Biopolym. Cell. 2021; 37(5):369-378.
Біомедицина
Мелатонін і фактор росту фібробластів-2 посилюють ефекти мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин пуповини людини у мишей із купризоновою моделлю демієлінізації
1Лабунець І. Ф., 1Утко Н. О., 1, 2Топорова О. К., 1Савосько С. І., 1, 2Похоленко Я. О., 1Пантелеймонова Т. М., 1Бутенко Г. М.
  1. ДУ «Інститут генетичної і регенеративної медицини НАМН України»
    вул. Вишгородська, 67, Київ, Україна, 04114
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Дослідити вплив мелатоніну і рекомбінантного фактору росту фібробластів-2 людини (rhFGF-2) на ефекти мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин пуповини людини (ММСК-П) при експерименталній демієлінізації. Meтоди. Дорослі миші отримували нейротоксин купризон впродовж 3 тижнів. ММСК-П (5x105 клітин) вводили на 10 день купризонової дієти, мелатонін або rhFGF-2 — з 11-го дня прийому купризону. Використовувалися стандарнтні методики культуральні, спектрофотометричні, проточної цитометрії, гістологічні, тест «відкрите поле» і «ротарод тест». Результати. Під впливом купризону зменшувалась рухова, емоційна активність і м’язовий тонус; у головному мозку зростав вміст малонового діальдегіду (МДА) і падала активність антиоксидантних ферментів. Після введення ММСК-П число пересічених квадратів і вмивань підвищувалось, а вміст МДА зменшувався. Ін’єкції мелатоніну і rhFGF-2 посилювали ефект клітин на число вмивань і підвищували активність глютатіонредуктази. Мелатонін також підвищував число болюсів, м’язовий тонус і активність глютатіонпероксидази. Висновки. Meлатонін і rhFGF-2 покращували ефекти ММСК-П у мишей із купризоновою дієтою. Ефект комбінації клітин з мелатоніном виразніший, ніж із rhFGF-2.
Keywords: купризон, ММСК, мелатонін, FGF-2, поведінка, оксидативний стрес

References

[1] Praet J, Guglielmetti C, Berneman Z, Van det Linden A, Ponsaerts P. Cellular and molecular neuropathology of the cuprizone mouse model: Clinical relevance for multiple sclerosis. J Neubiorev. 2014; 47:485-505.
[2] Genc B, Bozan HR, Genc S, Genc K. Stem cell therapy for multiple sclerosis. Adv Exp Med Biol. 2019; 1084:145-74.
[3] Sarcar P, Rice CM, Scolding NJ. Cell therapy for multiple sclerosis. CNS Drugs. 2017; 31:453-69.
[4] Can A, Celikkan FT, Cinar O. Umbilical cord mesenchymal stromal cell transplantation: a systemic analysis of clinical trials. Cytotherapy. 2017; 19(12):1351-82.
[5] Putra A, Ridwan BR, Putridewi AI, Kustiyah AR, Wirastuti K, Sadyah NA, Rosdiana I, Muni D. The role of TNF-alpha induced MSCs on suppressive inflammation by increasing TGF-beta and IL-10. Open Access Maced J Med Sci. 2018; 6(10):1779-83.
[6] Labunets I, Utko N, Toporova O, Panteleymonova T, Rodnichenko A, Butenko G. The effects of human umbilical cord multipotent mesenchymal stromal cells on the behaviour and oxidative stress in the brain of mice of different ages with a cuprizone-induced model of demyelination. Cell Organ Transplantol. 2020; 8(1):38-42.
[7] Luchetti F, Canonico B, Bartolini D, Arcangeletti M, Ciffolilli S, Murdolo G. Piroddi M, Papa S, Reiter RJ, Galli F. Melatonin regulates mesenchymal stem cell differentiation: a review. J Pineal Res. 2014; 56:382-97.
[8] Hu Ch, Li L. Melatonin plays critical role in mesenchymal stem cell-based regenerative medicine in vitro and in vivo. Stem Cell Res Ther. 2019; 10:13.
[9] Zhang S, Chen S, Li Y, Liu Y. Melatonin as a promising agent of regulatory stem cell biology and its application in disease therapy. Pharmacol Res. 2017; 117:252-60.
[10] Manchester LC, Coto-Montes A, Boga JA, Andersen LPH, Zhou Z, Galano A, Vriend J, Tan D-X, Reiter RJ. Melatonin: an ancient molecule that makes oxygen metabolically tolerable. J Pineal Res. 2015; 59(4):403-19.
