Biopolym. Cell. 2022; 38(4):231-241.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000A80
Молекулярна Біомедицина
Вивчення взаємодії між макрофагами та МСК пуповини людини in vivo на моделі перитоніту у мишей
1, 2Пікус П. О., 1, 2Римар С. Ю., 2Шувалова Н. С., 1, 2Кордюм В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. ДУ «Інститут генетичної і регенеративної медицини НАМН України»
    вул. Вишгородська, 67, Київ, Україна, 04114

Abstract

Мезенхімальні стовбурові клітини мають унікальні властивості, які забезпечують відновлення пошкоджених тканин, що дозволяє використовувати їх у клітинній терапії різних захворювань. Реалізація цих властивостей в основному пов’язана із взаємодією МСК з макрофагами. Мета. Вивчення взаємодії МСК пуповини людини з макрофагами in vivo на моделі стерильного запалення черевної порожнини у мишей. Методи. Цитологічні методи оцінки гострого запалення черевної порожнини мишей; виділення та культивування МСК пуповини людини; дослідження експресії поверхневих маркерів МСК проточною цитометрією; визначення фагоцитарної активності мононуклеарів перитонеальної порожнини; виділення мононуклеарної РНК, ЗТ-ПЛР; методи статистичного аналізу. Результати. Досліджено динаміку розвитку терапевтичного ефекту МСК після їх трансплантації в черевну порожнину мишей; розроблено методику оцінки терапевтичної активності різних препаратів МСК; показано швидку поляризацію макрофагів до стану М2 після введення МСК шляхом вивчення фагоцитарної активності макрофагів та експресії гена IL-10. Висновки. Найбільш ефективним методом підвищення терапевтичного потенціалу МСК є прекондиціонування низькими дозами H2O2.
Keywords: МСК, макрофаги, перитоніт.
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Bernardo ME, Fibbe WE. Mesenchymal stromal cells: sensors and switchers of inflammation. Cell Stem Cell. 2013;13(4):392-402.
[2] Weiss ARR, Dahlke MH. Immunomodulation by Mesenchymal Stem Cells (MSCs): mechanisms of action of living, apoptotic, and dead MSCs. Front Immunol. 2019;10:1191.
[3] Seshareddy K, Troyer D, Weiss ML. Method to isolate mesenchymal-like cells from Wharton's Jelly of umbilical cord. Methods Cell Biol. 2008;86:101-19. doi: 10.1016/S0091-679X(08)00006-X.
[4] Caramanis C, Varonos DD. The influence of acetylsalicylic acid, phenylbutazone, indomethacin, and flufenamic acid on the kinetics of leucocytes during acute inflammation. Arch Toxicol Suppl. 1980;4:485-91.
[5] Cain DW, O'Koren EG, Kan MJ, Womble M, Sempowski GD, Hopper K, Gunn MD, Kelsoe G. Identification of a tissue-specific, C/EBPβ-dependent pathway of differentiation for murine peritoneal macrophages. J Immunol. 2013;191(9):4665-75.
[6] Chen HY, Weng IC, Li CS, Wan L, Liu FT. Examination of galectins in phagocytosis. Methods Mol Biol. 2015;1207:201-13.
[7] Seshareddy K, Troyer D, Weiss ML. Method to isolate mesenchymal-like cells from Wharton's Jelly of umbilical cord. Methods Cell Biol. 2008;86:101-19.
[8] Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D, Deans R, Keating A, Prockop Dj, Horwitz E. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315-7.
[9] Kim J, Hematti P. Mesenchymal stem cell-educated macrophages: a novel type of alternatively activated macrophages. Exp Hematol. 2009;37(12):1445-53.
[10] Stevens HY, Bowles AC, Yeago C, Roy K. Molecular crosstalk between macrophages and mesenchymal stromal Cells. Front Cell Dev Biol. 2020;8:600160.
[11] Vasandan AB, Jahnavi S, Shashank C, Prasad P, Kumar A, Prasanna SJ. Human Mesenchymal stem cells program macrophage plasticity by altering their metabolic status via a PGE2-dependent mechanism. Sci Rep. 2016;6:38308.
[12] Manole E, Niculite C, Lambrescu IM, Gaina G, Ioghen O, Ceafalan LC, Hinescu ME. Macrophages and Stem Cells-Two to Tango for Tissue Repair? Biomolecules. 2021;11(5):697.
[13] Lee KY. M1 and M2 polarization of macrophages: a mini-review. Med Biol Sci Eng. 2019; 2(1):1-5.
[14] Orecchioni M, Ghosheh Y, Pramod AB, Ley K. Macrophage polarization: different gene signatures in M1(LPS+) vs. classically and M2(LPS-) vs. alternatively activated macrophages. Front Immunol. 2019;10:1084.
[15] Gratchev A, Kzhyshkowska J, Utikal J, Goerdt S. Interleukin-4 and dexamethasone counterregulate extracellular matrix remodelling and phagocytosis in type-2 macrophages. Scand J Immunol. 2005;61(1):10-7.
