НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАПСУЛЫ ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ СИЛИКОНА С АДСОРБИРОВАННЫМИ МУЛЬТИПОТЕНТНЫМИ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫМИ СТРОМАЛЬНЫМИ КЛЕТКАМИ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2019-02-08

И.В. Майбородин(1), доктор медицинских наук, профессор, Т.В. Михеева(1), кандидат медицинских наук, С.А. Кузькин(2), В.И. Майбородина(2), доктор медицинских наук, А.И. Кадырова(1), кандидат медицинских наук, А.И. Шевела(1), доктор медицинских наук, профессор 1-ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН», Центр новых медицинских технологий, Российская Федерация, 630090, Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 8; 2-ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины» Минобрнауки России, Институт молекулярной патологии и патоморфологии, лаборатория ультраструктурных основ патологии, Российская Федерация, 630117, Новосибирск, ул. акад. Тимакова, 2 E-mail: [email protected]

Введение. Широкое распространение клеточных технологий рано или поздно неизбежно приведет к введению мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток (ММСК) или их экзосом у людей с имплантированными искусственными материалами, приживление которых сопровождается сначала острым, а затем хроническим воспалением, очень часто приобретающим гранулематозный характер. Снижение активности воспалительной реакции теоретически может улучшить результаты имплантации. Цель исследования. Изучить возможность применения аутологичных ММСК костномозгового происхождения (АММСККП) для влияния на процесс интеграции силиконового имплантата в эксперименте. Методы. Методом световой микроскопии с применением люминесценции изучали состояние капсулы и клетчатки вокруг имплантированного силикона с адсорбированными АММСККП с трансфицированным геном GFP и дополнительно окрашенными Vybrant® CM-Dil-мембранами. Результаты. При изучении толщины и васкуляризации капсулы, формируемой из плотной волокнистой соединительной ткани для отграничения внедренного в организм силикона, не найдено достоверных различий, связанных с адсорбцией АММСККП на полимере. АММСККП также не влияют на процессы констрикции капсулы вокруг силикона и его фрагментирования. Толщина рыхлой волокнистой соединительной ткани вокруг инкапсулированного силикона с адсорбированными АММСККП меньше, однако в ней более выражена васкуляризация, чем после внедрения такого же инородного тела, но без применения клеточных технологий. Заключение. Меньший объем рыхлой волокнистой соединительной ткани вокруг имплантированного с АММСККП силикона указывает на снижение активности воспалительной реакции в результате применения клеточных технологий, более быстрое очищение послеоперационной раны от детрита, успешность репаративных процессов и создание условий для интеграции инородного тела в организм. Существует вероятность, что все найденные эффекты, связанные с присутствием АММСККП на силиконе, после его имплантации обусловлены действием не собственно АММСККП, а их детрита, который в некоторых случаях может оказывать сходное иммуномодуляторное действие с самими АММСККП или даже превосходить его.
Ключевые слова: 
мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, воспаление
Для цитирования: 
Майбородин И.В., Михеева Т.В., Кузькин С.А., Майбородина В.И., Кадырова А.И., Шевела А.И. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАПСУЛЫ ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ СИЛИКОНА С АДСОРБИРОВАННЫМИ МУЛЬТИПОТЕНТНЫМИ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫМИ СТРОМАЛЬНЫМИ КЛЕТКАМИ. Молекулярная медицина, 2019; (2): -https://doi.org/10.29296/24999490-2019-02-08
Список литературы: 
  1. Shree N., Venkategowda S., Venkatranganna M.V., Bhonde R.R. Treatment with adipose derived mesenchymal stem cells and their conditioned media reverse carrageenan induced paw oedema in db/db mice. Biomed. Pharmacother. 2017; 90: 350–3. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.03.090.
  2. Jackson M.V., Krasnodembskaya A.D. Analysis of mitochondrial transfer in direct co-cultures of human monocyte-derived macrophages (MDM) and mesenchymal stem cells (MSC). Bio Protoc. 2017; 7 (9): pii: e2255. https://doi.org/10.21769/BioProtoc.2255.
