Результаты экспериментального применения микровезикул мезенхимальных стволовых клеток на модели острой почечной недостаточности у мышей

Важную роль в восстановлении поврежденных органов и тканей играют мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и продуцируемые ими микровезикулярные частицы (МВ). Они могут быть источником цитокинов, антиапоптозных и стимуляторных ростовых факторов. Кроме того, МВ осуществляют транспорт мРНК, микроРНК и сигнальных белков в поврежденные ткани. Это повышает способность клеток к регенерации, ингибирует апоптоз, способствует ангиогенезу и стимулирует пролиферацию клеток. Целью исследования было изучение иммунорегулирующих и прорегенераторных свойств микровезикул мезенхимальных стволовых клеток (МСК-МВ) на модели глицеролиндуцированной острой почечной недостаточности (ОПН) у мышей. Эксперименты проводились на мышах линии СВА возрастом 3-4 месяца. ОПН индуцировали однократным внутримышечным введением 50% глицерола. МСК получали из костного мозга здоровых животных, культивировали в стандартных условиях. Микровезикулы получали путем центрифугирования при 12000 g супернатанта МСК после индукции их апоптоза путем культивирования в условиях депривации кислорода и в бессывороточной среде. МСК-МВ вводили внутривенно в ретроорбитальный синус через сутки после индукции ОПН. Дозу МВ рассчитывали как эквивалентную (полученную из) 1 млн МСК, что составляло 100 мкл на мышь. Животных выводили из эксперимента на 4-е и 11-е сутки после инъекции МСК-МВ. Забирали плазму крови для определения уровня креатининна, мочу – для анализа альбумина, почки – для гистологического иссследования. Показано, что МВ, подуцируемые МСК, дозозависимо стимулировали пролиферацию спленоцитов как в спонтанном, так и Кон-А индуцированном тесте. Добавление МВ вызывало снижение доксорубицин-индуцированного апоптоза селезеночных лимфоцитов у мышей. Вероятно, в этом случае, продуцируемые МСК-МВ оказывали иммуностимулирующее и антиапоптотическое действие. Также МВ оказывали положительный эффект на восстановление структуры и функции почек в модели острой почечной недостаточности у мышей. Использование МСК-МВ в лечении ОПН, индуцированной однократным введением 50% глицерола способствовало снижению уровня альбумина в моче и восстановлению уровня креатинина в сыворотке крови животных. Морфологические исследования показали уменьшение высоты клеток и диаметра собирательных трубочек в мозговом веществе и уменьшение наибольшего поперечного диаметра суперфициальных клубочков в корковом веществе почек больных мышей. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о значительных терапевтических и прорегенеративных свойствах МСК-МВ, которые требуют дальнейшего изучения.

1. Alikhan M.A., Huynh M., Kitching A.R., Ooi J.D. Regulatory Tcells in renal diseases. Clin. Transl. Immunol., 2018, Vol. 7, no. 1, 1004. doi: 10.1002/cti2.1004.

2. Bruno S., Grange C., Deregibus M.C., Calogero R.A., Savozzi F.C., Morando L., Busca A., Falda M., Bussolati B., Tetta C., Camussi G. Mesenchymal stem cell-derived microvesicles protect against acute tubular injury. J. Am. Soc. Nephrol., 2009, Vol. 20, no. 5, pp. 1053-1067.

3. Camussi G., Deregibus M.C., Bruno S., Cantaluppi V., Biancone L. Exosomes/microvesicles as a mechanism of cell-to-cell communication. Kidney Int., 2010, Vol. 78, no. 9, pp. 838-848.

4. Cantaluppi V., Biancone L., Quercia A., Deregibus M.C., Segoloni G., Camussi G. Rationale of mesenchymal stem cell therapy in kidney injury. Am. J. Kidney Dis., 2013, Vol. 61, no. 2, pp. 300-309.

5. Deregibus M.C., Cantaluppi V., Calogero R., Lo Iacono M., Tetta C., Biancone L., Bruno S., Bussolati B., Camussi, G. Endothelial progenitor cell derived microvesicles activate an angiogenic program in endothelial cells by a horizontal transfer of mRNA. Blood, 2007, Vol. 110, no. 7, pp. 2440-2448.

6. Gatti S., Bruno S., Deregibus M.C., Sordi A., Cantaluppi V., Tetta C., Camussi G. Microvesicles derived from human adult mesenchymal stem cells protect against ischaemia-reperfusion-induced acute and chronic kidney injury. Nephrol. Dial. Transplant., 2011, Vol. 26, no. 5, pp. 1474-1483.

7. Goes N., Urmson J., Ramassar V., Halloran P.F. Ischemic acute tubular necrosis induces an extensive local cytokine response: evidence for induction of interferon-gamma, transforming growth factor-1, granulocytemacrophage colony-stimulating factor, interleukin-2, and interleukin-10. Transplantation, 1995, Vol. 59, no. 4, pp. 565-572.

8. Humphreys B.D., Valerius M.T., Kobayashi A., Mugford J.W., Soeung S., Duffield J.S., McMahon A.P., Bonventre J.V. Intrinsic epithelial cells repair the kidney after injury. Cell Stem Cell, 2008, Vol. 2, no. 3, pp. 284-291.

9. Nauta A.J., Fibbe W.E. Immunomodulatory properties of mesenchymal stromal sells. Blood, 2007, Vol. 110, no. 10, pp. 3499-3506.

10. Quesenberry P.J., Dooner M.S., Aliotta J.M. Stem cell plasticity revisited: the continuum marrow model and phenotypic changes mediated by microvesicles. Exp. Hematol., 2010, Vol. 38, no. 7, pp. 581-592.

11. Rabb H. Immune modulation of acute kidney injury. J. Am. Soc. Nephrol., 2006, Vol. 17, no. 3, pp. 604-606.

12. Stahl A., Johanson K., Mossberg M., Kahn R., Karpman D. Exosomes and microvesicules in normal physiology, pathophysiology and renal deseases. Pediatr. Nephrol., 2019, Vol. 34, no. 1, pp. 11-30.

13. Wang S.Y., Hong Q., Zhang C.Y., Yang Y.J., Cai G.Y., Chen X.M. miRNAs in stem cell-derived extracellular vesicles for acute kidney injury treatment: comprehensive review of preclinical studies. Stem Cell Res. Ther., 2019, Vol.10, no. 1, 281. doi: 10.1186/s13287-019-1371-1.

14. Wang Y., Wang Y., Cao Q., Zheng G., Lee V.W.S., Zheng D., Li X., Tan T.K., Harris D.C.H. By homing to the kidney, activated macrophages potently exacerbate renal injury. Am. J. Pathol., 2008, Vol. 172, no. 6, pp. 1491-1499.

15. Zhou Y., Xu H., Xu W., Wang B., Wu H., Tao Y., Zhang B., Wang M., Mao F., Yan Y., Gao S., Gu H., Zhu W., Qian H. Exosomes released by human umbilical cord mesenchymal stem cells protect against cisplatin-induced renal oxidative stress and apoptosis in vivo and in vitro. Stem Cell Res. Ther., 2013, Vol. 4, no. 2, 34. doi: 10.1186/scrt194.