Surtaieva, Yu.
(2023).
The effect of mesenchymal stem cells on platelet function in rats with experimental lung injury.
Ukrainian Journal of Veterinary Sciences,
14(2),
112-126.
https://doi.org/10.31548/veterinary2.2023.112
Інтерстиціальні захворювання легеневої тканини (фіброз легень) супроводжуються зниженням процесів тромбопоезу. Стовбурові клітини здатні до диференціювання в інші типи клітин, завдяки чому вони стають цінним матеріалом для ветеринарної клітинної регенеративної терапії. Мета роботи – дослідити зміни показників тромбоцитарної ланки у лабораторних щурів з експериментальним фіброзом легень за впливу стовбурових клітин. Дослідження проведені на щурах-самицях лінії Wistar, в яких моделювали фіброз легень із застосуванням однократного трансторакального введення розчину гідрохлориду блеоміцину. З метою стимуляції відновлювальних процесів у патологічно зміненій легеневій тканині використовували алогенні мезенхімальні стовбурові клітини, які вводили різними шляхами, та, для порівняння, – традиційний метод лікування. Наведені результати впливу трансплантованих алогенних мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку свідчать про вірогідні зміни кількості та розміру тромбоцитів у щурів з експериментальним фіброзом легень, а також про підвищення активності регенеративних процесів в ушкоджених тканинах. У дослідних тварин встановлено вірогідне збільшення кількості тромбоцитів та їх розмірів після застосування алогенних мезенхімальних стовбурових клітин порівняно з аналогічними даними у тварин контрольної групи. Крім того, в крові тварин дослідної групи, яким трансплантували мезенхімальні стовбурові клітини трансторакально (безпосередньо в легеневу тканину), відмічали більшу активність тромбоцитів, ніж у тварин з внутрішньовенним уведенням мезенхімальних стовбурових клітин. Активація тромбоцитів вказує на покращення регенеративної здатності ушкоджених тканин легень за впливу мезенхімальних стовбурових клітин. Таким чином, трансплантовані мезенхімальні стовбурові клітини стимулюють активність тромбоцитів та регенеративні процеси в патологічно зміненій легеневій тканині за експериментального фіброзу, що може бути використано як один із ефективних методів лікування тварин за цього виду патології
алогенні; легеневий фіброз; легенева тканина; тромбоцити; лабораторні тварини
[1] Andia, I., Martin, J.I., & Maffulli, N. (2018). Platelet-rich plasma and mesenchymal stem cells: exciting, but … are we there yet? Sports Medicine and Arthroscopy Review, 26(2), 59-63. doi: 10.1097/JSA.0000000000000191.
[2] Andrade, S.S., de Sousa Faria, A.V., Girão, M. J., Fuhler, G.M., Peppelenbosch, M.P., & FerreiraHalder, C.V. (2020). Biotech-educated platelets: beyond tissue regeneration 2.0. International Journal of Molecular Sciences, 21(17), article number 6061. doi: 10.3390/ijms21176061.
[3] Boiko, D.N., Boiko, N.H., & Boiko, O.S. (2013). A method of modeling lung fibrosis in rats. Patent 79901: A61D 99/00, G09B 23/00. Retrieved from https://uapatents.com/7-79901-sposibmodelyuvannya-fibrozu-legen-u-shhuriv.html.
[4] Boudreau, L.H., Duchez, A.C., Cloutier, N., Soulet, D., Martin, N., Bollinger, J., Paré, A., Rousseau, M., Naika, G., Lévesque, T., Laflamme, C., Marcoux, G., Lambeau, G., Farndale, R., Pouliot, M., Hamzeh-Cognasse, H., Cognasse, F., Garraud, O., Nigrovic, P., Guderley, H., Lacroix, S., Thibault, L., Semple, J., Gelb, M., & Boilard, E. (2014). Platelets release mitochondria serving as substrate for bactericidal group IIA-secreted phospholipase a to promote inflammation. Blood, 124(14), 2173-2183. doi: 10.1182/blood-2014-05-573543.