  3. Qiu G., Zheng G., Ge M., Huang L., Tong H., Chen P. et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells modulate CD14(++)CD16(+) expression on monocytes from sepsis patients in vitro via prostaglandin E2. Stem Cell. Res. Ther. 2017; 8 (1): 97. https://doi.org/10.1186/s13287-017-0546-x.
  4. Tang X.D., Shi L., Monsel A., Li X.Y., Zhu H.L., Zhu Y.G., Qu J.M. Mesenchymal stem cell microvesicles attenuate acute lung injury in mice partly mediated by Ang-1 mRNA. Stem Cells. 2017; 35 (7): 1849–59. https://doi.org/10.1002/stem.2619.
  5. Robinson A.M., Rahman A.A., Miller S., Stavely R., Sakkal S., Nurgali K. The neuroprotective effects of human bone marrow mesenchymal stem cells are dose-dependent in TNBS colitis. Stem Cell. Res. Ther. 2017; 8 (1): 87. https://doi.org/10.1186/s13287-017-0540-3.
  6. Takeyama H., Mizushima T., Uemura M., Haraguchi N., Nishimura J., Hata T. et al. Adipose-derived stem cells ameliorate experimental murine colitis via tsp-1-dependent activation of latent TGF-β. Dig. Dis. Sci. 2017; 62 (8): 1963–74. https://doi.org/10.1007/s10620-017-4578-y.
  7. Майбородин И.В., Морозов В.В., Аникеев А.А., Фигуренко Н.Ф., Маслов Р.В., Частикин Г.А., Матвеева В.А., Майбородина В.И. Макрофагальный ответ у крыс на введение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток в регион хирургической травмы. Новости хирургии. 2017; 25 (3): 233–41.
  8. [Maiborodin I.V., Morozov V.V., Anikeev A.A., Figurenko N.F., Maslov R.V., Chastikin G.A., Matveeva V.A., Maiborodina V.I. Macrophage reaction to multipotent mesenchymal stromal cells introduction into surgical trauma site in rats. Novosti Khirurgii. 2017; 25 (3): 233–41 (in Russian)]
  9. Майбородин И.В., Маслов Р.В., Михеева Т.В., Еловский А.А., Фигуренко Н.Ф., Майбородина В.И., Шевела А.И., Анищенко В.В. Макрофагальная адсорбция мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток как доказательство их миграции по сосудам после тканевой инъекции. Молекулярная медицина. 2018; 16 (4): 56–61. https://doi.org/10.29296/24999490-2018-04-10.
  10. [Maiborodin I.V., Maslov R.V., Mikheeva T.V., Elovskiy A.A., Figurenko N.F., Maiborodina V.I., Shevela A.I., Anishchenko V.V. Macrophagal adsorption of multipotent mesenchymal stromal cells and their debris from vascular bed proves the migration of these cellular elements through the vessels after tissue injection. Molekulyarnaya meditsina. 2018; 16 (3): 56–61 (in Russian)]
  11. Крымский Л. Д., Нестайко Г. В., Рыбалов А. В. Растровая электронная микроскопия сосудов и крови. М.: Медицина, 1976; 168.
  12. [Krymskij L.D., Nestajko G.V., Rybalov A.V. Rastrovaja jelektronnaja mikroskopija sosudov i krovi [Raster electron microscopy of vessels and blood]. M.: Medicina, 1976; 168 (in Russian)].
  13. Волкова О. В., Шахламов В. А., Миронов А. А. Атлас сканирующей электронной микроскопии клеток, тканей и органов. М.: Медицина, 1987; 464.
  14. [Volkova O.V., Shahlamov V.A., Mironov A.A. Atlas skanirujushhej jelektronnoj mikroskopii kletok, tkanej i organov [Atlas of the scanning electron microscopy of cells, tissues and organs]. M.: Medicina, 1987; 464 (in Russian)]
  15. Head J.R., Seeling L.L. Jr. Lymphatic vessels in the uterine endometrium of virgin rats. J. Reprod. Immunol. 1984; 6 (3): 157–66.
