Сетевое издание "Медицина и образование в Сибири"
 
 
  

 
№ 4 - 2016 г.
14.00.00 медицинские науки
(14.03.00 Медико-биологические науки)

УДК 616.15:613.644]-092.9

ВЛИЯНИЕ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК НА СЫВОРОТОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ У КРЫС ПРИ ВИБРАЦИОННО-ШУМОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Н. Г. Абдулкина, К. В. Зайцев, О. Б. Жукова, А. А. Гостюхина, В. А. Воробьев, А. А. Зайцев

ФГБУ «Сибирский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства» (ЗАТО Северск)

Проведенное исследование было посвящено экспериментальному обоснованию возможности коррекции нарушений при моделировании длительного воздействия повышенных уровней общей вибрации и шума у крыс с помощью клеточных технологий. Полученные результаты продемонстрировали положительные изменения уровней кортикостерона и нейронспецифической енолазы при введении мезенхимальных стволовых клеток на фоне длительного вибрационно-шумового воздействия.

Ключевые слова: производственная вибрация, производственный шум, мезенхимальные стволовые клетки, эксперимент, кортикостерон, нейронспецифическая енолаза, креатинин.


Введение. Современное производство, как правило, характеризуется сочетанием различных профессионально-производственных факторов, которые при соответствующих условиях могут оказывать негативное влияние на здоровье работника [1]. Медицина, базирующаяся на применении массивных доз фармацевтических препаратов, переживает кризис в лечении хронических экономически значимых заболеваний человека. В настоящий период поиск новых подходов патогенетической терапии, изучение тонких механизмов регуляции функций клеток остаются наиболее важными направлениями биомедицинских исследований. Успешное внедрение в практику экспериментальной биологии методов длительного культивирования стволовых клеток и клеток-предшественниц разных тканей животных и человека, выделенных из эмбрионов, плодов и взрослых организмов, создали предпосылки для разработки технологий заместительной клеточной и тканевой терапии заболеваний различной этиологии [3].

В связи с вышеизложенным целью данного исследования явилась оценка влияния мезенхимальных стволовых клеток (МСК) на уровни кортикостерона, нейроспецифической енолазы и креатинина в сыворотке крови у крыс с моделью длительного вибрационно-шумового воздействия.

Материалы и методы исследования. Экспериментальное исследование было выполнено на 30-ти половозрелых крысах-самцах породы Wistar массой 270–306 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария на обычном пищевом рационе со свободным доступом к воде. Все процедуры с животными выполняли в соответствии с международными правилами и нормами (European Communities Council Directives of 24 November 1986, 86/609/EEC). Экспериментальные животные случайным образом были разделены на 2 группы:

  1. 10 крыс, которые находились в клетках, установленных на неработающей виброплатформе Clear Fit CF-PLATE Compact 101 — контрольная группа;
  2. 20 крыс, которых подвергали воздействию общей вертикальной вибрации (частота 35–40 Гц) и шума (94 Дба) с помощью виброплатформы Clear Fit CF-PLATE Compact 101 — опытная группа.

Процедуру вибрационно-шумового воздействия выполняли ежедневно по 1 часу в течение 30-ти дней. Животных по 5 особей помещали в 2 клетки, установленные на виброплатформе Clear Fit CF-PLATE Compact 101. Клетки накрывали решетчатыми крышками, на которые укладывали металлический диск весом 30 кг для утяжеления. Работающая виброплатформа генерировала общую вибрацию вертикальной направленности с частотой 35–40 Гц и шум в 94 Дба, что превышало предельно допустимые величины на 40 % (СН 2.2.4/2.1.8.562-96). После формирования модели патологического состояния экспериментальные крысы были случайным образом разделены на 2 группы. Животным первой опытной группы внутрибрюшинно вводили 3 × 106 МСК, выделенных из костного мозга крыс. Животным другой опытной группы выполняли инъекцию эквивалентного объема чистой питательной среды для культивирования клеток.