[5] Carrington, R., Jordan, S., Wong, Y.J., Pitchford, S.C., & Page, C.P. (2021). A novel murine model of pulmonary fibrosis: The role of platelets in chronic changes induced by bleomycin. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 109, article number 107057. doi: 10.1016/j. vascn.2021.107057.
[6] Chebbo, M., Duez, C., Alessi, M. C., Chanez, P., & Gras, D. (2021). Platelets: A potential role in chronic respiratory diseases? European Respiratory Review, 30(161), article number 210062. doi: 10.1183/16000617.0062-2021.
[7] Directives of the European Union 2010/63/EU. (2010, September). Retrieved from https://eurlex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex:32010L0063.
[8] Du Toit, D., Kleintjes, W., Mazyala, E., Bhatia, D., De Beer, J., & Page, B. (2007). Shoulder surgeon and autologous cellular regeneration - From bench to bed: Part one- the link between the human fibroblast, connective tissue disorders and shoulder. International Journal of Shoulder Surgery, 1(3), article number 87. doi: 10.4103/0973-6042.34516.
[9] Eisinger, F., Patzelt, J., & Langer, H.F. (2018). The platelet response to tissue injury. Frontiers in Medicine, 5, article number 317. doi: 10.3389/fmed.2018.00317.
[10] Etulain, J. (2018). Platelets in wound healing and regenerative medicine. Platelets, 29(6), 556568. doi: 10.1080/09537104.2018.1430357.
[11] Garraud, O., & Cognasse, F. (2015). Are platelets cells? And if yes, are they immune cells? Frontiers in Immunology, 6(1), article number 70. doi: 10.3389/fimmu.2015.00070.
[12] Gomperts, B.N., & Strieter, R.M. (2007). Stem cells and chronic lung disease. Annual Review of Medicine, 58, 285-298. doi: 10.1146/annurev.med.58.081905.134954.
[13] Gregory, A.D., Kliment, C.R., Metz, H.E., Kim, K.H., Kargl, J., Agostini, B.A., Crum, L.T., Oczypok, E.A., Oury, T.A., & Houghton, A.M. (2015). Neutrophil elastase promotes myofibroblast differentiation in lung fibrosis. Journal of Leukocyte Biology, 98(2), 143-152. doi: 10.1189/jlb.3hi1014-493r.
[14] Gremmel, T., Frelinger, A.L., & Michelson, A.D. (2016). Platelet physiology. Seminars in Thrombosis and Hemostasis, 42(3), 191-204. doi: 10.1055/s-0035-1564835.
[15] Gudbrandsdottir, S., Hasselbalch, H.C., & Nielsen, C.H. (2013). Activated platelets enhance IL-10 secretion and reduce TNF-α secretion by monocytes. The Journal of Immunology, 191(8), 4059-4067. doi: 10.4049/jimmunol.1201103.
[16] Gurtner, G.C., Werner, S., Barrandon, Y., & Longaker, M.T.P. (2008). Wound repair and regeneration. Nature, 453, 314-321. doi: 10.1038/nature07039.
[17] Henschler, R., Gabriel, C., Schallmoser, K., Burnouf, T., & Koh, M. (2019). Human platelet lysate current standards and future developments. Transfusion, 59(4), 1407-1413. doi: 10.1111/trf.15174.
[18] Hersant, B., Sid-Ahmed, M., Braud, L., Jourdan, M., Baba-Amer, Y., Meningaud, J.P., & Rodriguez, A.M. (2019). Platelet-rich plasma improves the wound healing potential of mesenchymal stem cells through paracrine and metabolism alterations. Stem Cells International, 2019, article number 1234263. doi: 10.1155/2019/1234263.
[19] Holinstat, M. (2017). Normal platelet function. Cancer and Metastasis Reviews, 36(2), 195-198. doi: 10.1007/s10555-017-9677-x.