[16] Tarique AA, Logan J, Thomas E, Holt PG, Sly PD, Fantino E. Phenotypic, functional, and plasticity features of classical and alternatively activated human macrophages. Am J Respir Cell Mol Biol. 2015;53(5):676-88.
[17] Lee DY, Lim JS, Cho KA. Differential activation of macrophages based on their environment in advanced Age. Chonnam Med J. 2020;56(1):12-9.
[18] Ißleib C, Kurz S, Scholl S, Amberg B, Spohn J. Plasticity of proinflammatory macrophages depends on their polarization stage during human MSC immunomodulation - an in vitro study using THP-1 and human primary macrophages. Immuno. 2021; 1 (4): 518-28.
[19] Hu C, Li L. Preconditioning influences mesenchymal stem cell properties in vitro and in vivo. J Cell Mol Med. 2018;22(3):1428-42.
[20] Bystrom J, Evans I, Newson J, Stables M, Toor I, van Rooijen N, Crawford M, Colville-Nash P, Farrow S, Gilroy DW. Resolution-phase macrophages possess a unique inflammatory phenotype that is controlled by cAMP. Blood. 2008;112(10):4117-27.
[21] Ferreira JR, Teixeira GQ, Santos SG, Barbosa MA, Almeida-Porada G, Gonçalves RM. Mesenchymal stromal cell secretome: influencing therapeutic potential by cellular pre-conditioning. Front Immunol. 2018;9:2837.
[22] Ocansey DKW, Pei B, Yan Y, Qian H, Zhang X, Xu W, Mao F. Improved therapeutics of modified mesenchymal stem cells: an update. J Transl Med. 2020;18(1):42.
[23] Li S, Deng Y, Feng J, Ye W. Oxidative preconditioning promotes bone marrow mesenchymal stem cells migration and prevents apoptosis. Cell Biol Int. 2009;33(3):411-8.
[24] Guo L, Du J, Yuan DF, Zhang Y, Zhang S, Zhang HC, Mi JW, Ning YL, Chen MJ, Wen DL, Sun JH, Liu D, Zeng L, Zhang A, Jiang J, Huang H. Optimal H2O2 preconditioning to improve bone marrow mesenchymal stem cells' engraftment in wound healing. Stem Cell Res Ther. 2020;11(1):434.
[25] Tang Y, 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 Transplant. 2014;23(10):1279-91.
[26] Yun SP, Han YS, Lee JH, Kim SM, Lee SH. Melatonin rescues mesenchymal stem cells from senescence induced by the uremic toxin p-cresol via inhibiting mTOR-dependent autophagy. Biomol Ther (Seoul). 2018;26(4):389-98.
[27] Lee JH, Yoon YM, Han YS, Jung SK, Lee SH. Melatonin protects mesenchymal stem cells from autophagy-mediated death under ischaemic ER-stress conditions by increasing prion protein expression. Cell Prolif. 2019;52(2):e12545.
[28] Fujisawa K, Hara K, Takami T, Okada S, Matsumoto T, Yamamoto N, Sakaida I. Evaluation of the effects of ascorbic acid on metabolism of human mesenchymal stem cells. Stem Cell Res Ther. 2018;9(1):93.
[29] Theruvath AJ, Mahmoud EE, Wu W, Nejadnik H, Kiru L, Liang T, Felt S, Daldrup-Link HE. Ascorbic Acid and Iron Supplement Treatment Improves Stem Cell-Mediated Cartilage Regeneration in a Minipig Model. Am J Sports Med. 2021;49(7):1861-70.
[30] Hou YS, Liu LY, Chai JK, Yu YH, Duan HJ, Hu Q, Yin HN, Wang YH, Zhuang SB, Fan J, Chu WL, Ma L. Lipopolysaccharide pretreatment inhibits LPS-induced human umbilical cord mesenchymal stem cell apoptosis via upregulating the expression of cellular FLICE-inhibitory protein. Mol Med Rep. 2015;12(2):2521-8.
[31] Chu X, Xu B, Gao H, Li BY, Liu Y, Reiter JL, Wang Y. Lipopolysaccharides improve mesenchymal stem cell-mediated cardioprotection by MyD88 and stat3 signaling in a mouse model of cardiac ischemia/reperfusion injury. Stem Cells Dev. 2019;28(9):620-31.
[32] Croitoru-Lamoury J, Lamoury FM, Caristo M, Suzuki K, Walker D, Takikawa O, Taylor R, Brew BJ. Interferon-γ regulates the proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells via activation of indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO). PLoS One. 2011;6(2):e14698.
[33] Sivanathan KN, Gronthos S, Rojas-Canales D, Thierry B, Coates PT. Interferon-gamma modification of mesenchymal stem cells: implications of autologous and allogeneic mesenchymal stem cell therapy in allotransplantation. Stem Cell Rev Rep. 2014;10(3):351-75.