Влияние соотношения клеток печени и ММСК костного мозга в имплантируемых клеточно-инженерных конструкциях печени на эффективность восстановления функциональных и морфологических показателей при хронической печеночной недостаточности

Цель работы: выявить наиболее эффективное соотношение клеток печени и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (ММСК КМ) в имплантируемых клеточно-инженерных конструкциях (КИК), используемых для коррекции хронической печеночной недостаточности (ХПН).

Материалы и методы.Для создания КИК печени использовался биополимерный имплантат – композиция гетерогенного коллагенсодержащего геля (БМКГ) (торговый знак Сферо®ГЕЛЬ), содержащая жизнеспособные клетки печени и ММСК КМ в следующих соотношениях – 1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1 соответственно. КИК с различным соотношением клеток печени и ММСК КМ имплантировали в печень крыс с хронической печеночной недостаточностью (ХПН), которую моделировали путем затравки крыс CCL₄. Эффективность регуляторного воздействия КИК (с различным соотношением клеток) на восстановительные процессы в печени оценивали с помощью биохимических, морфологических и морфометрических методов на разных сроках после имплантации.

Результаты. Установлено корригирующее воздействие КИК различного клеточного состава на биохимические и морфологические показатели печени при ХПН. При изучении КИК печени различного клеточного соотношения клеток печени и ММСК КМ (1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1 соответственно) установлено, что наиболее оптимальным соотношением клеток в составе КИК является 5 : 1, т. к. при таком соотношении клеток имела место более отчетливая нормализация морфофункциональных показателей ткани печени при ХПН в течение 365 суток наблюдения при сохранении структурного гомеостаза самих КИК.

Заключение. Эффективная коррекция хронической печеночной недостаточности может быть осуществлена с помощью имплантируемых КИК печени, в которых донорские клетки печени и ММСК КМ находятся в соотношении 1 : 1; 5 : 1 и 10 : 1. Анализ результатов пролонгированной коррекции структурных и функциональных показателей печени с помощью КИК позволяет рекомендовать предпочтительное использование КИК с соотношением клеток печени и ММСК КМ 5 : 1, т. к. длительное сохранение структурного гомеостаза в самих КИК позволяет прогнозировать их длительное регуляторное воздействие на ткань печени при ХПН, в том числе у реципиентов, находящихся в листе ожидания на трансплантацию печени.

1. WHO. World health statistics 2016: monitoring health for the SDGs, sustainable development goals. World Health Organization, Geneva; 2016.

2. GBD 2013 Mortality and Causes of Death Collaborators. Global, regional, and national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2015; 385: 117–171.

3. Forbes S, Strom S. Stem Cells and Hepatocyte Transplantation. A Textbook of Liver Disease. 2018: 84–97.e3. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-37591-7.00006-9.

4. Forbes SJ, Gupta S, Dhawan A. Cell therapy for liver disease: From liver transplantation to cell factory. J Hepatol. 2015; 62 (1 Suppl): 157–169. doi: 10.1016/j.jhep.2015.02.040.

5. Готье СВ, Константинов БА, Цирульникова ОМ. Трансплантация печени. М.: МИА, 2008: 246.

6. United Network for Organ Sharing. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www. unos.org.

7. Eurotransplant international foundation. Annual Report [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.eurotransplant.nl/files/statistics.

8. Hughes RD, Mitry RR, Dhawan A. Current status of hepatocyte transplantation. Transplantation. 2012; 93: 342–347. doi: 10.1097/TP.0b013e31823b72d6.

9. Burkhardt B, Martinez-Sanchez JJ, Bachmann A, Ladurner R, Nüssler AK. Long-term culture of primary hepatocytes: new matrices and microfluidic devices. Hepatology International. 2014; 8: 14–22. doi: 10.1007/s12072-013-9487-3/.

10. Gupta S .Cell therapy to remove excess copper in Wilson’s disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 2014; 1315, Issue 1: 70–80. doi: 10.1111/nyas.12450/.

11. Tanimizu N, Ichinohe N, Ishii M, Kino J, Mizuguchi T, Hirata K, Mitaka T. Liver Progenitors Isolated from Adult Healthy Mouse Liver Efficiently Differentiate to Functional Hepatocytes In Vitro and Repopulate Liver Tissue. Stem Cells. 2016; 34, Issue 12: 2889–2901. doi: 10.1002/stem.2457/.