[20] Hou, Y., Carrim, N., Wang, Y., Gallant, R. C., Marshall, A., & Ni, H. (2015). Platelets in hemostasis and thrombosis: Novel mechanisms of fibrinogen-independent platelet aggregation and fibronectinmediated protein wave of hemostasis. Journal of Biomedical Research, 29(6), 437444. doi: 10.7555/JBR.29.20150121.
[21] Huang, J., Maier, C., Zhang, Y., Soare, A., Dees, C., Beyer, C., Harre, U., Chen, C.W., Distler, O., Schett, G., Wollin, L., & Distler, J.H.W. (2017). Nintedanib inhibits macrophage activation and ameliorates vascular and fibrotic manifestations in the fra2 mouse model of systemic sclerosis. Annals of the Rheumatic Diseases, 76(11), 1941-1948. doi: 10.1136/annrheumdis-2016-210823.
[22] Keane, M.P., Strieter, R.M., & Belperio, J.A. (2005). Mechanisms and mediators of pulmonary fibrosis. Critical Reviews in Immunology, 25(6), 429-463. doi: 10.1615/critrevimmunol.v25.i6.10.
[23] Koupenova, M., Clancy, L., Corkrey, H.A., & Freedman, J.E. (2018). Circulating platelets as mediators of immunity, inflammation, and thrombosis. Circulation Research, 122(2), 337-351. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.117.310795.
[24] Lai, F., Kakudo, N., Morimoto, N., Taketani, S., Hara, T., Ogawa, T., & Kusumoto, K. (2018). Platelet-rich plasma enhances the proliferation of human adipose stem cells through multiple signaling pathways. Stem Cell Research and Therapy, 9(1), article number 107. doi: 10.1186/ s13287-018-0851-z.
[25] Law of Ukraine No. 3447-IV “On the Protection of Animals from Cruelty Treatment”. (2006, February). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3447-15#Text.
[26] Lefrançais, E., Ortiz-Muñoz, G., Caudrillier, A., Mallavia, B., Liu, F., Sayah, D.M., Thornton, E., Headley, M., David, T., Coughlin, S., Krummel, M., Leavitt, A., Passegué, E., & Looney, M.R. (2017). The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors. Nature, 544(7648), 105-109. doi: 10.1038/nature21706.
[27] Leslie, M. (2010). Beyond clotting: The powers of platelets. Science, 328, 562-564. doi: 10.1126/ science.328.5978.562.
[28] Levoux, J., Prola, A., Lafuste, P., Gervais, M., Chevallier, N., Koumaiha, Z., Kefi, K., Braud, L., Schmitt, A., Yacia, A., Schirmann, A., Hersant, B., Sid-Ahmed, M., Ben Larbi, S., Komrskova, K., Rohlena, J., Relaix, F., Neuzil, J., & Rodriguez, A.M. (2021). Platelets facilitate the woundhealing capability of mesenchymal stem cells by mitochondrial transfer and metabolic reprogramming. Cell Metabolism, 33(2), 283-299. doi: 10.1016/j.cmet.2020.12.006.
[29] Lin, C., Borensztajn, K., & Spek, C.A. (2017). Targeting coagulation factor receptors – proteaseactivated receptors in idiopathic pulmonary fibrosis. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 15, 597-607. doi: 10.1111/jth.13623.
[30] Łukasik, Z.M., Makowski, M., & Makowska, J.S. (2018). From blood coagulation to innate and adaptive immunity: The role of platelets in the physiology and pathology of autoimmune disorders. Rheumatology International, 38(1), 959-974. doi: 10.1007/s00296-018-4001-9.
[31] Machlus, K.R., & Italiano, J.E. (2013). The incredible journey: From megakaryocyte development to platelet formation. Journal of Cell Biology, 201(6), 785-796. doi: 10.1083/jcb.201304054.
[32] Mahmoudian-Sani, M.R., Rafeei, F., Amini, R., & Saidijam, M. (2018). The effect of mesenchymal stem cells combined with platelet-rich plasma on skin wound healing. Journal of Cosmetic Dermatology, 17(5), 650-659. doi: 10.1111/jocd.12512.
