научная статья по теме ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АЛЛОТРАНСПЛАНТАТОВ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ЗАКЛАДОК СПИННОГО МОЗГА КРЫС НА РОСТ РЕГЕНЕРИРУЮЩИХ ВОЛОКОН НЕРВА РЕЦИПИЕНТА Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АЛЛОТРАНСПЛАНТАТОВ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ЗАКЛАДОК СПИННОГО МОЗГА КРЫС НА РОСТ РЕГЕНЕРИРУЮЩИХ ВОЛОКОН НЕРВА РЕЦИПИЕНТА»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2014, № 6, с. 549-556

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ

УДК 57.017.35-611.835.8

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АЛЛОТРАНСПЛАНТАТОВ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ЗАКЛАДОК СПИННОГО МОЗГА КРЫС НА РОСТ РЕГЕНЕРИРУЮЩИХ

ВОЛОКОН НЕРВА РЕЦИПИЕНТА

© 2014 г. Е. С. Петрова*, Е. Н. Исаева**

* НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН, 197376 Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12 ** НИИ особо чистых биопрепаратов Федерального медико-биологического агентства России, 197110 Санкт-Петербург, ул. Пудожская, 7 E-mail: Iemmorphol@yandex.ru Поступила в редакцию 15.10.2013 г.

Проведено сравнительное исследование влияния тканевых и суспензионных аллотрансплантатов эмбрионального спинного мозга на регенерацию нервных волокон поврежденного путем наложения лигатуры седалищного нерва крысы. Показано, что в отличие от тканевых трансплантатов, достигающих через 21 и 60 сут после пересадки большого объема, суспензионные трансплантаты не препятствуют росту аксонов реципиента на периферию. Установлено, что введение в поврежденный седалищный нерв крыс суспензии диссоциированных клеток эмбриональных закладок спинного мозга, но не фрагментов этих закладок, через 60 сут после операции приводит к увеличению числа миелинизированных регенерирующих нервных волокон реципиента.

DOI: 10.7868/S0002332914060083

Достижения в области регенеративной нейро-биологии показали, что клеточная терапия может оказывать стимулирующее влияние на процессы репаративной регенерации органов нервной системы (Александрова и др., 2004; Угрюмов и др., 2004; Лосева и др., 2011; Ченцова и др., 2012; Яры-гин, Ярыгин, 2012). Одна из актуальных задач — поиск способов восстановления поврежденных нервов, который затрудняется как ограниченностью полного восстановления периферических нервов после традиционных способов лечения, так и недостатком фундаментальных знаний о молекулярных механизмах их регенерации. Для стимуляции регенерации поврежденных нервных проводников разрабатываются клеточные технологии с использованием стволовых клеток и эмбриональных закладок (Walsh, Midha, 2009; Xiong et al., 2009; Челышев, 2011).

Впервые пересадку эмбриональных закладок центральной нервной системы (ЦНС) в поврежденный нерв грызунов для улучшения его регенерации независимо друг от друга осуществили американские и канадские исследователи (Bernstein, 1983; Richardson, Issa, 1984; Doering, Aguayo, 1987). Основное внимание этих авторов было уделено изучению развития нейротрансплантатов, тогда как трофическое влияние трансплантатов на регенерацию поврежденного нерва не изучалось.

Ранее в Институте экспериментальной медицины в отделе морфологии, руководимом

чл.-корр. РАМН В.А. Отеллиным, изучались особенности гистогенетических процессов различных эмбриональных закладок крыс при пересадке в нерв. Было показано, что трансплантация эмбриональных закладок ЦНС — удобная модель для анализа реализации гистобластических потенций пересаженных клеток-предшественников в условиях измененного микроокружения. Были изучены процессы пролиферации и апоптоза пересаженных нейроэпителиальных клеток, описаны синаптогенез и миелинизация в нейротранс-плантатах, выявлены деструктивные изменения в длительно живущих трансплантатах, определены взаимоотношения пересаженных клеток с клетками нерва реципиента (Петрова, 2009). Однако морфологической оценки влияния пересаженных закладок на рост нервных волокон реципиента проведено не было.

Цель работы — сравнительное исследование влияния на регенерацию нерва реципиента трансплантации фрагментов эмбриональных закладок спинного мозга и диссоциированных клеток, полученных из этих закладок.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Были использованы крысы Вистар (п = 35), содержание которых и все эксперименты осуществляли с учетом правил проведения работ с использованием экспериментальных животных. Седалищные нервы крыс-реципиентов повреждали путем наложения лигатуры в течение 40 с на уров-

не верхней трети бедра. Рядом с местом повреждения со стороны проксимального сегмента нерва делали небольшой разрез (1 мм) эпи-невральной и периневральной оболочек. Через разрез под периневрий наиболее крупного нервного ствола осуществляли трансплантацию эмбрионального материала с помощью тонкой стеклянной канюли (диаметром 0.6 мм). Операцию проводили под микроскопом МБС-2. Донорами служили 15-суточные эмбрионы крыс, у которых выделяли фрагменты шейного отдела спинного мозга, содержащие нейральные стволовые/проге-ниторные клетки (НСПК). В первом эксперименте трансплантировали фрагменты эмбриональных закладок, во втором вводили взвесь клеток, полученную после диссоциации эмбрионального спинного мозга.

