Мезенхимные стромальные клетки защищают от последствий предварительного облучения при трансплантации гемопоэтических стволовых клеток: анализ возможных механизмов

Резюме

Ионизирующее излучение широко применяется в качестве кондиционирующей терапии при транс- плантации костного мозга. Высокодозная радиаци- онная терапия вызывает тяжелое повреждение, в особенности – гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников. Попытки улучшения кли- нических исходов после облучения сосредоточены на гемопоэтической нише. Мезенхимные стромальные клетки (МСК) представляют собой интегральную часть стромального микроокружения. При совмест- ной трансплантации с гемопоэтическими стволовыми клетками (ГСК), МСК способны усиливать восстанов- ление кроветворения после химио- и радиационной терапии. Целью нашего исследования была оценка основных биологических параметров МСК, в плане их способности к специфической линейной диффе- ренцировке, выживаемости организма, а также их способности к радиопротекции летально облученных реципиентов. Материалы и методы. Дифференциров- ку in vitro МСК человека в направлении гемопоэтиче- ских (ГСК) или эндотелиальных клеток изучали путем RT-qPCR поверхностных маркеров и других белков. Для тестирования in vivo способности мышиных МСК защищать летально облученных (9.5 Гр) мышей, животных трансплантировали мышиными МСК, ме- чеными eGFP. Длительность донорского химеризма определяли в крови, костном мозге и тимусе по марке- рам CD45.2 и Y-хромосомы. Анализ профилей генной экспрессии в клетках костного мозга проводили по сравнению с соответствующими контролями посред- ством биочипов. Результаты. При дифференцировке гемопоэтических стволовых клеток человека in vitro отмечалась изменения генной экспрессии со спектром экспрессии, типичным для кроветворных предше- ственников и зрелых клеток. Во время дифференци- ровки в средах с сывороткой наблюдалась повышен- ная экспрессия множества факторов, ответственных за эритропоэз, мегакариоцитопоэз, лимфо- и мииело- поэз. Была выявлена популяция клеток с небольшими круглыми или полиморфными ядрами, которые экс- прессировали антигенные маркеры, характерные для клеток-предшественников или зрелых форм, хотя и небольшой степени. Те же клетки приобретали мор- фологические черты эндотелия и экспрессировали гены, специфичные для эндотелиальных клеток при культивировании со специфическими факторами дифференцировки. 

После введения МСК, летально облученные мыши выживали с нормальным восстановлением кроветво- рения, как при введении кроветворных клеток. Через 7 мес. после облучения реципиенты МСК имели нор- мальное соотношение популяций периферической крови. Не было указаний на наличие сколько-нибудь длительного донорского химеризма после трансплан- тации. Оценка распределения eGFP+ донорских кле- ток после внутривенной трансфузии показала бы- строе исчезновение МСК из периферической крови, до 2% через 8 часов после введения с задержкой клеток в легких, однако без их длительной персистенции и эмболизации сосудов. Исследование экспрессии ге- нов в клетках костного мозга у животных, леченных МСК, показало повышение активности генов, способ- ствующих восстановлению кроветворения, наряду со снижением активности генов, ассоциированных с ра- диационным повреждением костного мозга. Инъек- ции летально облученныи животным микровезикул, происходящих из МСК, приводили к тем же протек- тивным эффектам, что и трансплантация МСКС как таковых. Заключение. Наши результаты представляют дополнительные данные о возможных механизмах вы- сокоэффективного паракринного механизма, который актуален, в частности, для популяций костного мозга, что указывает на то, что инфузии МСК являются эф- фективным средством лечения последствий острого облучения. Кроме того, трансплантация МСК может оказывать свой трофический эффект в необычных ме- стах, в точм числе – легочной ткани реципиента.

Ключевые слова

острое ионизирующее излучение, восстановление гемопоэза, мезенхимные стромальные клетки, протективные эффекты