Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1433810.32607/actanaturae.14338Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleCell Therapy: A New Technology for Cerebral Circulation Restoration after Ischemia/ReperfusionКлеточная терапия – новая технология восстановления церебральной циркуляции после ишемии/реперфузииhttps://orcid.org/0000-0002-7483-1080SokolovaIrina B.СоколоваИрина Борисовна
Russian Federation

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of Physiology of Cardiovascular and Lymphatic Systems

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии сердечно-сосудистой и лимфатической систем

SokolovaIB@infran.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8026-616124491430500J-4850-20186372-0076GorshkovaOksana P.ГоршковаОксана Петровна
Russian Federation

PhD, Senior Researcher at the Department of Physiology of Cardiovascular and Lymphatic Systems

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии сердечно-сосудистой и лимфатической систем

o_gorshkova@inbox.ruPavlov Institute of Physiology, Russian Academy of SciencesИнститут физиологии имени И.П. Павлова РАН0308202315275800702202307042023Copyright ©; 2023, Sokolova I.B., Gorshkova O.P.Copyright ©; 2023, Соколова И.Б., Горшкова О.П.2023Sokolova I.B., Gorshkova O.P.Соколова И.Б., Горшкова О.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/14338

Cell therapy with mesenchymal stem cells (MSCs) may be a promising technique for cerebral blood flow restoration after transient ischemia. Before a practical application of the cell material, 7–9 days are required for its cultivation. We studied the efficacy of human MSC (hMSC) transplantation performed 7 days after cerebral ischemia/reperfusion (I/R) to help recover cerebral circulation. The intravital micrograph technique was used to comparatively evaluate the vasculature density in the pia mater and the reactivity of the pial arteries in response to acetylcholine (ACh) in rats after I/R (clamping of both carotid arteries and a simultaneous decrease in and strict maintenance of the mean BP at 45 ± 2 mm Hg for 12 min) and with/without hMSC transplantation. Perfusion (P) in the sensorimotor cortex was assessed using laser dopplerography. After 14 and 21 days, the vasculature density in I/R-affected rats was 1.2- to 1.4-fold and 1.2- to 1.3-fold lower, respectively, than that in the controls. The number of ACh-dilated arteries decreased 1.6- to 1.9-fold and 1.2- to 1.7-fold 14 and 21 days after I/R, respectively. After 21 days, the P level decreased 1.6-fold, on average. Administration of hMSCs on day 7 after I/R resulted in complete recovery of the vasculature density by day 14. ACh-mediated dilatation fully recovered only in arteries of less than 40 μm in diameter within 21 days. After 21 days, the P level was 1.2-fold lower than that in the controls but significantly higher than that in rats after I/R without hMSCs. Delayed administration of MSCs after a transient cerebral ischemic attack affords the time for the procedures required to prepare cell material for transplantation and provides a good therapeutic response in the pial microvasculature.

Клеточная терапия с использованием мезенхимных стволовых клеток (МСК) может быть перспективным методом восстановления мозгового кровотока после транзиторной ишемии. Клеточный материал для его практического применения необходимо культивировать в течение 7–9 сут. В работе изучена эффективность трансплантации мезенхимных стволовых клеток человека (МСКч), проведенной на 7 сут после ишемии/реперфузии головного мозга (И/Р), для восстановления церебральной циркуляции. С использованием метода прижизненной микрофотографии проведено сравнительное изучение плотности сосудистой сети в пиальной оболочке и реактивность пиальных артерий на воздействие ацетилхолина (ACh) у крыс, перенесших И/Р (пережатие обеих сонных артерий с одновременным снижением и строгим поддержанием среднего АД на уровне 45 ± 2 мм рт. ст. на 12 мин), после и в отсутствие трансплантации МСКч. С помощью метода лазерной допплерографии оценена перфузия (П) в сенсомоторной коре. Через 14 сут у крыс, перенесших И/Р, плотность всей сосудистой сети и ее артериального участка была меньше, чем у ложнооперированных животных (ЛО) – в 1.4 и 1.2 раза соответственно, а через 21 сут – в 1.2 и 1.3 раза. Число артерий, расширяющихся под воздействием AСh, уменьшилось через 14 сут после И/Р в 1.6–1.9 раза, через 21 сут – в 1.2–1.7 раза. Уровень П снижался только через 21 сут после И/Р – в среднем в 1.6 раза. Введение МСКч на 7 сут после И/Р позволило полностью восстановить плотность сосудистой сети к 14 сут после И/Р. AСh-опосредованная дилатация в течение 21 сут полностью восстановилась только у артерий диаметром менее 40 мкм. Уровень П через 21 сут после И/Р был ниже, чем в группе ЛО в 1.2 раза, но достоверно выше, чем у крыс после И/Р без введения МСКч. Отсроченное по времени от приступа транзиторной ишемии головного мозга введение МСК позволяет подготовить клеточный материал для трансплантации и имеет хороший терапевтический эффект, наблюдаемый в микроциркуляторном участке пиальной сосудистой сети.