[33] Mammoto, T., Chen, Z., Jiang, A., Jiang, E., Ingber, D.E., & Mammoto, A. (2016). Acceleration of lung regeneration by platelet-rich plasma extract through the low-density lipoprotein receptor-related protein 5-tie2 pathway. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology, 54(1), 103-113. doi: 10.1165/rcmb.2015-0045OC.
[34] Marcoux, G., Duchez, A.C., Rousseau, M., Lévesque, T., Boudreau, L.H., Thibault, L., & Boilard, E. (2017). Microparticle and mitochondrial release during extended storage of different types of platelet concentrates. Platelets, 28(3), 272-280. doi: 10.1080/09537104.2016.1218455.
[35] Mazurkevych, A.Y., Danilov, V.B., Kovpak, V.V., & Maliuk, M.O. (2014). Cellular technologies in veterinary medicine in Ukrainian. Kyiv: Komprint.
[36] Morrison, T.J., Jackson, M.V., Cunningham, E.K., Kissenpfennig, A., McAuley, D.F., O’Kane, C.M., & Krasnodembskaya, A.D. (2017). Mesenchymal stromal cells modulate macrophages in clinically relevant lung injury models by extracellular vesicle mitochondrial transfer. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 196(10), 1275-1286. doi: 10.1164/rccm.201701-0170OC.
[37] Peraçoli, M.T.S., Menegon, F.T.F., Borges, V.T.M., de Araújo Costa, R.A., Thomazini-Santos, I.A., & Peraçoli, J.C. (2008). Platelet aggregation and TGF-beta1 plasma levels in pregnant women with preeclampsia. Journal of Reproductive Immunology, 79(1), 79-84. doi: 10.1016/j.jri.2008.08.001.
[38] Petito, E., Amison, R.T., Piselli, E., Shah, S.A., Momi, S., Pitchford, S.C., Gresele, P., & Page, C.P. (2018). A dichotomy in platelet activation: Evidence of different functional platelet responses to inflammatory versus haemostatic stimuli. Thrombosis Research, 172, 110-118. doi: 10.1016/j. thromres.2018.10.019.
[39] Pitchford, S., Cleary, S., Arkless, K., & Amison, R. (2019). Pharmacological strategies for targeting platelet activation in asthma. Current Opinion in Pharmacology, 46, 55-64. doi: 10.1016/j.coph.2019.03.012.
[40] Plumb, D.C. (2008). Plumb’s Veterinary Drug Handbook Sixth Edition. New Jersey: Blackwell Publishing,
[41] Qian, Y., Han, Q., Chen, W., Song, J., Zhao, X., Ouyang, Y., Yuan, W., & Fan, C. (2017). Plateletrich plasma derived growth factors contribute to stem cell differentiation in musculoskeletal regeneration. Frontiers in Chemistry, 5(1), 89-93. doi: 10.3389/fchem.2017.00089.
[42] Rahman, M., Gustafsson, D., Wang, Y., Thorlacius, H., & Braun, O.O. (2014). Ticagrelor reduces neutrophil recruitment and lung damage in abdominal sepsis. Platelets, 25(4), 257-263. doi: 10.3109/09537104.2013.809520.
[43] Reddy, M., Fonseca, L., Gowda, S., Chougule, B., Hari, A., & Totey, S. (2016). Human adiposederived mesenchymal stem cells attenuate early stage of bleomycin induced pulmonary fibrosis: Comparison with pirfenidone. International Journal of Stem Cells, 9(2), 192-206. doi: 10.15283/ijsc16041.
[44] Rodrigues, M., Griffith, L.G., & Wells, A. (2010). Growth factor regulation of proliferation and survival of multipotential stromal cells. Stem Cell Research and Therapy, 1(4), article number 32. doi: 10.1186/scrt32.
[45] Sadtler, K., Estrellas, K., Allen, B.W., Wolf, M.T., Fan, H., Tam, A.J., Patel, C.H., Luber, B.S., Wang, H., & Wagner, K.R. (2016). Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells. Science, 352(6283), 366-370. doi: 10.1126/science.aad9272.
