zdorПроблемы здоровья и экологииHealth and Ecology Issues2220-09672708-6011Gomel State Medical University10.51523/2708-6011.2023-20-2-09zdor-2551Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯEXPERIMENTAL MEDICINE AND BIOLOGYСравнительная оценка эффективности системного и локального введения мезенхимальных стволовых клеток при экспериментальной нейропатииComparative evaluation of the effectiveness of systemic and local administration of mesenchymal stem cells in experimental neuropathyhttps://orcid.org/0000-0002-9407-9295ЕрофееваА.-М. В.YerofeyevaA.-M. V.

Ерофеева Анна-Мария Вадимовна, аспирант,  младший научный сотрудник лаборатории  модуляции функций организма

Минск

Anna-Maria V. Yerofeyeva, Post-Graduate Student, Junior Researcher of the Laboratory of Modulation of Body  Functions

Minsk

amyerofeyeva@zoho.euhttps://orcid.org/0000-0003-3592-6252ФёдороваЕ. В.FedorovaE. V.

Фёдорова Екатерина Викторовна, научный  сотрудник лаборатории «Центр электронной и световой микроскопии»

Минск

Ekaterina V. Fedorova, Researcher of the laboratory “Center of Electron and Light Microscopy”

Minsk

fedorovaekaterina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5960-3656РябцеваС. Н.RjabcevaS. N.

Рябцева Светлана Николаевна, к.м.н., заведующий лабораторией «Центр электронной и световой  микроскопии»

Минск

Svetlana N. Rjabceva, PhD (Med), the Head of the  laboratory “Center of Electron and Light Microscopy”

Minsk

sveta.rjabceva@tut.byhttps://orcid.org/0000-0001-5053-6602МолчановаА. Ю.MolchanovaA. Yu.

Молчанова Алла Юрьевна, к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории модуляции функций  организма

Минск

Alla Yu. Molchanova, PhD (Bio), Lead Researcher of the Laboratory of Modulation of Body Functions

Minsk

kjordknits@gmail.comИнститут физиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus2023100720232026571Copyright © Ерофеева А.В., Фёдорова Е.В., Рябцева С.Н., Молчанова А.Ю., 20232023Ерофеева А.В., Фёдорова Е.В., Рябцева С.Н., Молчанова А.Ю.Yerofeyeva A.V., Fedorova E.V., Rjabceva S.N., Molchanova A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.gsmu.by/jour/article/view/2551

Цель исследования. Сравнить влияние системного и локального введения мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани (МСК ЖТ) в дозе 1 × 106 клеток/кг на ноцицептивную чувствительность крыс и структурные изменения седалищного нерва и периневральных тканей травмированной конечности в экспериментальной модели периферической нейропатии (НП) седалищного нерва.Материалы и методы. У 26 крыс-самцов линии Wistar осуществили моделирование периферической нейропатии методом аксотомии седалищного нерва. На 7-е сутки экспериментальным животным провели системную либо локальную трансплантацию МСК ЖТ в дозе 1 × 106 клеток/кг. Проведена оценка ноцицептивных реакций на механический и термический стимулы в течение 90 суток после системной либо локальной трансплантации МСК ЖТ. Tакже проведен анализ гистоструктуры седалищного нерва и окружающих тканей.Результаты. Системное введение МСК ЖТ в дозе 1 × 106 клеток/кг крысам с аксотомией седалищного нерва приводило к увеличению порога ноцицептивной реакции (ПНР) на 17,1 % без влияния на латентный период ноцицептивной реакции (ЛПНР). Локальное введение МСК ЖТ в эквивалентной дозе способствовало полному восстановлению ПНР и ЛПНР к 21-м суткам исследования, а также снижению воспалительной реакции в мягких тканях прооперированной задней лапы подопытных животных.Заключение. Внутримышечное введение МСК ЖТ в область аксотомии седалищного нерва крыс значительно превышало по эффективности системное введение эквивалентной дозы клеточного трансплантата. Данный способ введения представляется более целесообразным для дальнейших исследований механизмов антиноцицептивных и репаративных эффектов МСК ЖТ.

