Регионарное использование внеклеточных микровезикул мезенхимальных стромальных клеток при остром некротизирующем панкреатите в эксперименте

Актуальность. Актуальность проблемы лечения острого панкреатита обусловлена увеличением заболеваемости с ростом числа некротизирующих форм, сопровождающихся большой частотой развития тяжелых осложнений и высокой летальностью.

Цель. Выявить воздействие на показатели эндогенной интоксикации при остром некротизирующем панкреатите регионарного использования внеклеточных микровезикул мезенхимальных стромальных клеток в эксперименте.

Материал и методы. Модель острого некротизирующего панкреатита создавали стандартно введением 0,3 мл 5% неионного детергента полиэтиленгликоль-октилфенолового эфира в хвостовую часть поджелудочной железы крыс. Исследования выполнены на 42 половозрелых крысах-самцах линии Wistar, которые случайным образом были разделены на четыре группы. В I группу (n=6) вошли интактные животные, II группу (контрольная) (n=12) составили животные с острым панкреатитом без лечения, III группу (n=12) – животные с острым панкреатитом, лечение которых проводилось обезболиванием и инфузией 0,9% раствора натрия хлорида, в IV группе животных (n=12) лечение острого панкреатита осуществлялось обезболиванием, инфузией 0,9% раствора натрия хлорида и дополнялось регионарным введением микровезикул мезенхимальных стромальных клеток. Клетки получали из костного мозга здоровых животных, микровезикулы – методом их дифференциального центрифугирования в стерильных условиях. Микровезикулы вводили через сутки после моделирования панкреатита через установленный катетер к патологически измененной части поджелудочной железы. Дозу микровезикул рассчитывали как эквивалентную (полученную из) 1 млн мезенхимальных стромальных клеток. На 3-и и 7-е сутки от начала моделирования заболевания оценивали гематологические показатели, маркеры системного проявления патологического процесса (альфа-амилаза, аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза), маркеры эндогенной интоксикации (активность перекисного окисления липидов, уровень оксида азота), маркеры системного воспалительного ответа (фактор некроза опухоли-α, интерлейкин-6).

Результаты. Регионарное использование внеклеточных микровезикул мезенхимальных стромальных клеток при лечении острого экспериментального некротизирующего панкреатита на ранней стадии способствует нормализации уровня тромбоцитов крови, снижению ферментемии, элементов эндогенной интоксикации (интерлейкин-6, фактор некроза опухоли-α) и уровня оксида азота.

Заключение. Раннее применение внеклеточных микровезикул мезенхимальных стромальных клеток при лечении острого некротизирующего панкреатита в эксперименте положительно влияет на показатели, которые являются ключевыми звеньями патогенеза и ведущими маркерами тяжести данного заболевания.

1. Petrov MS, Yadav D. Global epidemiology and holistic prevention of pancreatitis. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2019;16(3):175–184. PMID: 30482911 https://doi.org/10.1038/s41575-018-0087-5

2. Kiss S, Pintér J, Molontay R, Nagy M, Farkas N, Sipos Z, et al. Early prediction of acute necrotizing pancreatitis by artificial intelligence: a prospective cohort-analysis of 2387 cases. Sci Rep. 2022;12(1):7827. PMID: 35552440 https://doi.org/10.1038/s41598-022-11517-w

3. Zhuang WZ, Lin YH, Su LJ, Wu MS, Jeng HY, Jeng HC, et al. Mesenchymal stem/stromal cell-based therapy: mechanism, systemic safety and biodistribution for precision clinical applications. J Biomed Sci. 2021;28(1):28. PMID: 33849537 https://doi.org/10.1186/s12929-021-00725-7

4. Jung KH, Song SU, Yi T, Jeon M, Hong S, Zheng H, et al. Human bone marrow-derived clonal mesenchymal stem cells inhibit inflammation and reduce acute pancreatitis in rats. Gastroenterology. 2011;140(3):998–1008.e4. PMID: 21130088 https://doi.org/10.1053/j.gas-tro.2010.11.047

5. Куделич О.А., Кондратенко Г.Г., Потапнев М.П. Клеточные технологии в лечении острого экспериментального панкреатита. Военная медицина. 2022;3(64):90–99. https://doi.org/10.51922/2074-5044.2022.3.90

6. Rezvanfar MA, Hodjat M, Abdollahi M. Growing knowledge of using embryonic stem cells as a novel tool in developmental risk assessment of environmental toxicants. Life Sci. 2016;158:137–60. PMID: 27208651 https://doi.org/10.1016/j.lfs.2016.05.027

