ЗАЩИТА НЕЙРАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ОТ ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ С ПОМОЩЬЮ ФАКТОРОВ, СЕКРЕТИРУЕМЫХ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫМИ СТВОЛОВЫМИ КЛЕТКАМИ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2018-06-05

Г.А. Посыпанова(1), доктор биологических наук, М.Г. Ратушняк(1, 2), кандидат биологических наук, О.В. Высоцкая(1), кандидат биологических наук, А.И. Глухов(2), доктор биологических наук, профессор, Ю.П. Семочкина(1), А.В. Родина(1, 2), кандидат биологических наук, Е.Ю. Москалева(1, 2), доктор биологических наук, профессор 1-НИЦ «Курчатовский институт», Российская Федерация, 123098, Москва, пл. Курчатова, д. 1; 2-ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет), Российская Федерация, 119146, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2 E-mail: ratushnyak_maria@mail.ru

Введение. Повреждение мозга при лучевой и химиотерапии в значительной мере определяется нарушением нейрогенеза в субгранулярной зоне зубчатой извилины в гиппокампе в результате повреждения нейральных стволовых клеток (НСК). Цель исследования. Характеристика защитного потенциала мезенхимальных стволовых клеток (МСК), выделенных из разных тканей мыши, по уровню экспрессии генов и активности нейротрофинов и секреции ряда цитокинов, а также исследование возможности повышения выживаемости НСК мыши после облучения и после действия этопозида – противоопухолевого препарата, вызывающего повреждения ДНК. Результаты. Показана высокая чувствительность НСК мыши к действию γ-излучения и этопозида. При сравнении МСК из костного мозга, головного мозга и жировой ткани наиболее высокий уровень экспрессии генов нейротрофинов NGF, BDNF, NT4 и GDNF обнаружен в МСК из жировой ткани. В культуральной среде, кондиционированной МСК из жировой ткани, обнаружены высокая активность нейротрофинов, высокое содержание цитокинов IL6, HGF,TGFβ и VEGF и отсутствие цитокинов G-CSF, FGF и IL10. Обнаружено повышение выживаемости НСК при культивировании в присутствии кондиционированной среды МСК из жировой ткани мыши при действии как γ-излучения, так и этопозида. Заключение. Полученные результаты объясняют способность МСК оказывать защитное действие при радиационных повреждениях и впервые демонстрируют повышение выживаемости НСК под влиянием секретируемых МСК факторов после облучения и действия этопозида.
Ключевые слова: 
этопозид, мезенхимальные стволовые клетки, цитокины