Objective. Compare the effectiveness of systemic and local administration of adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSC) at a dose of 1х106 cells/kg on nociceptive sensitivity to mechanical and thermal stimuli in rats and changes in histostructure of sciatic nerve and surrounded tissues of affected hind paw in experimental model of peripheral neuropathy of sciatic nerve.Materials and methods. 26 male Wistar rats were used to perform a model of peripheral neuropathy by axotomy of the sciatic nerve. On the 7th day, the experimental animals underwent systemic or local transplantation of ADMSC at a dose of 1x106 cells/kg. Nociceptive responses to mechanical and thermal stimuli were assessed for 90 days, and the histostructure of the sciatic nerve and surrounding tissues was analyzed after systemic and local transplantation of ADMSC.Results. Systemic administration of ADMSC at a dose of 1x106 cells/kg to rats with sciatic nerve axotomy increased the mechanical withdrawal threshold (MWT) by 17.1% and had no effect on the thermal withdrawal latency (TWL). Local administration of ADMSCs in an equivalent dose contributed to the full recovery of the MWT and TWL by the 21st day of the experiment, as well as suppressed the inflammatory reaction in the soft tissues of the operated hind paw of experimental animals.Conclusion. Intramuscular administration of ADMSC into the area of sciatic nerve axotomy of rats was significantly more effective than systemic administration of an equivalent dose of a cell transplant. This method of administration is more appropriate for further studies of the mechanisms of antinociceptive and reparative effects of ADMSCs.

