Определение оптимального числа имплантируемых мезенхимных стволовых клеток для лечения посттравматической фистулы и восстановления двигательной активности после хронической травмы спинного мозга
C.Zhang1,2, А.Ю.Морозова2, М.А.Абакумов1, П.А.Мельников1, А.Н.Габашвили1, В.П.Чехонин1,2 - 106-118
1Отдел медицинской нанобиотехнологии ФГАОУ ВО РНИМУ им.Н.И.Пирогова Минздрава России, Москва, РФ; 2Отдел фундаментальной и прикладной нейробиологии ФГБУ НМИЦ психиатрии и наркологии им. В.П.Сербского Минздрава России, Москва, РФ
В работе исследовали наиболее эффективную дозу (количество клеток) мезенхимных стволовых клеток (МСК) для трансплантации при лечении хронической травмы спинного мозга (ТСМ) у половозрелых крыс Sprague-Dawley (n=24). МСК выделяли из костного мозга 4-6-месячных крыс Sprague-Dawley. На 4-й неделе после ТСМ опытным животным в поражённую область вводили суспензию МСК (4 мкл) в дозе 4Ч105, 8Ч105 или 106 клеток. С помощью МРТ, диффузионной тензорной визуализации (ДТВ) и трактографии (ДТТ), иммуногистохимии, гистологии, а также поведенческих тестов мы исследовали действие разных доз МСК при ТСМ на следующие параметры: размер травматической полости и посттравматической фистулы (ПТФ), образование глиального рубца, ремоделирование нервных волокон, степень регенерации аксонов и их арборизация, васкуляризация, экспрессия нейрональных факторов и двигательная функция. Введение МСК улучшило двигательную функцию крыс после ТСМ за счёт стимулирования регенерации и арборизации аксонов спинного мозга, восстановления двигательных способностей, редуцирования ПТФ и глиального рубца, а также благодаря усилению васкуляризации и экспрессии нейротрофических факторов. Действие МСК было дозозависимым, а наиболее эффективная доза — 106 клеток.
Ключевые слова: травма спинного мозга; хроническая модель; мезенхимные стволовые клетки; оптимальное количество МСК; крысы
Адрес для корреспонденции: drzhangchao@tmu.edu.cn Zhang C.
DOI: 10.47056/1814-3490-2023-2-106-118
The post-traumatic syrinx management and functional improvement post chronic spinal cord injury with varying numbers of mesenchymal stem cells
C. Zhang1,2, A. Y. Morozova2, M. A. Abakumov1, P. A. Melnikov1, A. N. Gabashvily1, and V. P. Chekhonin1,2
1Department of Medicinal Nanobiotechnology, Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia; 2Department of Basic and Applied Neurobiology, V. P. Serbsky Federal Medical Research Center for Psychiatry and Narcology, Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia
In the present work, we studied the most effective dose (number of cells) of mesenchymal stem cells (MSC) for its transplantation in order to treat chronic spinal cord injury (SCI) in mature Sprague-Dawley rats (n=24). Cells were obtained from bone marrow of 4-6-month-old Sprague-Dawley rats. Four weeks after SCI, MSC suspension (4 μl) was injected to the injured area in experimental animals in doses of 4×105, 8×105, and 106. Using MRI, diffusion tensor imaging (DTI), diffusion tensor tractography (DTT), immunohistochemistry, histological staining, and behavioral tests, we studied the effect of MSC transplanted into rats with SCI in different doses on the following parameters: the size of lesion cavity and post-traumatic syrinx (PTS), glial scar formation, neuronal fibers remodeling, axonal regeneration and sprouting, vascularization, neuronal factors expression, and motor functions. After chronic SCI, MSC administration improved its motor function by stimulating regeneration and sprouting of the axons, enhanced recovery of locomotor functions, reduced formation of PTS and the glial scar, and promoted vascularization and expression of the neurotrophic factors. The effects of MSC transplantation were dose-dependent; the most effective dose was 106 cells.
Key Words: spinal cord injury; chronic model; mesenchymal stem cells; optimal number of MSC; rats