Mechanisms of the influence of conditioned medium of cultured stem cells on the development of pathological angiogenesis in the eye cornea in experiment
Authors: Кодунов А.М. , Темнов А.А. , Терещенко А.В. , Трифаненкова И.Г. , Склифас А.Н. , Шацких А.В. 
Published: February 2022

В связи с увеличением числа заболеваний, в основе которых лежит развитие новообразованных сосудов, в последние десятилетия возрос интерес к проблеме патологического ангиогенеза в различных тканях глаза. Традиционные консервативные методы лечения неоваскуляризации роговицы на данный момент недостаточно эффективны. Возможным путем решения проблемы неоваскуляризации роговицы может быть использование паракринных факторов, выделяемых мезенхимальными стволовыми клетками в процессе культивирования в кондиционированную среду (КС). Целью исследования является изучение влияния пептидов КС на сосудистое бельмо, которое сформировалось после химического ожога глаз крыс в эксперименте, и оценка влияния КС на функциональную активность нейтрофилов. Методы исследования. Исследование было выполнено на 48 крысах (48 глаз) в несколько этапов. На первом этапе всем животным был смоделирован химический ожог роговицы. На втором этапе проводилось лечение ожогов роговицы. В зависимости от способа лечения на втором этапе была сформирована контрольная группа 22 крысы (22 глаза) и опытная группа 22 крыс (22 глаза). Опытная группа была разделена на 2 подгруппы. В первой подгруппе было 11 крыс (11 глаз), которым в качестве лечения применялись пептиды КС общей фракции. Во второй подгруппе также было 11 крыс (11 глаз), в качестве лечения применялся пептиды КС фракцией до 30 кДа. В контрольной группе для лечения ожогов мы применяли культуральную среду. Результаты. По результатам офтальмоскопии и гистологических исследований на 14-е и 30-е сутки в контрольной группе животных динамики не наблюдалось. Выявлялись множественные новообразованные сосуды роговицы (преимущественно крупные сосудистые стволы) со стромальными помутнениями в их проекции. Эпителий роговицы был не изменен, однако, сама роговица была истончена. Наблюдалось сформированное васкуляризированное бельмо роговицы: субэпителиальная фиброплазия и неоваскуляризация роговицы. В опытной группе животных к 14-м суткам инстилляций в конъюнктивальную полость пептидов КС офтальмоскопически мы наблюдали уменьшение количества новообразованных сосудов, помутнения роговицы исчезли в проекции запустевших сосудов. На 30-е сутки лечения в опытных группах животных у большинства крыс новообразованных сосудов обнаружено не было, сохранялись лишь отдельные сосудистые стволы, которые ранее образовывали мощные анастамозы с другими новообразованными сосудами. По результатам хемолюминесцентного анализа показано, что фракция до 30 кДа угнетает функциональную активность нейтрофилов, в том числе за счет изменения активности внутриклеточных мембранных ферментов, отвечающих за передачу рецепторных сигналов внутрь клетки. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения препарата раствора пептидов для лечения такой сложной патологии, как неоваскуляризация роговицы.

In recent decades, due to increasing number of diseases associated with the development of newly formed vessels, the interest to pathological angiogenesis in eye tissues has been growing. Traditional, conservative methods for treatment of corneal neovascularization are not sufficiently effective. A possible solution may be the use of paracrine factors secreted by mesenchymal stem cells during cultivation in a conditioned medium (CW). The aim of this study was to assess the effect of CW peptides on vascular leukoma induced by chemical burn of rat eyes and to evaluate the effect of CW on the functional activity of neutrophils. Methods. The study was performed on 48 rats (48 eyes) and included several stages. At the first stage, chemical corneal burn was modeled in all animals. At the second stage, corneal burns were treated. Based on the method of treatment at the second stage, a control group (22 rats, 22 eyes) and an experimental group (22 rats, 22 eyes) were formed. The experimental group was divided into 2 subgroups. The first subgroup rats (n = 11, 11 eyes) were treated with CW peptides of the entire fraction. The second subgroup rats (n = 11, 11 eyes) received a CW peptide fraction of up to 30 kDa. In the control group, the culture medium was used as a treatment. Results. According to the results of ophthalmoscopy and histological studies on days 14 and 30, no changes were observed in the control group. Multiple newly formed corneal vessels (mainly large vascular trunks) with stromal opacities in their projection were detected. The corneal epithelium was unchanged; however, the cornea itself was thinned. A formed vascularized corneal leukoma was observed that was evident as subepithelial fibroplasia and corneal neovascularization. In the experimental group by the 14th day of CW peptide instillations into the conjunctival cavity, ophthalmoscopy showed a decrease in the number of newly formed vessels, and corneal opacities disappeared in the projection of the deserted vessels. In most of rats in the experimental groups on the 30th day of the treatment, newly formed vessels were not found; only individual vascular trunks remained, which had previously formed powerful anastomoses with other newly formed vessels. According to the results of chemiluminescence analysis, a fraction of up to 30 kDa inhibited the functional activity of neutrophils, including by changing the activity of intracellular membrane enzymes responsible for the transmission of receptor signals into the cell. Conclusion. The results showed that the peptide solution is promising for the treatment of such a complex pathology as corneal neovascularization.