  16. Шевела А.А., Тодер М.С., Матвеева В.А., Артемьева Л.В., Матвеев А.Л., Мейснер С.Н., Мейснер Л.Л., Шевела А.И., Аникеев А.А., Фигуренко Н.Ф., Маслов Р.В., Байбородин С.И., Майбородин И.В. Химически чистое кремниевое и танталовое покрытие не токсично для мезенхимальных стромальных клеток и усиливает цитосовместимость электрополированного сплава никелида титана. Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2017; 20 (3(62)): 45–50.
  17. [Shevela A.A., Toder M.S., Matveeva V.A., Artemeva L.V., Matveev A.L., Meisner S.N., Meisner L.L., Shevela А.I., Anikeev A.A., Figurenko N.F., Maslov R.V., Bayborodin S.I., Maiborodin I.V. Chemically pure silicon and titanium coating is not toxic for mesenchymal stromal cells and improves cytological compatibility of electropolished TiNi alloy. Issues of Reconstructive and Plastic Surgery. 2017; 20 (3(62)): 45–50 (in Russian)]
  18. Lei L., Tzekov R., Tang S., Kaushal S. Accumulation and autofluorescence of phagocytized rod outer segment material in macrophages and microglial cells. Mol Vis. 2012; 18: 103–13.
  19. Potter K.A., Simon J.S., Velagapudi B., Capadona J.R. Reduction of autofluorescence at the microelectrode-cortical tissue interface improves antibody detection. J. Neurosci. Methods. 2012; 203 (1): 96–105.
  20. Liu S., Jiang L., Li H., Shi H., Luo H., Zhang Y., Yu C., Jin Y. Mesenchymal stem cells prevent hypertrophic scar formation via inflammatory regulation when undergoing apoptosis. J. Invest Dermatol. 2014; 134 (10): 2648–57.
  21. Yates C.C., Nuschke A., Rodrigues M., Whaley D., Dechant J.J., Taylor D.P., Wells A. Improved transplanted stem cell survival in a polymer gel supplemented with tenascin C accelerates healing and reduces scarring of murine skin wounds. Cell Transplant. 2017; 26 (1): 103–13.
  22. Conklin L.S., Hanley P.J., Galipeau J., Barrett J., Bollard C.M. Intravenous mesenchymal stromal cell therapy for inflammatory bowel disease: Lessons from the acute graft versus host disease experience. Cytotherapy. 2017; 19 (6): 655–67. https://doi.org/10.1016/j.jcyt.2017.03.006.
  23. Carty F., Mahon B.P., English K. The influence of macrophages on mesenchymal stromal cell therapy: passive or aggressive agents? Clin. Exp. Immunol. 2017; 188 (1): 1–11. https://doi.org/10.1111/cei.12929.
  24. Amouzegar A., Mittal S.K., Sahu A., Sahu S.K., Chauhan S.K. Mesenchymal stem cells modulate differentiation of myeloid progenitor cells during inflammation. Stem Cells. 2017; 35 (6): 1532–41. https://doi.org/10.1002/stem.2611.
  25. Xiao J., Yang R., Biswas S., Zhu Y., Qin X., Zhang M. et al. Neural stem cell-based regenerative approaches for the treatment of multiple sclerosis. Mol. Neurobiol. 2018; 55 (4): 3152–71. https://doi.org/10.1007/s12035-017-0566-7.
  26. Cronce M.J., Faulknor R.A., Pomerantseva I., Liu X.H., Goldman S.M., Ekwueme E.C., Mwizerwa O., Neville C.M., Sundback C.A. In vivo response to decellularized mesothelium scaffolds. J. Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2018; 106 (2): 716–25. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33879.
  27. Segreto F., Carotti S., Marangi G.F., Tosi D., Zingariello M., Pendolino A.L., Sancillo L., Morini S., Persichetti P. The role of angiogenesis, inflammation and estrogen receptors in breast implant capsules development and remodeling. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2018; 71 (5): 637–43. https://doi.org/10.1016/j.bjps.2017.12.003.
