Восстановление функциональной активности КАТФ-каналов пиальных артерий после ишемии/реперфузии с помощью клеточной терапии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цель работы – выяснить эффективность внутривенной трансплантации мезенхимных стволовых клеток человека (МСКч), проведенной на 7-е сут после ишемии/реперфузии (И/Р) головного мозга, для восстановления функциональной активности КАТФ-каналов церебральных артерий. С помощью установки для прижизненной визуализации пиальных сосудов исследовали реакцию артерий на воздействие блокатора КАТФ-каналов глибенкламида (GB), активатора этих же каналов пинацидила (PI), ацетилхолина (ACh), и AСh на фоне действия GB (ACh/GB) через 14 и 21 сут после И/Р головного мозга (12-минутная окклюзия обеих сонных артерий с управляемой гипотензией) и внутривенной трансплантации МСКч, проведенной на 7-е сут после ишемического воздействия. Установлено, что на 14-е сут после И/Р число сузившихся артерий на GB уменьшилось в 1.5–1.8 раза по сравнению с ложнооперированными крысами. К 21-м сут после И/Р констрикторная реакция полностью восстановилась кроме артерий диаметром более 40 мкм. В группе клеточной терапии констрикторная реакция на GB была полностью восстановлена до уровня ложнооперированных крыс у артерий диаметром менее 40 мкм уже к 14-м сут после И/Р; у более крупных сосудов не восстановилась до 21-х сут. Число дилатаций на ACh/GB по сравнению с чистым AСh у ложнооперированных крыс понижено в 1.6–1.8 раза на 14-е сут и в 1.6–6.6 раза на 21-е сут. У И/Р животных на 14-е сут число дилатаций на ACh/GB по сравнению с чистым AСh статистически значимо повышено у артерий диаметром более 20 мкм в 1.5–1.7 раза, а через 21 сут у артерий диаметром более 40 мкм в 1.2 раза. После введения МСКч GB блокировал AСh-опосредованную дилатацию у артерий диаметром менее 40 мкм и на 14-е, и на 21-е сут после И/Р. У сосудов диаметром более 40 мкм функциональная активность КАТФ-каналов не восстановилась до 21 сут. Делается заключение, что И/Р коры головного мозга крыс снижает вклад КАТФ-каналов в поддержание базального тонуса пиальных артерий и практически полностью выключает данные каналы из формирования AСh-опосредованной дилатации на протяжении 21 сут постишемического периода. Внутривенная трансплантация МСКч, проведенная на 7-е сут после И/Р, приводит к восстановлению участия КАТФ-каналов гладкомышечных клеток в поддержании базального тонуса и осуществлении AСh-опосредованной дилатации пиальных артерий диаметром менее 40 мкм уже через 14 сут после перенесенной И/Р.

