Сравнение эффективности применения интактных и апоптотических клеток костного мозга на разных стадиях прогрессирующего развития сахарного диабета 2-го типа

Цель работы: сравнить эффективность корригирующего воздействия интактных и апоптотических клеток костного мозга на разных стадиях прогрессирующего развития сахарного диабета 2-го типа (СД2). Материалы и методы. Опыты проведены на генетической модели СД2 (на мутантных мышах db/db, n = 52, возраст 0,5–1,0 мес. жизни). Эти мыши составили 4 группы: 1-я – контроль (n = 10); во 2-й (n = 14), 3-й (n = 14) и 4-й (n = 14) опытных группах однократно внутрибрюшинно вводили мононуклеарные клетки аллогенного костного мозга (МККМ) от здоровых доноров (n = 20) в дозе 40–45 × 10⁶ клеток на разных сроках развития СД2 – на 1, 3 и 7-м месяце после рождения соответственно. В каждой опытной группе было дополнительно выделено 2 подгруппы: с применением интактных свежевыделенных МККМ (иМККМ) и апоптотических МККМ (аМККМ). аМККМ получали путем инкубации иМККМ в ионсбалансированном консервирующем растворе НТК Бредшнейдера, чтобы получить иМККМ в состоянии обратимого апоптоза. Состояние мышей db/db после введения МККМ контролировали в динамике, исследуя содержание глюкозы в крови, массу тела, состояние окислительного метаболизма, автоматически рассчитывая суммарный показатель окислительного метаболизма (ПОМ), и гистологические препараты печени. Достоверность полученных результатов оценивали статистическими методами на персональном компьютере с использованием теста Шапиро–Уилка и t-критерия Cтьюдента. Результаты. Установлено, что аМККМ и иМККМ оказывают регуляторное воздействие на метаболизм на всех этапах развития СД2, однако мощность и эффективность воздействия аМККМ на исследуемые показатели была всегда более выраженной и находилась в прямой зависимости от значений ПОМ при введении клеток. На ранних этапах развития СД2 (на стадии адаптации – 1 мес. и стадии прогрессирующей дезадаптации – 3 мес.), когда значения ПОМ в тканях еще сохраняются на достаточно высоком уровне, иМККМ, но особенно аМККМ оказывают выраженный корригирующий эффект. На поздней стадии развития СД2 (на стадии декомпенсации метаболизма – 7 мес.), когда значения ПОМ снижаются ниже критического уровня, иМККМ, но особенно аМККМ способны усилить повреждение метаболизма и ускорить гибель животных. Заключение. МККМ (иМККМ и аМККМ) являются эффективным вспомогательным средством корригирующей терапии на ранних этапах развития СД2, так как развитие их терапевтического действия реализуется за счет сохранившихся стресс-адаптивных резервов в тканях организма.

1. Ramírez‑Alarcón K, Victoriano M, Mardones L, Villagran M, Al‑Harrasi A, Al‑Rawahi A et al. Phytochemicals as Potential Epidrugs in Type 2 Diabetes Mellitus. Front Endocrinol (Lausanne). 2021 Jun 1; 12: 656978. doi: 10.3389/fendo.2021.656978.

2. Artasensi A, Pedretti A, Vistoli G, Fumagalli L. Type 2 diabetes mellitus: A review of multi-target drugs. Molecules. 2020 Apr 23; 25 (8): 1987. doi: 10.3390/molecules25081987.

3. Hossan T, Kundu S, Alam SS, Nagarajan S. Epigenetic Modifications Associated with the Pathogenesis of Type 2 Diabetes Mellitus. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2019; 19 (6): 775–786. doi: 10.2174/1871530319666190301145545.

4. Taylor R, Ramachandran A, Yancy WS Jr, Forouhi NG. Nutritional basis of type 2 diabetes remission. BMJ. 2021 Jul 7; 374: n1449. doi: 10.1136/bmj.n1449.

5. Nishikawa H, Fukunishi S, Asai A, Yokohama K, Ohama H, Nishiguchi S, Higuchi K. Sarcopenia, frailty and type 2 diabetes mellitus (Review). Mol Med Rep. 2021 Dec; 24 (6): 854. doi: 10.3892/mmr.2021.12494.

6. Ma Q, Li Y, Li P, Wang M, Wang J, Tang Z et al. Research progress in the relationship between type 2 diabetes mellitus and intestinal flora. Biomed Pharmacother. 2019 Sep; 117: 109138. doi: 10.1016/j.biopha.2019.109138.

7. Zhou Z, Sun B, Yu D, Zhu C. Gut Microbiota: An Important Player in Type 2 Diabetes Mellitus. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Feb 15; 12: 834485. doi: 10.3389/fcimb.2022.834485.

8. Bielka W, Przezak A, Pawlik A. The Role of the Gut Microbiota in the Pathogenesis of Diabetes. Int J Mol Sci. 2022 Jan 1; 23 (1): 480. doi: 10.3390/ijms23010480.

9. Zhai L, Wu J, Lam YY, Kwan HY, Bian ZX, Wong HLX. Gut-Microbial Metabolites, Probiotics and Their Roles in Type 2 Diabetes. Int J Mol Sci. 2021 Nov 27; 22 (23): 12846. doi: 10.3390/ijms222312846.

10. Xie D, Zhao X, Chen M. Prevention and treatment strategies for type 2 diabetes based on regulating intestinal flora. Biosci Trends. 2021 Nov 21; 15 (5): 313–320. doi: 10.5582/bst.2021.01275.

11. Wu J, Yang K, Fan H, Wei M, Xiong Q. Targeting the gut microbiota and its metabolites for type 2 diabetes mellitus. Front Endocrinol (Lausanne). 2023 May 9; 14: 1114424. doi: 10.3389/fendo.2023.1114424.

12. Ahmed SAH, Ansari SA, Mensah‑Brown EPK, Emerald BS. The role of DNA methylation in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Clin Epigenetics. 2020 Jul 11; 12 (1): 104. doi: 10.1186/s13148-020-00896-4.

13. Ibrahim HIM. Epigenetic Regulation of Obesity-Associated Type 2 Diabetes. Medicina (Kaunas). 2022 Sep 28; 58 (10): 1366. doi: 10.3390/medicina58101366.

14. Raciti GA, Desiderio A, Longo M, Leone A, Zatterale F, Prevenzano I et al. DNA Methylation and Type 2 Diabetes: Novel Biomarkers for Risk Assessment? Int J Mol Sci. 2021 Oct 28; 22 (21): 11652. doi: 10.3390/ijms222111652.

15. Borse SP, Chhipa AS, Sharma V, Singh DP, Nivsarkar M. Management of Type 2 Diabetes: current strategies, unfocussed aspects, challenges and alternatives. Med Princ Prat. 2021; 30 (2): 109–121. doi: 10.1159/000511002.

16. Саланс С. Инсулиннезависимый сахарный диабет: диагностика и лечение. Эндокринология / Под ред. М. Лавина. М.: Практика, 1999: 925–941.

17. Henning RJ. Type-2 diabetes mellitus and cardiovascular disease. Future Cardiol. 2018 Nov; 14 (6): 491–509. doi: 10.2217/fca-2018-0045.

18. Malone JI, Hansen BC. Does obesity cause type 2 diabetes mellitus (T2DM)? Or is it the opposite? Pediatr Diabetes. 2019 Feb; 20 (1): 5–9. doi: 10.1111/pedi.12787.

19. Ruze R, Liu T, Zou X, Song J, Chen Y, Xu R et al. Obesity and type 2 diabetes mellitus: connections in epidemiology, pathogenesis and treatments. Front Endocrinol (Lausanne). 2023 Apr 21; 14: 1161521. doi: 10.3389/fendo.2023.1161521.

20. Tanase DM, Gosav EM, Costea CF, Ciocoiu M, Lacatusu CM, Maranduca MA et al. The Intricate Relationship between Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), Insulin Resistance (IR), and Nonalcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD). J Diabetes Res. 2020 Jul 31; 2020: 3920196. doi: 10.1155/2020/3920196.

21. De Lourdes Ochoa‑González F, González‑Curiel IE, Cervantes‑Villagrana AR, Fernández‑Ruiz JC, Castañeda‑Delgado JE. Innate Immunity Alterations in Type 2 Diabetes Mellitus: Understanding Infection Susceptibility. Curr Mol Med. 2021; 21 (4): 318–331. doi: 10.2174/1566524020999200831124534.

22. Golden TN, Simmons RA. Immune dysfunction in developmental programming of type 2 diabetes mellitus. Nat Rev Endocrinol. 2021 Apr; 17 (4): 235–245. doi: 10.1038/s41574-020-00464-z.

23. Бабаева АГ, Геворкян НМ, Зотиков ЕА. Передача регенерационной информации как частный случай проявления морфогенетической функции лимфоцитов (глава 2, с. 30–50). Роль лимфоцитов в оперативном изменении программы развития тканей. М.: Изд. РАМН, 2009; 107.

24. Степанова ОИ, Онищенко НА, Каркищенко НН, Баранова ОВ, Галахова ТВ. Использование клеток разных фракций аллогенного костного мозга для терапии сахарного диабета 2-го типа на генетической модели. Биомедицина. 2008; 2: 78–81.

25. Pires IGS, Silva E Souza JA, de Melo Bisneto AV, Passos XS, Carneiro CC. Clinical efficacy of stem cell therapy on diabetes mellitus: A systematic review and meta-analysis. Transpl Immunol. 2022 Dec; 75: 101740. doi: 10.10000016/j.trim.22022.101740.

26. Beer L, Mildner M, Gyongyosi M, Ankersmit HJ. Peripheral blood mononuclear cell secretome for tissue repair. Apoptosis. 2016; 21: 1336–1353. doi: 10.1007/s10495-016-1292-8.

27. Beer L, Zimmermann M, Mitterbauer A, Ellinger A, Gruber F, Narzt MS 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. doi: 10.1038/srep16662.

28. Степанова ОИ, Алчинова ИБ, Черепов АБ, Метелкин АА, Карганов МЮ, Никольская АО и др. Динамика состояния клеток крови и костного мозга у мышей при прогрессирующем развитии сахарного диабета 2-го типа. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2024; 68 (1): 98–108. https://doi.org/10.25557/0031-2991.2024.01.98-108.

29. Онищенко НА, Никольская АО, Гоникова ЗЗ, Кирсанова ЛА, Шагидулин МЮ, Севастьянов ВИ. Роль апоптотических клеток костного мозга при активации регенерационных процессов в печени. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021; 23 (4): 110–118. https://doi.org/10.15825/25/1995-1191-2021-4-110-118.

30. Степанова ОИ, Клесов РА, Семенов ХХ, Помыткин ИА, Онищенко НА, Каркищенко ВН. Способ неинвазивного изучения тканевых нарушений при сахарном диабете 2-го типа у мышей db/db c помощью лазерной допплеровской флуометрии. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2023; 67 (2): 118–129. https://doi.org/10.25557/0031-2991.2023.02.118-129.