  28. Truong T., Jones K.S. Capsaicin reduces PLGA-induced fibrosis by promoting M2 macrophages and suppressing overall inflammatory Response. J. Biomed Mater Res A. 2018; 106 (9): 2424–32. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36436.
  29. Майбородин И.В., Шевела А.И., Морозов В.В., Новикова Я.В., Матвеева В.А., Дровосеков М.Н., Баранник М.И. Реакция тканей крыс на имплантацию полигидроксиалканоата в состоянии пленок и ультратонких волокон. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012; 154 (9): 365–70.
  30. [Maiborodin I.V., Shevela A.I., Morozov V.V., Novikova Ya.V., Matveeva V.A., Drovosekov M.N., Barannik M.I. Reaction of the rat tissues to implantation of polyhydroxyalkanoate films and ultrafine fibers. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013; 154 (3): 379–84 (in Russian)]
  31. Майбородин И.В., Кузнецова И.В., Береговой Е.А., Шевела А.И., Баранник М.И., Майбородина В.И., Манаев А.А. Реакция тканей крыс на имплантацию биодеградируемого полимера на основе молочной кислоты. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013;156(12):848-853.
  32. [Maiborodin I.V., Kuznetsova I.V., Beregovoi E.A., Shevela A.I., Barannik M.I., Maiborodina V.I., Manaev A.A. Reaction of rat tissues to implantation of lactic acid-based biodegradable polymer. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2014; 156 (6): 874–9. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2473-5 (in Russian)]
  33. Кузнецова И.В., Майбородин И.В., Шевела А.И., Баранник М.И., Манаев А.А., Бромбин А.И., Майбородина В.И. Реакция окружающих тканей на имплантацию абсорбируемых шовных материалов. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014; 157 (3): 375–80.
  34. [Kuznetsova I.V., Maiborodin I.V., Shevela A.I., Barannik M.I., Manaev A.A., Brombin A.I., Maiborodina V.I. Local Tissue Reaction to Implantation of Biodegradable Suture Materials. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2014; 157 (3): 390–4. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2574-1 (in Russian)]
  35. Майбородин И.В., Якимова Н.В., Матвеева В.А., Пекарев О.Г., Майбородина Е.И., Пекарева Е.О. Ангиогенез в рубце матки крыс после введения аутологичных мезенхимальных стволовых клеток костномозгового происхождения. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010; 150 (12): 705–11.
  36. [Maiborodin I.V., Yakimova N.V., Matveyeva V.A., Pekarev O.G., Maiborodina E.I., Pekareva E.O. Angiogenesis in rat uterine cicatrix after injection of autologous bone marrow mesenchymal stem cells. Bull Exp. Biol. Med. 2011; 150 (6): 756–61 (in Russian)].
  37. Майбородин И.В., Оноприенко Н.В., Частикин Г.А. Морфологические изменения тканей матки крыс и возможность самопроизвольных родов в результате введения мультипотентных мезенхимных стромальных клеток на фоне гидрометры. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015; 159 (4): 511–6.
  38. [Maiborodin I.V., Onoprienko N.V., Chastikin G.A. Morphological changes in rat uterine tissues and possibility of spontaneous labor as a result of injection of multipotent mesenchymal stromal cells against the background of hydrometra. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2015; 159 (4): 511–6. https://doi.org/10.1007/s10517-015-3005-7 (in Russian)]
  39. Майбородин И.В., Шевела А.И., Матвеева В.А., Дровосеков М.Н., Баранник М.И., Кузнецова И.В. Ангиогенез в грануляционной ткани после имплантации полигидроксиалканоата с мезенхимальными стволовыми клетками. Новости хирургии. 2013; 21 (2): 29–36.
  40. [Maiborodin I.V., Shevela A.I., Matveeva V.A., Drovosekov M.N., Barannick M.I., Kuznetsova I.V. Angiogenesis in granulation tissue after implantation of polyhydroxyalkanoate with mesenchymal stem cells. Novosti Khirurgii. 2013; 21 (2): 29–36 (in Russian)].