Для получения суспензии клеток выделенные эмбриональные закладки помещали в культу-ральную среду 199 (Биолот, С.-Петербург), содержавшую 0.2% химопсина ("Самсон-Мед", Россия), на 10 мин (37°С), затем фрагменты закладок пипетировали, взвесь клеток дважды отмывали средой без химопсина, центрифугируя в течение 15 мин (200 g). Осадок ресуспендировали в 1 мл свежей среды, и проводили тест на жизнеспособность клеток с помощью 0.2%-ного раствора три-панового синего и подсчета клеток в камере Горя-ева. Для трансплантации использовали суспензию клеток, если жизнеспособность последних была не менее 85%. Взвесь клеток (3—7 х 104) вводили в 5 мкл среды под периневрий нервного ствола с помощью той же канюли, что и в первом эксперименте.

Животных содержали в обычных условиях вивария и через 21 и 60 сут умерщвляли в парах этилового эфира. Проксимальные сегменты нервов, содержавшие трансплантаты, фиксировали в растворе цинк-этанолформальдегида (Коржевский и др., 2013). После обезвоживания материала в спиртах возрастающей концентрации и заливки в парафин изготавливали срезы толщиной 5 мкм.

В первом эксперименте гистологические препараты окрашивали гематоксилином-эозином и толуидиновым синим. Для выявления астроцитов использовали моноклональные антитела к гли-альному фибриллярному кислому белку (GFAP) (клон SPM507) (Spring BioScince, США).

Во втором эксперименте для идентификации в эндоневрии реципиента пересаженных клеток проводили иммуногистохимическое выявление нейронального ядерного антигена NeuN моно-

клональными мышиными антителами (клон А60; Chemicon, США) в разведении 1 : 400. В качестве вторичных реагентов использовали реактивы из набора EnVision+System Labbeled Polymer-HRP Anti-Mouse (K4001) (Dako, Дания). Для количественной оценки регенерации нервов выделяли их дистальные сегменты на расстоянии 0.5 см от места наложения лигатуры. Материал фиксировали в 2.5%-ном растворе глутарового альдегида, дофиксировали в 2%-ном растворе четырехокиси осмия, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и пропиленоксиде и заливали в эпон. После этого изготавливали полутонкие срезы и окрашивали их толуидиновым синим.

Анализ числа миелинизированных регенерирующих аксонов осуществляли методом, описанным в работах, где оценивали регенерацию нервов после их повреждений (Heine et al, 2004; Gravvanis et al., 2005). Количественный анализ регенерирующих нервных волокон нерва проводили на цифровых изображениях, полученных с помощью микроскопа Leica DM 750 (Германия) и цифровой камеры Leica ICC 50. Подсчитывали число миелинизированных нервных волокон на расстоянии 0.5 см дистальнее места наложения лигатуры. Подсчет проводили при увеличении х1000 на шести полях зрения площадью 12884 мкм2 с пересчетом на 1 мм2. Для подсчета использовали программу ImageJ (NIH, США). Различия определяли с помощью t- и ^-критериев приp < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Гистологический анализ поперечных полутонких срезов седалищного нерва крыс на уровне верхней трети бедра показал, что основная часть интактного нервного ствола состоит из нервных волокон с хорошо развитой миелиновой оболочкой (рис. 1д). Диаметр наиболее крупных из них составляет 12—14, толщина их миелиновых оболочек — 2.3 мкм. Плотность нервных волокон на единице площади составляет 8300.9 ± 560.2 на 1 мм2 (n = 6). Нервные волокна располагаются в эндо-неврии достаточно плотно, пространства, заполненные соединительно-тканными элементами, невелики. Между волокнами наблюдаются фиб-робласты, клетки кровеносных сосудов, коллаге-новые волокна.

Сегменты седалищных нервов экспериментальных крыс анализировали через 21 и 60 сут после операции. Эти сроки оптимальны для количественной оценки миелинизированных регенери-

Рис. 1. Миелинизированные нервные волокна на поперечном срезе седалищного нерва крысы. а — через 21 сут после наложения лигатуры, б — через 21 сут после наложения лигатуры и трансплантации фрагмента эмбрионального спинного мозга, в — через 60 сут после наложения лигатуры, г — через 60 сут после наложения лигатуры и введения диссоциированных клеток эмбрионального спинного мозга, д — в интактном нерве. Полутонкие срезы — окраска толуидиновым синим. Масштаб: 10 мкм.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АЛЛОТРАНСПЛАНТАТОВ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ЗАКЛАДОК

э ** сШ

О О

* ) * Ак т д

Ш ' »О« А (>

^«р о™ * и | V

, о» ¿5* Р А Ш

(а) , •

" »^ёййж а

л > я» <

)Пя |О вОс ОР ° V

в)

О 42© О

(г)

_,

(д)

Изменение числа миелинизированных нервных волокон в нерве крысы после экспериментальных воздействий

Эксперимент Срок наблюдения, сут Число животных Число миелинизированных волокон (на 1 мм2)

Наложение лигатуры 21 8 6773.4 ± 446.3

Наложение лигатуры, трансплантация фрагментов эмбриональных закладок спинного мозга 21 4 2119.6 ± 200.2*

Наложение лигатуры,введение диссоциированных клеток эмбрионального спинного мозга 21 4 8127.6 ± 480.3

Наложение лигатуры 60 8 13621.0 ± 797.1*

Наложение лигатуры, введение диссоциированных клеток эмбрионального спинного мозга 60 5 18161.8 ± 2140.6**

* р < 0.05 по сравнению с наложением лигатуры через 21 сут. ** То же через 60 сут.

рующих аксонов. В более ранние сроки (в течение 2 нед) в поврежденном нерве происходят сложные дегенеративно-регенеративные процессы (Waller, 1852; Ноздрачев, Чумасов, 1999). В ди-стальном его конце наблюдается валлеровская дегенерация: большая часть аксонов погибает после повреждения, а их миелиновые оболочки подвергаются распаду и фагоцитируются макрофагами.

Сле

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком