Biol Cell. 2005; 97 (2): 133–146. doi: 10.1042/BC20040069.

3. Stroo I, Stokman G, Teske GJ, Florquin S, Leemans JC. Haematopoietic stem cell migration to the ischemic damaged kidney is not altered by manipulating the SDF-1/CXCR4-axis. Nephrol Dial Transplant. 2009; 24: 2082–2088. doi: 10.1093/ndt/gfp050.

4. Kolvenbach R, Kreissig C, Cagiannos C, Afifi R, Schmaltz E. Intraoperative adjunctive stem cell treatment in patients with critical limb ischemia using a novel point-of-care device. Ann Vasc Surg. 2010; 24: 367–372. doi: 10.1016/j.avsg.2009.07.018.

5. Shoutko AN, Gerasimova OA, Ekimova LP, Zherebtsov FK, Mus VF, Granov DA. Long-term activation of circulating liver-committed mononuclear cells after OLT. Jacobs Journal of Regenerative Medicine. 2016; 1 (3): 1–9. https://jacobspublishers.com/.

6. Halin C, Mora J, Sumen C, von Andrian UH. In vivo imaging of lymphocyte trafficking. Ann Rev Cell Dev Biol. 2005; 21: 581–603. doi: 10.1146/annurev.cellbio.21.122303.133159.

7. Wassmann S, Werner N, Czech T, Nickenig G. Improvement of endothelial function by systemic transfusion of vascular progenitor cells. Circ Res. 2006; 99: 74–83. doi: 10.1161/01.RES.0000246095.90247.d4.

8. Burchfield JS, Dimmeler S. Role of paracrine factors in stem and progenitor cell mediated cardiac repair and tissue fibrosis. Fibrogenesis Tissue Repair. 2008; 1: 1–11. doi: 10.1186/1755-1536-1-4.

9. Strick-Marchand H, Masse GX, Weiss MC, Di Santo JP. Lymphocytes support oval cell dependent liver regeneration. J Immunol. 2008; 181: 2764–2771. doi: 10.4049/jimmunol.181.4.2764.

10. Roullet M, Gheith SMF, Mauger J, Junkins-Hopkins JM, Choi JK. Percentage of {gamma} {delta} T cells in panniculitis by paraffin immunohistochemical analysis. Am J Clin Pathol. 2009; 13: 1820–1826.

11. Hur J, Yang H-M, Yoon C-H, Lee C-S, Park K-W et al. Identification of a novel role of T cells in postnatal vasculogenesis. Characterization of endothelial progenitor cell colonies. Circulation. 2007; 116: 1671–1682. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.694778.

12. Shoutko A., Shatinina N. Chronic cancer could it be? Coherence Int J Integrated Med. 1998; 2: 36–40.

13. Ding B-S, Cao Z, Lis R, Nolan DJ, Guo P, Simons M et al. Divergent Angiocrine Signals from vascular niche balance liver regeneration and fibrosis. Nature. 2014; 505: 97–102. doi: 10.1038/nature12681.

14. Woo DH, Kim SK, Lim HJ, Heo J, Park HS, Kang GY et al. Direct and indirect contribution of human embryonic stem cell- derived hepatocyte-like cells to liver repair in mice. Gastroenterology. 2012; 142: 602–611. doi: 10.1053/j.gastro.2011.11.030.

15. Ratajczak J, Kucia M, Mierzejewska K, Marlicz W, Pietrzkowski Z, Wojakowski W et al. Paracrine proangiopoietic effects of human umbilical cord blood-derived purified CD133+ cells – implications for stem cell therapies in regenerative medicine. Stem Cells and Dev. 2013; 22: 422–430. doi: 10.1089/scd.2012.0268.

16. Liu W-H, Ren L-N, Wang T, Navarro-Alvarez N, Tang L-J. The involving roles of intrahepatic and extrahepatic stem/progenitor cells (SPCs) to liver regeneration. Int J Biol Sci. 2016; 12: 954–963. doi: 10.7150/ijbs.15715.

17. Tsolaki E, Athanasiou E, Gounari E, Zogas N, Siotou E, Yiangou M et al. Hematopoietic stem cells and liver regeneration: differentially acting hematopoietic stem cell mobilization agents reverse induced chronic liver injury. Blood Cells Mol Dis. 2014; 53: 124–132. doi: 10.1016/j.bcmd.2014.05.003.

18. Mohamadnejad M, Vosough M, Moossavi S, Nikfam S, Mardpour S, Akhlaghpoor S et al. Intraportal infusion of bone marrow mononuclear or CD133+ cells in patients with decompensated cirrhosis: a double-blind randomized controlled trial. Stem Cells Transl Med. 2016; 5 (1): 87–94, doi: 10.5966/sctm.2015-0004

19. Lemoli RM, Catani L, Talarico S, Loggi E, Gramenzi A, Baccarani U et al. Mobilization of bone marrow-derived hematopoietic and endothelial stem cells after orthotopic liver transplantation and liver resection. Stem Cells. 2007; 24: 2817–2825. doi: 10.1634/stemcells.2006-0333.

20. Shoutko AN, Gerasimova OA, Ekimova LP, Zherebtsov FK, Mus VF, Matyurin KS et al. Lymphocyte reproductive activity normalized to numbers of hematopoietic stem cells in blood and rate of death in fatal diseases. Int J of Genetics and Genomics. 2017; 5: 54–62. doi: 10.11648/j.ijgg.20170505.12.

21. Heinig K, Sage F, Robin C. Sperandio M. Development and trafficking function of haematopoietic stem cells and myeloid cells during fetal ontogeny. Cardiovasc Res. 2015; 107 (3): 352–363. doi: 10.1093/cvr/cvv146.

22. Karamullin M, Baback A, Ekimova L, Phedorov V, Kireeva E, Sosukin A et al. The blood stem cell’s pool modulation in remote period improved health status of Chernobyl clean-up workers. Radioprotection. 2008; 43: 89. doi: 10.1051/radiopro:2008667.

23. Baback A, Karamullin M, Ekimova L, Phedorov V, Kireeva E, Sosukin A et al. Exercise performance vs. growth of haemopoietic stem cells amount in CUWs blood after nonivasive modulation. Radioprotection. 2008; 43: 161. doi: 10.1051/radiopro:2008724.

24. Шутко АН, Федоров ВА. Способ обогащения крови стволовыми кроветворными клетками. Патент РФ № 2166924, 20.07.2008. http://rupatent.info/21/65-69/2166924.html.

25. Eaker ShS, Hawley TS, Ramezani A, Hawley RG. Detection and enrichment of hematopoietic stem cells by side population phenotype. Hawley TS and Hawley RG, Eds., Methods in molecular biology: flow cytometry protocols, 2nd Edition, Humana Press Inc., Totowa, 2008: 161–180. doi: 10.1385/1-59259-773-4:161.

26. Sales-Pardo I, Avendaño A, Martinez-Muñoz V, GarcíaEscarp M, Celis R, Whittle P et al. Flow cytometry of the side population: tips and tricks. Cellular Oncology. 2006; 28: 37–53. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16675880.

27. Loveland JL. Mathematical justification of introductory hypothesis tests and development of reference materials. All graduate plan B and other reports. Utah State University, Logan, 14. 2013.

28. Oldenburg AL, Boppart SA. Resonant acoustic spectroscopy of soft tissues using embedded magnetomotive nanotransducers and optical coherence tomography. Physics in Medicine & Biology. 2010; 55: 1189–1201. doi: 10.1088/0031-9155/55/4/019.

29. Sharma A, Maurya AK. Aggregate frequencies of body organs. Int J of Electrical, Electronics and Data Communication. 2017; 5: 94–98. http://iraj.in.

30. Arredondo LT, Perez CA. Spatially coincident vibrotactile noise improves subthreshold stimulus Detection. PLoS One. 2017; 12 (11): e0186932. doi: 10.1371/journal.pone.0186932.

31. Milanese C, Cavedon V, Sandri M, Tam E, Piscitelli F, Boschi et al. Metabolic effect of bodyweight whole-body vibration in a 20-min exercise session: a crossover study using verified vibration stimulus. PLoS One. 2018. 31; 13 (1): e0192046. doi: 10.1371/journal.pone.0192046.

32. Richardson RB, Allan DS, Lea Y. Greater organ involution in highly proliferative tissues associated with the early onset and acceleration of ageing in humans. Experimental Gerontology. 2014; 55: 80–91. doi: 10.1016/j.exger.2014.03.015.

33. Agiasotelli D, Alexopoulou A, Vasilieva L, Kalpakou G, Papadaki S, Dourakis SP. Evaluation of neutrophil/leukocyte ratio and organ failure score as predictors of reversibility and survival following an acute-on-chronic liver failure event. Hepatology Research. 2016; 46: 514–520. doi: 10.1111/hepr.12582.

34. Ashman LK, Aylett GW. Expression of CD31 epitopes on human lymphocytes: CD31 monoclonal antibodies differentiate between naïve (CD45RA+) and memory (CD-45RA–) CD4-positive T cells. Tissue Antigens. 1991; 38: 208–212. doi: 10.1111/j.1399-0039.1991.tb01899.x.

35. Huch M, Dolle L. The plastic cellular states of liver cells: are EpCAM and Lgr5 fit for purpose? Hepatology. 2016; 64: 652–662. doi: 10.1002/hep.28469.

36. Teixeira JH, Silva AM, Almeida MI, Barbosa MA, Santos SG. Circulating extracellular vesicles: their role in tissue repair and regeneration. Transfus Apher Sci. 2016; 55 (1): 53–61. doi: 10.1016/j.transci.2016.07.015.

37. Rountree CB, Barsky L, Ge SH, Zhu J, Senadheera SH, Crooks GM. A CD133-expressing murine liver oval cell population with bilineage potential. Stem Cells. 2007; 25: 2419–2429. doi: 10.1634/stemcells.2007-0176.

38. Corbeila D, Fargeasa CA, Jászaib J. CD133 might be a pan marker of epithelial cells with dedifferentiation capacity. PNAS. 2014; 111: E1451–E1452. doi: 10.1073/pnas.1400195111.

39. Turner R, Lozoya O, Wang Y, Cardinale V, Gaudio E, Alpini G et al. Human hepatic stem cell and maturation liver lineage biology. Hepatology. 2011; 53: 1035–1045. doi: 10.1002/hep.24157.

40. Haruna Y, Saito K, Spaulding S, Nalesnik MA, Gerber MA. Identification of bipotential progenitor cells in human liver development. Hepatology. 1996; 23: 476–481. doi: 10.1002/hep.510230312.

41. Liang OD, Korff T, Eckhardt J, Rifaat J, Baal N, Herr FT et al. Oncodevelopmental alphafetoprotein acts as a selective proangiogenic factor on endothelial cell from the fetomaternal unit. J of Clin Endocrinology & Metabolism. 2004; 89: 1415–1422. doi: 10.1210/jc.2003-031721.