Об авторах

И. Б. Соколова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: SokolovaIB@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. П. Горшкова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: SokolovaIB@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Gong S, Ma H, Zheng F, Huang J, Zhang Y, Yu B, Li F, Kou J (2021) Inhibiting YAP in endothelial cells from entering the nucleus attenuates blood-brain barrier damage during ischemia-reperfusion injury. Front Pharmacol 26(12): 777680. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.777680
  2. Chen Y-J, Chen C, Li M-Y, Li Q-Q, Zhang X-J, Huang R, Zhu X-W, Bai C-Y, Liu-Yi Zhang, Peng P-H, Yang W-M (2021) Scutellarin reduces cerebral ischemia reperfusion injury involving in vascular endothelium protection and PKG signal. Nat Prod Bioprospect 11(6): 659–670. https://doi.org/10.1007/s13659-021-00322-z
  3. Ferdous A, Janta RA, Arpa RN, Afroze M, Khan M, Moniruzzaman M (2020) The leaves of Bougainvillea spectabilis suppressed inflammation and nociception in vivo through the modulation of glutamatergic, cGMP, and ATP-sensitive K+ channel pathways. J Ethnopharmacol 28(261): 113148. https://doi.org/10.1016/j.jep.2020.113148
  4. Tykocki NR, Boerman EM, Jackson WF (2017) Smooth muscle ion channels and regulation of vascular tone in resistance. Arteries and Arterioles. Compr Physiol 7(2): 485–581. https://doi.org/10.1002/cphy.c160011
  5. Syed AU, Koide M, Brayden JE, Wellman GC (2019) Tonic regulation of middle meningeal artery diameter by ATP-sensitive potassium channels. J Cereb Blood Flow Metab 39(4): 670–679. https://doi.org/10.1177/0271678X17749392
  6. Ning K, Jiang L, Hu T, Wang X, Liu A, Bao Y (2020) ATP-sensitive potassium channels mediate the cardioprotective effect of Panax notoginseng Saponins against myocardial ischaemia-reperfusion injury and inflammatory reaction. Biomed Res Int 2020: 3039184. https://doi.org/10.1155/2020/3039184
  7. Maqoud F, Scala R, Hoxha M, Zappacosta B, Tricarico D (2022) ATP-sensitive potassium channel subunits in neuroinflammation: novel drug targets in neurodegenerative disorders. CNS Neurol Disord Drug Targets 21(2): 130–149. https://doi.org/10.2174/1871527320666210119095626
  8. Shi Y, Wang Y, Li Q, Liu K, Hou J, Shao C, Ying Wang Y (2018) Immunoregulatory mechanisms of mesenchymal stem and stromal cells in inflammatory diseases. Nat Rev Nephrol 14(8): 493–507. https://doi.org/10.1038/s41581-018-0023-5
  9. Lin Q-M, Tang X-H, Lin S-R, Chen B-D, Feng Chen F (2020) Bone marrow-derived mesenchymal stem cell transplantation attenuates overexpression of inflammatory mediators in rat brain after cardiopulmonary resuscitation. Neural Regen Res 15(2): 324–331. https://doi.org/10.4103/1673-5374.265563
  10. Liu Y, Zhao Y, Min Y, Guo K, Chen Y, Huang Z, Long C (2022) Effects and mechanisms of bone marrow mesenchymal stem cell transplantation for treatment of ischemic stroke in hypertensive rats. Int J Stem Cells 15(2): 217–226. https://doi.org/10.15283/ijsc21136
  11. Xiao X, Xu M, Yu H, Wang L, Li X, Rak J, Wang S, Zhao RC (2021) Mesenchymal stem cell-derived small extracellular vesicles mitigate oxidative stress-induced senescence in endothelial cells via regulation of miR-146a/Src. Signal Transduct Target Ther 6(1): 54. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00765-3
  12. Sheikh A, Yano S, Mitaki S, Haque MDA, Yamaguchi S, Nagai A (2019) A mesenchymal stem cells line (B10) increases angiogenesise in rat MCAO model. Exp Neurol 311: 182. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2018.10.001
  13. Dong H-J, Peng D, Luo Y, Liu R, Yin H-J, Lei Wang L, Hong Sha H, Meng H-P, Ping W, Shang C (2022) The hope for Pandora’s Box: mesenchymal stem cells for promoting angiogenesis in stroke and traumatic brain injury. Signal Transduct Target Ther 6(1): 354. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00765-3
  14. Egger D, Lavrentieva A, Kugelmeier P, Cornelia Kasper C (2021) Physiologic isolation and expansion of human mesenchymal stem/stromal cells for manufacturing of cell-based therapy products. Eng Life Sci 22(3–4): 361–372. https://doi.org/10.1002/elsc.202100097
  15. Kangussu LM, Almeida-Santos AF, Fernandes L, Alenina N, Bader M, Santos R, Massensini A, Campagnole-Santos J (2023) Transgenic rat with overproduction of ubiquitous angiotensin-(1–7) presents neuroprotection in a model of ischemia and reperfusion. Brain Res Bull 192: 184–191. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2022.11.017
  16. Lee SH, Choung JS, Kim JM, Kim H, Kim MY (2023) Distribution of embryonic stem cell-derived mesenchymal stem cells after intravenous infusion in hypoxic-ischemic encephalopathy. Life (Basel) 13(1): 227. https://doi.org/10.3390/life13010227