[11] Sarlak G, Jenwitheesuk A, Chetsawang B, Govitrapog P. Effects of melatonin on nervous system aging: neurogenesis and neurodegeneration. J Pharmacol Sci. 2013; 123(1):9-24.
[12] Labunets IF, Rodnichenko AE. Melatonin effects in young and aging mice with the toxic cuprizone-induced demyelination. Adv gerontol. 2020; 10(1):41-9.
[13] Wurtman R. Multiple sclerosis, melatonin and neurobehavioral diseases. Front Endocr. 2017; 8:280.
[14] Rottlaender A, Villwock H, Addicks K, Kuerten S. Neuroprotective role of fibroblast growth factor-2 in experimental autoimmune encephalomyelitis. Immumology. 2011; 133(3):370-8.
[15] Labunets I, Rodnichenko A, Utko N, Panteleimonova T, Pokholenko Ya, Litoshenko Z, Butenko G. Effects of interleukin-10 and fibroblasts growth factor 2 in mice with toxic cuprizone model of demyelination. Cell and organ transplantology. 2019; 7(1): 25-31
[16] Huang Y, Dreyfusm ChF. The role of growth factors et a therapeutic approach to demyelinating disease. Exp Neurol. 2016; 283(PtB):531-40.
[17] Wang L, Li Xi-Xi, Chen Xi, Qin X-Y, Kardami E, Cheng Y. Anti-depresant-like effects of low- and high molecular weight FGF-2 on hronic unpredictable mild stress. Front Mol Neurosci. 2018; 11:377.
[18] Coutu DL, Galipeau J. Roles of FGF signaling in stem cell self-renewal, senescence and aging. Aging. 2011; 3(10):920-33.
[19] Labunets IF. Possibilities and prospects of the application of the in vivo and in vitro toxic cuprizone model for demyelination in experimental and clinical neurology (literature review and own research results). Ukr Neurol J. 2018; 2:63-8.
[20] Labunets IF, Rodnichenko AE, Melnyk NO, Rymar SE, Utko NA, Gavrulyk-Skyba GO, Butenko GM. Neuroprotective effect of the recombinant human leukemia inhibitory factor in mice with an experimental cuprizone model of multiple sclerosis: possible mechanisms. Biopolym Cell. 2018; 34(5):350-60.
[21] The Protein Protocols Handbook. Ed. JM Walker. Totowa, New Jersey: Humana Press Inc., 2002. 1139 p.
[22] Semenova VM, Tsymbalyuk VI, Liubich LD, Egorova DM, Stayno LP, Shevchuk OV, Vaslovich VV, Verbovska SA, Deryabina OG, Shuvalova NS, Pichkur LD. Structural changes in the brain of rats with experimental allergic encephalomyelitis after cryopreserved mesenchymal stem cells impact. World Med Biol. 2020;74(4):199-204.
[23] Wojtas E, Zachwieja A, Zwyrzykowska A, Kupczynski R, Marycz K. The application of mesenchymal progenitor stem cells in the reduction of oxidative stress in animals. Turk J Biol. 2017; 41:12-19.
[24] Mukai T, Mon Y, Shimazu T, Takahashi A, Tsunoda H, Yamaquchi S,Koryu Sh, Tojo A, Nagamura-Inoue T. Intravenous injection of umbilical cord-derived mesenchymal stromal cells attrnuates reactive gliosis and hypo-myelination in neonatal intraventricular hemorrhage model. Neuroscience. 2017; 355:175-87.
[25] Kim W, Hahn KR, Jung H, Kwon HJ, Nam SM, Kim JW, Park J, Yoo DY, Kim DW, Won M-H, Yoon Y, Hwang I. Melatonin ameliorates cuprizone-induced reduction of hippocampal neurogenesis, brain-derived neurotrophic factor, and phosphorylation cyclic AMP response element-binding protein in the mouse dentate gyrus. Brain Behav. 2019; 9(9): eo1388.
[26] Anderson G, Rodriguez M. Multiple sclerosis:the role of melatonin and N-acethylserotonin. Multiple sclerosis and related disorders. 2015; 4(2):112-23.
[27] Tang V, Cai B, Yuan F, He X, Lin X, Wang J, Wang Y, Yang GY. Melatonin pretreatment improves the survival and function of transplanted mesenchymal stem cells after focal cerebral ischemia. Cell Transplantation. 2014; 23(10):1279-1.
[28] Woodbury ME, Ikezu T. Fibroblast growth factor-2 signaling in neurogenesis and neurodegeneration. J Neuroimmune Pharmacol. 2014; 9(2):92-101.