[46] Semple, J.W., Italiano, J.E., & Freedman, J. (2011). Platelets and the immune continuum. Nature Reviews Immunology, 11(4), 264-274. doi: 10.1038/nri2956.
[47] Shoyaib, A., Archie, S.R., & Karamyan, V.T. (2019). Intraperitoneal route of drug administration: Should it be used in experimental animal studies? Pharmaceutical Research, 37(1), article number 12. doi: 10.1007/s11095-019-2745-x.
[48] Stavenuiter, F., Davis, N.F., Duan, E., Gale, A.J., & Heeb, M.J. (2013). Platelet protein s directly inhibits procoagulant activity on platelets and microparticles. Thrombosis and Haemostasis, 109(2), 229-237. doi: 10.1160/TH12-08-0622.
[49] Storey, R.F., & Sinha, A. (2016). Cangrelor for the management and prevention of arterial thrombosis. Critical Reviews in Immunology, 14(9), 991-999. doi: 10.1080/14779072.2016.1207528.
[50] Tzouvelekis, A., Toonkel, R., Karampitsakos, T., Medapalli, K., Ninou, I., Aidinis, V., Bouros, D., & Glassberg, M.K. (2018). Mesenchymal stem cells for the treatment of idiopathic pulmonary fibrosis. Frontiers in Medicine, 5, article number 142. doi: 10.3389/fmed.2018.00142.
[51] Webster, C.M., Hokari, M., Mcmanus, A., Tang, X.N., Ma, H., Kacimi, R., & Yenari, M.A. (2013). Microglial p2y12 deficiency/inhibition protects against brain ischemia. PLoS One, 8(8), article number e70927. doi: 10.1371/journal.pone.0070927.
[52] Xiang, B., Zhang, G., Guo, L., Li, X.A., Morris, A.J., Daugherty, A., Whiteheart, S., Smyth, S., & Li, Z. (2013). Platelets protect from septic shock by inhibiting macrophage-dependent inflammation via the cyclooxygenase 1 signalling pathway. Nature Communications, 4, article number 2657. doi: 10.1038/ncomms3657.
[53] Yount, S.E., Beaumont, J.L., Chen, S.Y., Kaiser, K., Wortman, K., Van Brunt, D.L., Swigris, J., & Cella, D. (2016). Health-related quality of life in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Lung, 194 (2), 227-234. doi: 10.1007/s00408-016-9850-y.
[54] Zaid, Y., Puhm, F., Allaeys, I., Naya, A., Oudghiri, M., Khalki, L., Limami, Y., Zaid, N., Sadki, K., Ben, El, Haj, R., Mahir, W., Belayachi, L., Belefquih, B., Benouda, A., Cheikh, A., Langlois, M., Cherrah, Y., Flamand, L., Guessous, F., & Boilard, E. (2020). Platelets can associate with SARS-CoV-2 RNA and are hyperactivated in COVID-19. Circulation Research, 127, 1404-1418. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.120.317703.
[55] Zhan, T., Wei, T., Dong, L., Wang, Q., Wu, Z., Yan, Q., Zhang, W., Lu, Y., & Wu, M. (2020). Cangrelor alleviates bleomycin-induced pulmonary fibrosis by inhibiting platelet activation in mice. Molecular Immunology, 120, 83-92. doi: 10.1016/j.molimm.2020.01.017.
[56] Zhao, Y., Jiang, Z., Delgado, E., Li, H., Zhou, H., Hu, W., Perez-Basterrechea, M., Janostakova, A., Tan, Q., Wang, J., Mao, M., Yin, Z., Zhang, Y., Li, Y., Li, Q., Zhou, J., Li, Y., Revuelta, E., GarcíaGala, J., Wang, H., Perez-Lopez, S., Alvarez-Viejo, M., Menendez, E., Moss, T., Guindi, E., & Otero, J. (2017). Platelet-derived mitochondria display embryonic stem cell markers and improve pancreatic islet b-cell function in humans. Stem Cells Translational Medicine, 6(8), 1684-1697. doi: 10.1002/sctm.17-0078.