7. Cheng J, Sun Y, Ma Y, Ao Y, Hu X, Meng Q. Engineering of MSC-derived exosomes: a promising cell-free therapy for osteoarthritis. Membranes (Basel). 2022;12(8):739. PMID: 36005656 https://doi.org/10.3390/membranes12080739

8. Mohammadi MR, Riazifar M, Pone EJ, Yeri A, Van Keuren-Jensen K, Lässer C, et al. Isolation and characterization of microvesicles from mesenchymal stem cells. Methods. 2020;177:50–57. PMID: 31669353 https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2019.10.010

9. Cha H, Hong S, Park JH, Park HH. Stem cell-derived exosomes and nanovesicles: promotion of cell proliferation, migration, and anti-senescence for treatment of wound damage and skin ageing. Pharmaceutics. 2020;12(12):1135. PMID: 33255430 https://doi.org/10.3390/phar-maceutics12121135

10. Tao SC, Yuan T, Zhang YL, Yin WJ, Guo SC, Zhang CQ. Exosomes derived from miR-140-5p-overexpressing human synovial mesenchymal stem cells enhance cartilage tissue regeneration and prevent osteoarthritis of the knee in a rat model. Theranostics. 2017;7(1):180–195. PMID: 28042326 https://doi.org/10.7150/thno.17133

11. Zhang N, He F, Li T, Chen J, Jiang L, Ouyang XP, et al. Role of exosomes in brain diseases. Front Cell Neurosci. 2021;15:743353. PMID: 34588957 https://doi.org/10.3389/fncel.2021.743353

12. Xiao M, Zeng W, Wang J, Yao F, Peng Z, Liu G, et al. Exosomes protect against acute myocardial infarction in rats by regulating the renin-angiotensin system. Stem Cells Dev. 2021;30(12):622– 631. PMID: 33765842 https://doi.org/10.1089/scd.2020.0132

13. De Castro LL, Xisto DG, Kitoko JZ, Cruz FF, Olsen PC, Redondo PAG, et al. Human adipose tissue mesenchymal stromal cells and their extracellular ve sicles act differentially on lung mechanics and inflammation in experimental allergic asthma. Stem Cell Res Ther. 2017;8(1):151. PMID: 28646903 https://doi.org/10.1186/s13287-017-0600-8

14. Chen JY, An R, Liu ZJ, Wang JJ, Chen SZ, Hong MM, et al. Therapeutic effects of mesenchymal stem cell-derived microvesicles on pulmonary arterial hypertension in rats. Acta Pharmacol Sin. 2014;35(9):1121–8. PMID: 25088001 https://doi.org/10.1038/aps.2014.61

15. Sabry D, Mohamed A, Monir M, Ibrahim HA. The effect of mesenchymal stem cells derived microvesicles on the treatment of experimental CCL4 induced liver fibrosis in rats. Int J Stem Cells. 2019;12(3):400–409. PMID: 31474025 https://doi.org/10.15283/ijsc18143

16. Zhang R, Zhu Y, Li Y, Liu W, Yin L, Yin S, et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes alleviate sepsis-associated acute kidney injury via regulating microRNA-146b expression. Biotechnol Lett. 2020;42(4):669– 679. PMID: 32048128 https://doi.org/10.1007/s10529-020-02831-2

17. Yan Y, Wu R, Bo Y, Zhang M, Chen Y, Wang X, et al. Induced pluripotent stem cells-derived microvesicles accelerate deep second-degree burn wound healing in mice through miR-16-5p-mediated promotion of keratinocytes migration. Theranostics. 2020;10(22):9970–9983. PMID:32929328 https://doi.org/10.7150/thno.46639

18. Théry C, Witwer KW, Aikawa E, Alcaraz MJ, Anderson JD, Andriantsitohaina R, et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles. 2018;7(1):1535750. PMID: 30637094 https://doi.org/10.1080/20013078.2018.1535750

19. Asakawa T, Matsushita S. Coloring condition of thiobarbituric acid test for detecting lipid hydroperoxides. Li pids. 1980;15(3):137–140. https://doi.org/10.1007/BF02540959

20. Куделич О.А., Кондратенко Г.Г., Летковская Т.А., Потапнев М.П., Неровня А.М., Степуро О.А. Патоморфологическое обоснование модели тяжелого острого панкреатита. Хирургия. Восточная Европа. 2022;11(4):490–502. https://doi.org/10.34883/PI.2022.11.4.014

21. Куделич О.А., Кондратенко Г.Г., Метелица Т.Г., Колесникова Т.С., Ходосовская Е.В. Обоснование выбора модели тяжелого острого панкреатита, пригодной для изучения новых подходов к его лечению. Хирургия. Восточная Европа. 2023;12(1):66–79. https://doi.org/10.34883/PI.2023.12.1.017