Для получения культуры МСК мононуклеарные клетки, выделенные из костного мозга крыс, культивировали в атмосфере 5 % углекислого газа при температуре 37 °С и 100 % влажности. В результате культивирования на дне флакона формировались колонии адгезированных мезенхимальных клеток. Смену среды проводили каждые 3-е суток для элиминации неприкрепившихся клеток. В результате на 6–7-е сутки образовывалось примерно 60–70 % монослоя. На 12–14-е сутки культивирования формировался 95–100 % монослой МСК. После завершения культивирования питательную среду сливали. Монослой клеток снимали с адгезионной поверхности флаконов, инкубируя в течение 7–10 мин при 37 °С в присутствии 5–7 мл 0,25 % раствора трипсина («ПанЭко», РФ). Полученную клеточную суспензию отмывали чистой питательной средой, затем оценивали жизнеспособность и подсчитывали клеточность. Микроскопию проводили на микроскопе Optika XDS-2SFL (Италия) в режиме 20-кратного увеличения.

Через 14 суток после введения МСК всех животных выводили из эксперимента путем одномоментной декапитации под CO2-наркозом. В сыворотке крови крыс определяли содержания креатинина стандартным биохимическим методом, уровни нейронспецифической енолазы и кортикостерона — с использованием твердофазного неконкурентного иммуноферментного анализа согласно инструкции, предлагаемой производителями тест-систем («Fujirebio Diagnostics AB», Швеция и «IBL», Германия соответственно).

При обработке полученных данных были использованы методы статистического описания, включающие проверку на нормальность распределения исследуемого признака по критерию Шапиро-Вилка, расчет медианы (М), верхнего и нижнего квартилей (Q1;Q3), межгрупповое сравнение показателей с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Различия считались статистически значимыми при уровне р < 0,05.

Результаты исследований и обсуждение. Измерение концентрации кортикостерона проводили как гормона стресса [6]; нейронспецифической енолазы — для оценки повреждения клеточных мембран нейронов головного мозга [2]; креатинина — как одного из показателей утомляемости мышц [7]. Полученные результаты применения МСК при моделировании длительного вибрационно-шумового воздействия характеризуются статистически не различающимися уровнями кортикостерона и нейронспецифической енолазы с контрольной группой, тогда как у крыс без клеточной терапии эти показатели статистически значимо были выше (см. табл.).

Концентрация кортикостерона, нейроспецифической енолазы и креатинина в сыворотке крови у крыс с моделью вибрационно-шумового воздействия после клеточной терапии, Me (Q1:Q3)

Исследуемые сывороточные показатели Крысы контрольной группы
(n = 10)
Крысы с моделью вибрационно-шумового воздействия
(n = 10)
Крысы с моделью вибрационно-шумового воздействия, которым вводили МСК
(n = 10)
Р — уровень значимости межгрупповых различий
1 2 3
Содержание кортикостерона, нг/мл 69,25 (46,70;95,50) 148,60 (126,30;199,20) 64,95 (27,10;108,65) p1-2 = 0,007
p1-3 = 0,859
p2-3 = 0,019
Содержание нейронспецифической енолазы, мкг/л 0,00
(0,00;0,10)
0,10
(0,10;0,20)
0,00
(0,00;0,10)
p1-2 = 0,036
p1-3 = 0,854
p2-3 = 0,014
Концентрация креатинина, мкмоль/л 107,70 (103,60;109,50) 166,30 (163,60;172;00) 188,30 (176,00;196,30) p1-2 = 0,003
p1-3 = 0,001
p2-3 = 0,028

Концентрация сывороточного креатинина у животных обеих опытных групп была выше контроля, что подтверждает факт выраженного мембранопатологического эффекта вибрационно-шумового фактора. Между опытными группами также отмечались статистические различия: концентрации кортикостерона и нейронспецифической енолазы у животных с моделью вибрационно-шумового воздействия были выше, чем у крыс на фоне применения МСК (см. табл.).

Полученные результаты можно объяснить способностью МСК увеличивать количество клеток олигодендроцитной линии в участке повреждения и запускать иммунный отклик в направлении более благотворного баланса Th1/Th2 за счет клеточной миграции в зону поражения, интеграции, нейтральной трансдифференцировки и стимуляции эндогенного нейро- и ангиогенеза вследствие экспрессии глиального нейротрофического фактора, фактора роста нервов, нейротрофического фактора мозга [4, 5]. Это приводит к коррекции нейрональных повреждений, вызванных длительным вибрационно-шумовым воздействием.

Заключение. Таким образом, проведенные исследования доказали повреждающий эффект вибрационно-шумового фактора в условиях экспериментальной модели. Полученные при этом результаты могут считаться позитивной оценкой применения МСК при вибрационной патологии в силу доказанной эффективности по ряду ключевых сывороточных показателей.

