Рівень калію в сироватці крові кролів з експерементальним ушкодженням м’язів за впливу трансплантованих стовбурових клітин

Основна мета статті полягає в обговоренні, аналізі та узагальненні результатів досліджень, що націлені на використання алогенних мезенхімальних стовбурових клітин - засобів регенеративної терапії - у ветеринарній практиці.

Головним напрямком клітинної терапії є використання алогенних мезенхімальних стовбурових клітин (МСК). Ці клітини є недиференційованими та можуть самостійно оновлюватись, що дозволяє їм розвиватись у клітини зі специфічними функціями і стати ефективним лікувальним засобом для відновлення тканин. Зокрема, МСК є перспективними для ветеринарної медицини, оскільки їх легко виділити та культивувати.

У статті розглядається аналіз щодо застосування алогенних мезенхімальних стовбурових клітин для відновлення тканин у ветеринарній медицині на експериментальних тваринах з урахуванням наукових досліджень і результатів досліджень авторів статті.

Використання інноваційного та перспективного методу лікування тварин з пошкодженою м'язовою тканиною, що ґрунтується на клітинній регенерації, може значно прискорити видужання тварин після травми і уникнути побічних ефектів, що виникають при традиційних методах лікування.

Ключові слова: КАЛІЙ, АЛОГЕННІ МЕЗЕНХІМАЛЬНІ СТОВБУРОВІ КЛІТИНИ, КРОЛІ, СКЕЛЕТНІ М'ЯЗИ, РЕГЕНЕРАЦІЯ, КЛІТИННА ІНЖЕНЕРІЯ.

THE LEVEL OF POTASSIUM IN THE BLOOD SERUM OF RABBITS WITH EXPERIMENTAL MUSCLE DAMAGE UNDER THE INFLUENCE

OF TRANSPLANTED STEM CELLS

Дозвіл на проведення відповідних експериментів був отриманий від локальної комісії з біоетики НУБіП України, згідно з протоколом № 110/3-пр-2018 від "02" листопада 2018 року, представники якої здійснювали моніторинг умов утримання дослідних тварин та їх використання в експериментах від початку до завершення досліду.

Матеріали і методи. Для проведення дослідів були використані кролі породи метелик, самці в кількості 105 голів, віком 3 місяці, вагою 2,500-3,000 кг. Всі відібрані тварини мали однакові стандартні умови розведення та утримання, догляду і годівлі. Для дослідження було ретельно відібрано кролів та перевірено їх загальний стан здоров'я (Han et al., 2020; Percie du Sert et al., 2020).

Згідно з методичними рекомендаціями, розробленими співробітниками кафедри хірургії і патофізіології ім. акад. І. О. Поваженка НУБіП України «Отримання фракції мононуклеарних клітин кісткового мозку кролів із високою проліферативною активністю», проводили культивування алогенних мезенхімальних стовбурових клітин. З червоного кісткового мозку тварин-донорів отримували МСК. Відбирали його згідно із розробленим способом прижиттєвого отримання червоного кісткового мозку у дрібних тварин, який включає відбір кісткового мозку у ділянці проксимальних та дистальних епіфізів відповідних кісток плечової і стегнової (Freitag et al., 2019).

Лабораторні дослідження проведені в умовах ветеринарній лабораторії «Бальд» та навчально-науково-виробничого клінічного центру «Ветмедсервіс».

Операцію з експериментального ушкодження м'язової тканини проводили під загальним наркозом. Тварину фіксували на операційному столі, звільняли місце оперативного доступу від шерсті шляхом вибривання електричною машинкою та обробляли розчином

Тварин із експериментальним ушкодженням м'язової тканини розділили на 4 основні групи. Кролям 1-ої групи в місце експериментального дефекту вводили за допомогою інсулінового шприца попередньо заготовлені дози (3 млн/тварину) алогенних мезенхімальних стовбурових клітин, які отримували за методикою, розробленою співробітниками кафедри хірургії і патофізіології імені акад. І. О. Поваженка НУБіП України «Отримання фракції мононуклеарних клітин кісткового мозку кролів із високою проліферативною активністю». Після цього фасцію та шкіру зашивали синтетичним поліфіламентним розсмоктувальним шовним матеріалом Вікрил (Vicryl, Бельгія). Тваринам 2-ої дослідної групи вводили таку ж кількість алогенних МСК в кровоносне русло шляхом проколу яремної вени на межі верхньої і середньої третини шиї. Після цього також фасцію і шкіру зашивали синтетичним поліфіламентним розсмоктувальним шовним матеріалом Вікрил. Тваринам 3-ої дослідної групи призначали традиційне лікування травми, а саме:

1) хірургічний метод: накладання 2-вузлових швів на місце розриву м'язової тканини, фасцію та шкіру зашивали синтетичним поліфіламентним розсмоктувальним шовним матеріалом Вікрил, м'язову тканину зшивали розсмоктувальним матеріалом (плетеним Chirasorb braided);

2) медикаментозний метод: місце, де зашивали рану, змастили 0,5 мл хірургічного клею Дермабонд. Внутрішньом'язово вводили антибіотик цефтриаксон в дозі 0,2 мл/кг маси тіла тварини одноразово на добу протягом 5-ти діб та тилозин 5 % по 6 мл/1 тварину одноразово на добу протягом 5-ти діб.