мезенхимальные стволовые клеткинейропатическая больседалищный нервгипералгезияанальгезияmesenchymal stem cellsneuropathic painsciatic nervehyperalgesiaanalgesiaИсследование проведено в рамках задания «Оценка влияния обогащенной тромбоцитами плазмы, суспензии митохондрий и мезенхимальных стволовых клеток на ноцицептивную чувствительность, стимуляцию ангиогенеза и репаративные процессы в ишемизированной ткани при экспериментальной диабетической ангиопатии» ГПНИ «Трансляционная медицина», подпрограмма «Экспериментальная медицина» (№ госрегистрации 20210931).The study was performed within the framework of the project “Assessment of the influence of platelet-rich plasma, suspension of mitochondria and mesenchymal stem cells on nociceptive sensitivity, stimulation of angiogenesis and reparative processes in ischemic tissue in experimental diabetic angiopathy” of the State research program “Translational Medicine”, subprogram “Experimental Medicine” (registration number 20210931).ReferencesScholz J, Finnerup NB, Attal N, et al. The IASP classification of chronic pain for ICD-11: chronic neuropathic pain. Pain. 2019;160(1):53-59. DOI: https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001365Scholz J, Finnerup NB, Attal N, et al. The IASP classification of chronic pain for ICD-11: chronic neuropathic pain. Pain. 2019;160(1):53-59. DOI: https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001365Finnerup NB, Kuner R, Jensen TS. Neuropathic pain: from mechanisms to treatment. Physiol Rev. 2021;101(1):259-301. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00045.2019Finnerup NB, Kuner R, Jensen TS. Neuropathic pain: from mechanisms to treatment. Physiol Rev. 2021;101(1):259-301. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00045.2019Smith BH, Hébert HL, Veluchamy A. Neuropathic pain in the community: prevalence, impact, and risk factors Pain. 2020;161 Suppl 1:S127-S137. DOI: https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001824Smith BH, Hébert HL, Veluchamy A. Neuropathic pain in the community: prevalence, impact, and risk factors Pain. 2020;161 Suppl 1:S127-S137. DOI: https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001824Sacerdote P, Niada S, Franchi S, et al. Systemic administration of human adipose-derived stem cells reverts nociceptive hypersensitivity in an experimental model of neuropathy. Stem Cells Dev. 2013;22(8):1252-1263. DOI: https://doi.org/10.1089/scd.2012.0398Sacerdote P, Niada S, Franchi S, et al. Systemic administration of human adipose-derived stem cells reverts nociceptive hypersensitivity in an experimental model of neuropathy. Stem Cells Dev. 2013;22(8):1252-1263. DOI: https://doi.org/10.1089/scd.2012.0398Guo W, Wang H, Zou S, et al. Bone marrow stromal cells produce long-term pain relief in rat models of persistent pain. Stem Cells. 2011;29(8):1294-1303. DOI: https://doi.org/10.1002/stem.667Guo W, Wang H, Zou S, et al. Bone marrow stromal cells produce long-term pain relief in rat models of persistent pain. Stem Cells. 2011;29(8):1294-1303. DOI: https://doi.org/10.1002/stem.667Siniscalco D, Giordano C, Galderisi U, et al. Long-lasting effects of human mesenchymal stem cell systemic administration on pain-like behaviors, cellular, and biomolecular modifications in neuropathic mice. Front Integr Neurosci. 2011;5:79. DOI: https://doi.org/10.3389/fnint.2011.00079Siniscalco D, Giordano C, Galderisi U, et al. Long-lasting effects of human mesenchymal stem cell systemic administration on pain-like behaviors, cellular, and biomolecular modifications in neuropathic mice. Front Integr Neurosci. 2011;5:79. DOI: https://doi.org/10.3389/fnint.2011.00079Naruse K, Sato J, Funakubo M, et al. Transplantation of bone marrow-derived mononuclear cells improves mechanical hyperalgesia, cold allodynia and nerve function in diabetic neuropathy. PLoS One. 2011;6(11):e27458. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027458Naruse K, Sato J, Funakubo M, et al. Transplantation of bone marrow-derived mononuclear cells improves mechanical hyperalgesia, cold allodynia and nerve function in diabetic neuropathy. PLoS One. 2011;6(11):e27458. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027458Li J, Deng G, Wang H, Yang M, et al. Interleukin-1β pre-treated bone marrow stromal cells alleviate neuropathic pain through CCL7-mediated inhibition of microglial activation in the spinal cord. Sci Rep. 2017;7:42260. DOI: https://doi.org/10.1038/srep42260Li J, Deng G, Wang H, Yang M, et al. Interleukin-1β pre-treated bone marrow stromal cells alleviate neuropathic pain through CCL7-mediated inhibition of microglial activation in the spinal cord. Sci Rep. 2017;7:42260. DOI: https://doi.org/10.1038/srep42260Ерофеева А.-М.В., Жаворонок И.П., Антипова О.А., Счастная Н.И., Семёник И.А., Рябцева С.Н., Молчанова А.Ю. Оценка антиноцицептивного действия мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани при экспериментальной периферической нейропатической боли. Новости хирургии. 2021;29(5):527-534. DOI: https://dx.doi.org/10.18484/2305-0047.2021.5.527Yerofeyeva AMV, Zhavaranak IP, Antipova OA, Schastnaya NI, Siamionik IA, Rjabceva SN, Molchanova AY. Assesment of Anti-Nociceptive Actions of Adipose-Derived Mesemchymal Stem Cells in Experimental Peripheral Neuropathic Pain. Novosti Khirurgii. 2021;29(5):527-534. (In Russ.). DOI: https://dx.doi.org/10.18484/2305-0047.2021.5.527Ерофеева А.-М.В., Молчанова А.Ю. Влияние трансплантации аллогенных мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани на ноцицептивные реакции и параметры походки крыс с экспериментальной периферической нейропатией. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наук. 2022;19(4):404-412. DOI: https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-404-412Yerofeyeva AMV, Molchanova AYu. Impact of adipose-derived allogeneic mesenchymal stem cell transplantation on nociceptive reactions and gait parameters in rats with experimental peripheral neuropathy. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series. 2022;19(4):404-412. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-404-412Deuis JR, Dvorakova LS, Vetter I. Methods Used to Evaluate Pain Behaviors in Rodents. Front Mol Neurosci. 2017;10:284. DOI: https://doi.org/10.3389/fnmol.2017.00284Deuis JR, Dvorakova LS, Vetter I. Methods Used to Evaluate Pain Behaviors in Rodents. Front Mol Neurosci. 2017;10:284. DOI: https://doi.org/10.3389/fnmol.2017.00284Huh Y, Ji RR, Chen G. Neuroinflammation, Bone Marrow Stem Cells, and Chronic Pain. Front Immunol. 2017;8:1014. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01014Huh Y, Ji RR, Chen G. Neuroinflammation, Bone Marrow Stem Cells, and Chronic Pain. Front Immunol. 2017;8:1014. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01014Ruhl T, Corsten C, Beier JP, Kim BS. The immunosuppressive effect of the endocannabinoid system on the inflammatory phenotypes of macrophages and mesenchymal stromal cells: a comparative study. Pharmacol Rep. 2021;73(1):143-153. DOI: https://doi.org/10.1007/s43440-020-00 166-3Ruhl T, Corsten C, Beier JP, Kim BS. The immunosuppressive effect of the endocannabinoid system on the inflammatory phenotypes of macrophages and mesenchymal stromal cells: a comparative study. Pharmacol Rep. 2021;73(1):143-153. DOI: https://doi.org/10.1007/s43440-020-00 166-3

The authors declare that there are no conflicts of interest present.