Выводы

  1. Установлено, что использованная в эксперименте модель негативного влияния вибрационно-шумового производственного фактора была эффективна в оценке перспективности использования мезенхимальных стволовых клеток в качестве одного из подходов в решении задач регенеративной медицины.
  2. Проведенное исследование продемонстрировало положительную динамику изучаемых показателей сыворотки крови (уровни кортикостерона и нейронспецифической енолазы) при введении мезенхимальных стволовых клеток на фоне длительного вибрационно-шумового воздействия.

Список литературы

  1. Бесько В. А. Организация медицинского обслуживания работников ЛПУ : производственный принцип / В. А. Бесько // Здравоохранение. — 2012. — № 5. — С. 30–34.
  2. Иммуноферментный анализ нейроспецифической елоназы на основе моноклональных антител в оценке проницаемости гематоэнцефалитического барьера при нервно-психических заболеваниях / В. П. Чехонин [и др.] // Российский психиатрический журнал. — 2000. — № 4. — С. 15–19.
  3. Петренко А. Ю. Стволовые клетки. Свойства и перспективы клинического применения / А. Ю. Петренко, Ю. А. Хунов, Э. Н. Иванов. — Луганск : Пресс-экспресс, 2011. — 368 с.
  4. Hepatocyte growth factor mediates mesenchymal stem cell-induced recovery in multiple sclerosis models / L. Bai [et al.] // Nature neuroscience. — 2012. — Vol. 15, N 6. — P. 862–870.
  5. Human bone marrow?derived mesenchymal stem cells induce Th2?polarized immune response and promote endogenous repair in animal models of multiple sclerosis / L. Bai [et al.] // Glia. — 2009. — Vol. 57, N 11. — P. 1192–1203.
  6. Newman E. M. Corticosterone and dehydroepiandrosterone in songbird plasma and brain : effects of season and acute stress / E. M. Newman, K. K. Soma // European Journal of Neuroscience. — 2009. — Vol. 29, N 9. — P. 1905–1914.
  7. The effect of muscle-damaging exercise on blood and skeletal muscle oxidative stress : magnitude and time-course / M. J. Nicolaidis [et al.] // Sports Medicine. — 2008. — Vol. 38, N 7. — P. 579–606.

 

Учредитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО НГМУ Минздрава России)

Государственная лицензия ФГБОУ ВО НГМУ Минздрава России
на образовательную деятельность:
серия ААА № 001052 (регистрационный № 1029) от 29 марта 2011 года,
выдана Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки бессрочно

Свидетельство о государственной аккредитации ФГБОУ ВО НГМУ Минздрава России:
серия 90А01 № 0000997 (регистрационный № 935) от 31 марта 2014 года
выдано Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки
на срок по 31 марта 2020 года

Адрес редакции: 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, д. 52
тел./факс: (383) 229-10-82, адрес электронной почты: mos@ngmu.ru

Выпуск сетевого издания «Медицина и образование в Сибири» (ISSN 1995-0020)
прекращен в связи с перерегистрацией в печатное издание «Journal of Siberian Medical Sciences» (ISSN 2542-1174). Периодичность выпуска — 4 раза в год.

Архивы выпусков «Медицина и образование в Сибири» доступны на сайте с 2006 по 2016 годы, а также размещены в БД РИНЦ (Российский индекс научного цитирования) на сайте elibrary.ru.

Средство массовой информации зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) —
Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-72398 от 28.02.2018.

© ФГБОУ ВО НГМУ Минздрава России, 2020



22.05.2017
Сетевое издание «Медицина и образование в Сибири» преобразовано в печатное издание «Journal of Siberian Medical Sciences». Дата перерегистрации: 18.05.2017. Свидетельство о СМИ: ПИ № ФС 77-69793.
Подробнее >>

03.04.2017
С 2017 года Издательско-полиграфическим центром НГМУ осуществляется выпуск печатного издания «Сибирский медицинский вестник».
Подробнее >>

08.02.2016
Уважаемые авторы! Открыт прием статей во 2-й номер 2016 года (выход номера — середина мая 2016 г.).
Подробнее >>

11.01.2016
Уважаемые авторы! Продолжается прием статей в 1-й номер 2016 года (выход номера — конец февраля 2016 г.).
Подробнее >>

28.12.2015
Уважаемые авторы! Сетевое издание входило в Перечень ВАК до 30 ноября 2015 г. Работа по включению издания в новый Перечень ВАК продолжается.
Информация о формировании Перечня ВАК
Подробнее >>

Архив новостей


Rambler's Top100