  17. Lensman M, Korzhevskii DE, Mourovets VO, Kostkin VB, Izvarina N, Perasso L, Gandolfo C, Otellin VA, Polenov SA, Balestrino M (2006). Intracerebroventricular administration of creatine protects against damage by global cerebral ischemia in rat. Brain Res 1114(1): 187–194. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2006.06.103
  18. Mushahary D, Spittler A, Kasper C, Weber V, Charwat V (2018) Isolation, cultivation, and characterization of human mesenchymal stem cells expand. Cytometry A 93(1): 19–31. https://doi.org/10.1002/cyto.a.23242
  19. Soltani N, Mohammadi E, Allahtavakoli M, Shamsizadeh A, Roohbakhsh A, Haghparast A (2016) Effects of dimethyl sulfoxid on neuronal response characteristics in deep layers of rat barrel cortex. Basic Clin Neurosci 7(3): 213–220. https://doi.org/10.15412/J.BCN.03070306
  20. Sancho M, Fletcher J, Welsh DG (2022) Inward rectifier potassium channels: membrane lipid-dependent mechanosensitive gates in brain vascular cells. Front Cardiovasc Med 9: 869481. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.869481
  21. Zeidner G, Sadja R, Reuveny E (2001) Redox-dependent gating of G protein-coupled inwardly rectifying K+ channels. J Biol Chem 276(38): 35564–35570. https://doi.org/10.1074/jbc.M105189200
  22. Syed AU, Koide M, Brayden JE, Wellman G (2019) Tonic regulation of middle meningeal artery diameter by ATP-sensitive potassium channels. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism 39(4): 670–679. https://doi.org/10.1177/0271678X17749392
  23. Jackson WF (2021) Myogenic tone in peripheral resistance arteries and arterioles: The Pressure Is On! Front Physiol 12: 699517. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.699517
  24. Jha RM, Rani A, Desai SM, Raikwar S, Mihaljevic S, Munoz-Casabella A, Kochanek PM, Catapano J, Winkler E, Citerio G, Hemphill JC, Kimberly WT, Narayan R, Sahuquillo J, Sheth KN, Simard JM (2021) Sulfonylurea receptor 1 in central nervous system injury: an updated review. Int J Mol Sci 22(21): 11899. https://doi.org/10.3390/ijms222111899
  25. Sancho M, Fletcher J, Welsh DG (2022) Inward rectifier potassium channels: membrane lipid-dependent mechanosensitive gates in brain vascular cells. Front Cardiovasc Med 9: 869481. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.869481
  26. Kang P, Ying C, Chen Y, Ford AL, An H, Lee J-M (2022) Oxygen metabolic stress and white matter injury in patients with cerebral small vessel disease. Stroke 53(5): 1570–1579. https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.121.035674
  27. Liu K, Guo L, Zhou Z, Pan M, Yan C (2019) Mesenchymal stem cells transfer mitochondria into cerebral microvasculature and promote recovery from ischemic stroke. Microvasc Res 123: 74–80. https://doi.org/10.1016/j.mvr.2019.01.001
  28. Busija DW, Katakam PV (2014) Mitochondrial mechanisms in cerebral vascular control: shared signaling pathways with preconditioning. J Vasc Res 51(3): 175–189. https://doi.org/10.1159/000360765
  29. Xu W, Xu R, Li Z, Wang Y, Hu R (2019) Hypoxia changes chemotaxis behaviour of mesenchymal stem cells via HIF-1α signaling. J Cell Mol Med 23(3): 1899–1907. https://doi.org/10.1111/jcmm.14091
  30. Han Y, Yang J, Fang J, Zhou Y, Candi E, Wang J, Hua D, Shao C, Yufang Shi Y (2022) The secretion profile of mesenchymal stem cells and potential applications in treating human diseases. Signal Transduct Target Ther 7(1): 92. https://doi.org/10.1038/s41392-022-00932-0
  31. Guo Y, Peng Y, Zeng H, Gao Chen G (2021) Progress in mesenchymal stem cell therapy for ischemic stroke. Stem Cells Int 2021: 9923566. https://doi.org/. eCollection 2021https://doi.org/10.1155/2021/9923566
  32. Gao Y, Chen H, Cang X, Chen H, Di Y, Qi J, Cai H, Luo K, Jin S (2022) Transplanted hair follicle mesenchymal stem cells alleviated small intestinal ischemia-reperfusion injury via intrinsic and paracrine mechanisms in a rat model. Front Cell Dev Biol 10: 1016597. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.1016597
  33. Korkmaz-Icöz S, Zhou P, Guo Y, Loganathan S, Brlecic P, Radovits T, Sayour AA, Ruppert M, Veres G, Karck M, Szabó G (2021) Mesenchymal stem cell-derived conditioned medium protects vascular grafts of brain-dead rats against in vitro ischemia/reperfusion injury. Stem Cell Res Ther 12(1): 144. https://doi.org/10.1186/s13287-021-02166-3
  34. Liu Y, Chen J, Liang H, Cai Y, Li X, Yan L, Zhou L, Shan L, Wang H (2022) Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells not only ameliorate blood glucose but also protect vascular endothelium from diabetic damage through a paracrine mechanism mediated by MAPK/ERK signaling. Stem Cell Res Ther 13(1): 258. https://doi.org/10.1186/s13287-022-02927-8

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (357KB)
Метаданные
3.

Скачать (464KB)
Метаданные
4.

Скачать (432KB)
Метаданные
5.

Скачать (212KB)
Метаданные

© И.Б. Соколова, О.П. Горшкова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».