ischemia/reperfusionbrainintravenous transplantationmesenchymal stem cellsmicrovascular densityreactivityperfusionишемия/реперфузияголовной мозгвнутривенная трансплантациямезенхимные стволовые клеткиплотность микрососудистого руслареактивностьперфузияГоспрограмма 47 ГП «Научно-технологическое развитие российской федерации» (2019-2030)Program 47 GP “Scientific and Technological Development of the Russian Federation” (2019−2030)0134-2019-0001Sato Y., Falcone-Juengert J., Tominaga T., Su H., Liu J. // Nat. Rev. Neurol. 2022. V. 11. № 18. P. 2823.Schaeffer S., Iadecola C. // Nat. Neurosci. 2021. V. 24. № 9. Р. 1198–1209.Iadecola C. // Nat. Rev. Neurosci. 2004. V. 5. P. 347–360.Jaminon A., Reesink K., Kroon A., Schurgers L. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. № 22. P. 5694.Tiedt S., Buchan A., Dichgans M., Lizasoain I., Moro M., Lo E. // Nat. Rev. Neurol. 2022. V. 18. № 10. P. 597–612.Sokolova I.B., Gorshkova O.P., Pavlichenko N.N. // Cell Tissue Biol. 2022. V. 16. № 1. Р. 32–37.Lin Q., Tang X., Lin S., Chen B., Chen F. // Neural Regen. Res. 2020. V. 15. № 2. P. 324–331.Mushahary D., Spittler A., Kasper C., Weber V., Charwat V. // Cytometry A. 2018. V. 93. № 1. P. 19–31.Li X., Xie X., Yu Z., Chen Y., Qu G., Yu H., Luo B., Yifeng Lei Y., Li Y. // J. Cell. Physiol. 2019. V. 234. № 10. P. 18906–18916.Kangussu L.M., Almeida-Santos A.F., Fernandes L., Alenina N., Bader M., Santos R., Massensini A., Campagnole-Santos J. // Brain Res. Bull. 2023. № 192. P. 184–191.Sheikh A., Yano S., Mitaki S., Haque Md.A., Yamaguchi S., Nagai A. // Exp. Neurol. 2019. № 311. P. 182.Han Y., Yang J., Fang J., Zhou Y., Candi E., Wang J., Hua D., Shao C., Shi Y. // Signal Transduct. Target Ther. 2022. V. 7. № 1. P. 92.Afra S., Matin M. // Cell Tissue Res. 2020. V. 380. № 1. P. 1–13.Liu K., Guo L., Zhou Z., Pan M., Yan C. // Microvasc. Res. 2019. № 123. P. 74.Vrselja Z., Daniele S.G., Silbereis J., Talpo F., Morozov Y.M., Sousa A.M., Tanaka B.S., Skarica M., Pletikos M., Navjot Kaur N., et al. // Nature. 2019. V. 568. № 7752. P. 336–343.Cao L., Miao M., Qiao J., Bai M., Li R. // Saudi J. Biol. Sci. 2018. V. 25. № 6. P. 1170–1177.Yu H., Xu Z., Qu G., Wang H., Lin L., Li X., Xie X., Lei Y., He X., Chen Y., Li Y. // Cell Mol. Neurobiol. 2021. V. 41. № 3. P. 505–524.Xu W., Xu R., Li Z., Wang Y., Hu R. // J. Cell. Mol. Med. 2019. V. 23. № 3. P. 1899–1907.Gao Y., Chen H., Cang X., Chen H., Di Y., Qi J., Cai H., Luo K., Jin S. // Front. Cell Dev. Biol. 2022. № 10. P. 1016597.Liu Y., Zhao Y., Yu Min Y., Guo K., Chen Y., Huang Z., Long C. // Int. J. Stem. Cells. 2022. V. 15. № 2. P. 217–226.Han Y., Yang J., Fang J., Zhou Y., Candi E., Wang J., Hua D., Shao C., Yufang Shi Y. // Signal Transduct. Target Ther. 2022. V. 7. № 1. P. 92.Kang P., Ying C., Chen Y., Ford A. L., An H., Lee J. // Stroke. 2022. V. 53. № 5. P. 1570–1579.Kang P., Ying C., Chen Y., Ford A.L., An H., Lee J. // Stroke. 2022. V. 53. № 5. P. 1570–1579.Bai J., Lyden P.D. // Int. J. Stroke. 2015. № 10. P. 143.