Список литературы: 
  1. Johannesen T.B., Lien H.H., Hole K.H., Lote K. Radiological and clinical assessment of long-term brain tumour survivors after radiotherapy. Radiother Oncol. 2003; 69 (2): 169–76.
  2. Nokia M.S., Anderson M.L., Shors T.J. Chemotherapy disrupts learning, neurogenesis and theta activity in the adult brain. Eur. J. Neurosci. 2012; 36 (11): 3521–30.
  3. Raber J., Rola R., LeFevour A., Morhardt D., Curley J., Mizumatsu S., VandenBerg S.R., Fike J.R. Radiation-induced cognitive impairments are associated with changes in indicators of hippocampal neurogenesis. Radiat Res. 2004, 162 (1): 39–47, 77.
  4. Christie L.A., Acharya M.M., Parihar V.K., Nguyen A., Martirosian V., Limoli C.L. Impaired cognitive function and hippocampal neurogenesis following cancer chemotherapy. Clin. Cancer Res. 2012; 18 (7): 1954–65.
  5. Kiang JG. Adult Mesenchymal Stem Cells and Radiation Injury. Health Phys. 2016; 111 (2): 198–203.
  6. Munoz J.R., Stoutenger B.R., Robinson A.P., Spees J.L., Prockop D.J. Human stem/progenitor cells from bone marrow promote neurogenesis of endogenous neural stem cells in the hippocampus of mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2005; 102 (50): 18171–6.
  7. Acharya M.M., Christie L.A., Hazel T.G., Johe K.K., Limoli C.L. Transplantation of human fetal-derived neural stem cells improves cognitive function following cranial irradiation . Cell Transplant. 2014; 23 (10): 1255–66.
  8. Baraniak P.R., McDevitt T.C. Stem cell paracrine actions and tissue regeneration. Regen Med. 2010; 5 (1): 121–43.
  9. Ратушняк М.Г., Северин С.Е. Роль цитокинов, секретируемых мезенхимальными стволовыми клетками, в стимуляции процессов регенерации мозга. Молекулярная медицина. 2017; 15 (1): 10–4. [Ratushnjak M.G., Severin S.E. The role of cytokines secreted by mesenchymal stem cells in stimulating the processes of brain regeneration. Molmed (Russia). 2017; 15 (1): 10–4 (in Russian)]
  10. Egashira Y., Sugitani S., Suzuki Y., Mishiro K., Tsuruma K., Shimazawa M., Yoshimura S., Iwama T., Hara H. The conditioned medium of murine and human adipose-derived stem cells exerts neuroprotective effects against experimental stroke model. Brain Res. 2012; 1461: 87–95.
  11. Gao Z., Zhang Q., Han Y., Cheng X., Lu Y., Fan L., Wu Z. Mesenchymal stromal cell-conditioned medium prevents radiation-induced small intestine injury in mice. Cytotherapy. 2012; 14 (3): 267–73.
  12. Cavazzin Ch., Neri M., Gritti A. Isolate and Culture Precursor Cells from the Adult Periventricular Area. Methods in Molecular Biology. 2013; 1059: 25–40.
  13. Посыпанова Г.А., Москалева Е.Ю., Родина А.В., Семочкина Ю.П., Ратушняк М.Г., Перевозчикова В.Г. Действие малых и сублетальных доз γ-излучения на мезенхимальные и нейральные стволовые клетки из головного мозга мыши. Радиационная биология. Радиоэкология. 2016; 56 (1): 35–43. [Posypanova G.A., Moskaleva E.Y., Rodina A.V., Semochkina Y.P., Ratushnjak M.G., Perevozchikova V.G. Effects of Low and Sublethal Doses of γ-Radiation on Mesenchymal and Neural Stem Cells from Mouse Brain. Radiat. Biol. Radioecol. 2016; 56 (1): 35–43 (in Russian)]
  14. Zuk P.A., Zhu M., Ashjian P., De Ugarte D.A., Huang J.I., Mizuno H., Alfonso Z.C., Fraser J.K., Benhaim P., Hedrick M.H. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol. Biol. Cell. 2002; 13 (12): 4279–95.
  15. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol Methods. 1983; 65 (1–2): 55–63.
  16. Chomczynski P., Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal. Biochem. 1987; 162: 156–9.
  17. Глухов А.И., Высоцкая О.В., Свинарева Л.В., Зимник O.В., Быков И.И., Хоробрых Т.В. Антиапоптотические факторы сервивин и теломераза в диагностике рака желудка. Молекулярная медицина. 2011; 9 (1): 35–40. [Glukhov A.I., Vysotskaya O.V., Svinareva L.V., Zimnik O.V., Bykov I.I., Chorobrych T.V. Antiapoptotic factors servivin and telomerase in the diagnostics of gastric cancer. Molmed (Russia). 2011; 9 (1): 35–40 (in Russian)]
  18. Novosadova E.V., Arsen’eva E.L., Kobylyanskii A.G., Lebedev A.N., Manuilova E.S., Tarantul V.Z., Khaidarova N.V., Grivennikov I.A. Effect of the Expression of the Human pub Gene on the Proliferation and Differentiation of Rat Pheochromocytoma PC-12 Cells. Neurochem. J. 2011; 5 (1): 69–72.
  19. Nguyen N., Lee S.B., Lee Y.S., Lee K.H., Ahn J.Y. Neuroprotection by NGF and BDNF against neurotoxin-exerted apoptotic death in neural stem cells are mediated through Trk receptors, activating PI3-kinase and MAPK pathways. Neurochem. Res. 2009; 34 (5): 942–51.
  20. Crigler L., Robey R.C., Asawachaicharn A. et al. Human mesenchymal stem cell subpopulations express a variety of neuroregulatory molecules and promote neuronal cell survival and neuritogenesis. Exp. Neurol. 2006; 198 (1): 54–64.