Тваринам 4 дослідної групи (контрольної) вводили внутрішньовенно 0,9 % розчин натрію хлориду. Крім того, була 5-та дослідна група - інтактні тварини.

Зразки біологічного матеріалу для лабораторних досліджень відбирали у вихідному стані (перед початком ) та на 4, 7, 10, 14, 21 та 28-у добу проведення досліду. Для отримання зразків крові для лабораторних досліджень тварину фіксували, натягували шкіру в ділянці проходження яремної вени на межі верхньої й середньої третини шиї, голова тварини була відведена в іншу сторону. Проводили пункцію шляхом проколювання голкою шкіри (вводячи голку по току крові під кутом 45 °) та стінки вени. Відібрану свіжу кров поміщали в пробірку із коагулянтом. Біохімічні дослідження проводили у ветеринарній" лабораторії' «Бальд».

Гістологічні дослідження проводили на базі кафедри анатомії, гістології і патоморфології тварин ім. акад. В.Г. Касьяненка НУБіП України. Досліджувані зразки м'язів фіксували в 10 % формаліні, зневоднювали в спиртах зростаючої концентрації, заливку матеріалу проводили в гомогенізовану парафінову суміш фірми «Histomix».

Статистичний аналіз усіх результатів здійснювали за методами варіаційної статистики в програмі Statistica 10.0. («StatSoft Inc.», США). Для визначення вірогідних відмінностей між середніми величинами вибірок використовували t-критерій Стьюдента. Вірогідними вважалися відмінності при р<0,05, що є загальноприйнятими у біологічних дослідженнях. Результати представлено як середнє арифметичне ± похибка середнього (M±m) (Stadnyk et al., 2021).

Результати й обговорення. Калій (K+) - це основний позитивно заряджений іон внутрішньоклітинного середовища. Калій присутній у всіх тканинах організму і необхідний для нормальної роботи клітин через його роль у підтримці обсягу внутрішньоклітинної рідини та трансмембранних електрохімічних градієнтів. Калій має сильний зв'язок із Натрієм, головним регулятором об'єму позаклітинної рідини, включаючи об'єм плазми. Калій є одним з найважливіших внутрішньоклітинних іонів, що бере участь у різноманітних функціях організму - скороченні м'язів, підтримці водного балансу, регуляції обмінних процесів білкового та вуглеводного (Utomo et al. (2018).

Референтні значення Калію в крові кролів знаходяться на рівні 3,6-5,2 ммоль/л. Зменшення концентрації Калію в сироватці спостерігається при зниженні надходження з кормами, втраті через шлунково-кишковий тракт, посиленій екскреції нирками, травмі м'язів, хвороби нирок, стрес, що характеризуються поліурією.

Результати дослідження рівня Калію в крові кролів, пов'язані із активністю регенерації експериментально ушкодженої м'язової тканини в різні періоди досліду, наведені в таблиці.

Таблиця

Примітка. * - Р<0,05; ** - Р< 0,01; *** - Р< 0,001 Як відомо, зменшення концентрації Калію у крові спостерігається при гострій та хронічній нирковій недостатності, що супроводжується олігурією та анурією, гіпофункції надниркових залоз, а також за посиленого розпаду клітин (опіки, некрози, пухлини, перитоніт, м'язові травми тощо).

Найнижчий рівень Калію в крові тварин відмічений протягом всього періоду спостережень в І дослідній групі, що дає підстави робити висновок про достовірну найвищу ефективність алогенних МСК, трансплантованих безпосередньо в зону запалення.

На другому місці за ефективністю залишається ІІ група тварин, яким вводили МСК внутрішньовенно.

Традиційний метод лікування експериментально ушкодженого м'яза достовірно займає третє місце, що свідчить про важкі наслідки для організму нанесеної травми такого характеру без надання лікувальної допомоги.

Звертає увагу на себе динаміка показників в проміжний період спостережень між 4 та 28 добою. Зокрема, у тварин І і ІІ дослідних груп рівень Калію в крові вже на 7 добу наблизився до референтних значень, в той час як у тварин ІІІ дослідної групи (традиційне лікування) цей показник лише наблизився, але не досяг такого рівня лише на 14 добу. Це свідчить про суттєво нижчу активність регенеративних процесів у експериментально ушкодженій м'язовій тканині.

1. Застосування алогенних мезенхімальних стовбурових клітин для стимуляції процесів відновлення експериментально ушкоджених м'язів дозволяє значно прискорити відновлення ушкодженої ділянки за рахунок заповнення дефекту повноцінними клітинами м'язової тканини.

2. Результатами досліджень підтверджено, що Калій є одним з важливих внутрішньоклітинних мінералів, який бере участь у різноманітних функціях організму - скороченні м'язів і в регулюванні скорочення м'язів.

3. Швидкість та порядок відновлення ушкодженої м'язової тканини за допомогою трансплантованих алогенних МСК залежить від способу їх уведення. Місцеві (інтрамускулярні) ін'єкції МСК дають вищий результат, ніж внутрішньовенні ін'єкції.

Перспективи досліджень. В майбутньому плануються проведення порівняльних дослідів та клінічних випробувань щодо лікування мезенхімальними стовбуровими клітинами у випадках спонтанних ушкоджень м'язів для розробки протоколів лікування тварин з подібними формами патології.

References