12. Yovchev MI, Xue Y, Shafritz DA, Locker J, Oertel M. Repopulation of the fibrotic/cirrhotic rat liver by transplanted hepatic stem/progenitor cells and mature hepatocytes. Hepatology. 2014; 59: 284–295. doi: 10.1002/hep.26615/.

13. Grompe M. Liver stem cells, where art thou? Cell Stem Cell. 2014; 15: 257–258. doi: 10.1016/j.stem.2014.08.004.

14. Ichinohe N, Tanimizu N, Ooe H et al. Differentiation capacity of hepatic stem/pro-genitor cells isolated from Dgalactosamine-treated rat livers. Hepatology. 2013; 57: 1192–1202.

15. Mallanna SK, Duncan SA. Differentiationof hepatocytes from pluripotent stem cells. Curr Protoc Stem Cell Biol. 2013; 26: Unit1G 4.

16. Irudayaswamy A, Muthiah M, Zhou L et al. Long-term fate of human fetal liver progenitor cells transplanted in injured mouse livers. Stem Cells. 2018; 36: 103–113.

17. Soeder Y, Loss M, Johnson CL, Hutchinson JA, Haarer J, Ahrens N et al. First-in-Human Case Study: Multipotent Adult Progenitor Cells for Immunomodulation After Liver Transplantation. Stem Cells Transl Med. 2015; 4 (8): 899–904. doi: 10.5966/sctm.2015-0002.

18. Dillmann J, Popp FC, Fillenberg B, Zeman F, Eggenhofer E, Farkas S et al. Treatment-emergent adverse events after infusion of adherent stem cells: the MiSOT-I score for solid organ transplantation. Trials. 2012; 15 (13): 211–221. doi: 10.1186/1745-6215-13-211.

19. Popp FC, Fillenberg B, Eggenhofer E, Renner P, Dillmann J, Benseler V et al. Safety and feasibility of thirdparty multipotent adult progenitor cells for immunomodulation therapy after liver transplantation – a phase I study (MISOT-I). J Transl Med. 2011; 28 (9): 124. doi: 10.1186/1479-5876-9-124.

20. Chistiakov DA. Liver regenerative medicine: advances and challenges. Cells Tissues Organs. 2012; 4 (196): 291–312.

21. Lee SY, Kim HJ, Choi D. Cell Sources, Liver Support Systems and Liver Tissue Engineering: Alternatives to Liver Transplantation. International Journal of Stem Cells. 2015; 8 (1): 36–47. doi: 10.15283/ijsc.2015.8.1.36.

22. Matsuzawa A, Matsusaki M, Akashi M. Construction of three-dimensional liver tissue models by cell accumulation technique and maintaining their metabolic functions for long-term culture without medium change. J Biomed Mater Res A. 2015 Apr; 103 (4): 1554–1564. doi: 10.1002/jbm.a.35292. Epub 2014 Aug 12.

23. Sakai Y, Yamanouchi K, Ohashi K. Vascularized subcutaneous human liver tissue from engineered hepatocyte/ fibroblast sheets in mice. Biomaterials. 2015; 65: 66–75. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.06.046.

24. Fujii M, Yamanouchi K, Sakai Y, Baimakhanov Z, Yamaguchi I, Soyama A et al. In vivoconstruction of liver tissue by implantation of ahepatic non-parenchymal/ adipose-derived stem cellsheet. J Tissue Eng Regen Med. 2017; 21. doi: 10.1002/term.2424.

25. Shu Q Liu. Bioregenerative Engineering: Principles and Applications. Wiley-interscience A. John Willey & Sons, inc., Hoboken, New Jersey Publication. 2007. 1053 p.

26. Zhang J, Zhao X, Liang L, Wang S. A decade of progress in liver regenerative medicine Review article. Biomaterials. 2018; 157: 161–176. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.11.027.

27. Sasaki K, Akagi T, Asaoka T, Eguchi H, Akashi M. Construction of three-dimensional vascularized functional human liver tissue using a layer-by-layer cell coating technique. Biomaterials. 2017; 133: 263–274.

28. Nicolas C, Hickey R, Chen H, Mao S, Higuita M, Wang Y, Nyberg S. Liver Regenerative Medicine: From Hepatocyte Transplantation to Bioartificial Livers and Bioengineered Grafts. Stem Cells. 2017; 35 (1): 42–50.

29. Ishak K et al. Гистологическая оценка стадии и степени хронического гепатита. Клиническая гепатология. 2010; 2: 8–11.

30. Автандилов ГГ. Медицинская морфометрия: руководство. М.: Медицина, 1990. 384.