22. Власов А.П., Анаскин С.Г., Власова Т.И., Рубцов О.Ю., Лещанкина Н.Ю., Муратова Т.А. и др. Синдром системного воспалительного ответа при панкрео-некрозе: триггерные агенты, органные повреждения. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2021;(4):21–28. https://doi.org/10.17116/hirurgia202104121

23. Потапнев М.П. Цитокиновый шторм: причины и последствия. Иммунология. 2021;42(2):175–188. https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-2-175-188

24. Никитина Е.В., Илюкевич Г.В. Клинико-лабораторная оценка синдрома системного воспалительного ответа у пациентов с острым тяжелым панкреатитом. Вестник ВГМУ. 2023;22(3):55– 62. https://doi.org/10.22263/2312-4156.2023.3.55

25. Bishehsari F, Sharma A, Stello K, Toth C, O'Connell MR, Evans AC, et al. TNF-alpha gene (TNFA) variants increase risk for multi-organ dysfunction syndrome (MODS) in acute pancreatitis. Pancreatology. 2012;12(2):113– 118. PMID: 22487520 https://doi.org/10.1016/j.pan.2012.02.014

26. Liu LR, Xia SH. Role of plateletactivating factor in the pathogenesis of acute pancreatitis. World J Gastroenterol. 200628;12(4):539–545. PMID: 16489665 https://doi.org/10.3748/wjg.v12.i4.539

27. Sakai Y, Masamune A, Satoh A, Nishihira J, Yamagiwa T, Shimosegawa T. Macrophage migration inhibitory factor is a critical mediator of severe acute pancreatitis. Gastroenterology. 2003;124(3):725–736. PMID: 12612911 https://doi.org/10.1053/gast.2003.50099

28. Singh P, Garg PK. Pathophysiological mechanisms in acute pancreatitis: current understanding. Indian J Gastroenterol. 2016;35(3):153–66. PMID: 27206712 https://doi.org/10.1007/s12664-016-0647-y

29. De Beaux AC, Fearon KC. Circulating endotoxin, tumour necrosis factoralpha, and their natural antagonists in the pathophysiology of acute pancreatitis. Scand J Gastroenterol Suppl. 1996;219:43–6. PMID: 8865471 https://doi.org/10.3109/00365529609104999

30. Тарасенко В.С., Кубышкин В.А., Демин Д.Б., Волков Д.В., Смолягин А.И., Чукина О.В. Иммунологические нарушения при панкреонекрозе и их коррекция. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2013;(1):88–95.

31. Dambrauskas Z, Giese N, Gulbinas A, Giese T, Berberat PO, Pundzius J, et al. Different profiles of cytokine expression during mild and severe acute pancreatitis. World J Gastroenterol. 2010;16(15):1845–53. PMID: 20397261 https://doi.org/10.3748/wjg.v16.i15.1845

32. Teijaro JR, Walsh KB, Cahalan S, Fremgen DM, Roberts E, Scott F, et al. Endothelial cells are central orchestrators of cytokine amplifi cation during influenza virus infection. Cell. 2011;146(6):980–91. PMID: 21925319 https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.08.015

33. Kang R, Lotze MT, Zeh HJ, Billiar TR, Tang D. Cell death and DAMPs in acute pancreatitis. Mol Med. 2014;20(1):466– 77. PMID: 25105302 https://doi.org/10.2119/molmed.2014.00117

34. Стародубцева М.Н. Двойственная роль пероксинитрита в организме. Проблемы здоровья и экологии. 2004;1(1):35–41. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2004-1-1-6

35. Hegyi P, Rakonczay Z Jr. The role of nitric oxide in the physiology and pathophysiology of the exocrine pancreas. Antioxid Redox Signal. 2011;15(10):2723–2741. PMID: 21777142 https://doi.org/10.1089/ars.2011.4063

36. Pădureanu V, Florescu DN, Pădureanu R, Ghenea AE, Gheonea DI, Oancea CN. Role of antioxidants and oxidative stress in the evolution of acute pancreatitis (Review). Exp Ther Med. 2022;23(3):197. PMID: 35126700 https://doi.org/10.3892/etm.2022.11120

37. Booth DM, Murphy JA, Mukherjee R, Awais M, Neoptolemos JP, Gerasimenko OV, et al. Reactive oxygen species induced by bile acid induce apoptosis and protect against necrosis in pancreatic acinar cells. Gastroenterology. 2011;140(7):2116–25. PMID: 21354148 https://doi.org/10.1053/j.gastro.2011.02.054