Роль стволовых и прогениторных клеток в регенерации поджелудочной железы и семенников при метаболических нарушениях

Abstract

Цель исследования.изучить регенеративный потенциал стволовых и прогениторных клеток поджелудочной железы и семенников при метаболических нарушениях. Материал и методы. Эксперименты проведены на мышах линии C57Bl/6. Метаболические нарушения моделировали стрептозотоцином и жировой диетой. Морфологические методы использовали для оценки морфопатологических изменений поджелудочной железы и тестикулярной ткани, фертильности. В иммуногистохимических исследованиях изучалась экспрессия инсулина в островках Лангерганса, CD16 - в семенниках. Биохимическими методами и методом иммуноферментного анализа в биологических образцах оценивали липидный спектр, глюкозу, медиаторы воспаления, тестостерон и глюкозозависимый инсулинотропный полипептид. Цитометрическими методами исследовали поверхностные антигены стволовых и прогениторных клеток, культуральные методы и трансплантационный тест позволили изучить регенераторный потенциал стволовых и прогениторных клеток. Результаты. Введение стрептозотоцина и жировая диета вызывали нарушение обмена липидов, тестостерона, глюкозы и инсулинорезистентности у мышей самцов линии C57BL/6. Вследствие метаболических нарушений развивались воспаление, диабет 2 типа, астено- и олигозооспермия, снижался индекс плодовитости. При метаболических нарушениях наблюдали увеличение количества олигопотентных предшественников.-клеток (CD45-TER119-CD133+CD49flow) и предшественников гемангиогенеза (CD45-TER119-cKit+Flk-1+) в поджелудочной железе, сперматогониальных стволовых клеток (CD117CD90+ и CD117+CD90+) и предшественников гемангиогенеза (CD45-TER119-cKit+Flk-1+) в семенниках. Стволовые и прогениторные клетки демонстрировали высокую клональную активность и потенциал к самообновлению, способность дифференцироваться в зрелые клетки in vitro, эффективно приживлялись в травмированной ткани. Заключение. В экспериментах in vitro и in vivo выявлен высокий регенеративный потенциал предшественников гемангиогенеза и инсулин-продуцирующих бета-клеток, сперматогониальных стволовых клеток мышей самцов линии C57BL/6 при метаболических нарушениях. Низкие темпы регенерации микроциркуляторного русла, инсулин-продуцирующих бета-клеток и половых клеток при метаболических нарушениях связаны с ингибирующим действием диабетических факторов и воспаления на стволовые и прогениторные клетки.

The aim of this research was to investigate the regenerative potential of stem and progenitor cells derived from the pancreas and testes in metabolic disorders. Materials and methods. The experiments were performing on C57Bl/6 mice. Metabolic disorders (MD) were modeling by streptozotocin and fat diet. Morphological methods were used to assess morphopathological changes in the pancreas and testicular tissue and fertility. We investigated the insulin expression in the islets of Langerhans, CD16 in testes by immunohistochemical methods. We evaluated the blood lipids, level of glucose, inflammatory mediators, testosterone and a glucose-dependent insulinotropic polypeptide levels in biological samples by biochemical methods and ELISA. We used cytometric methods to study the surface markers of stem and progenitor cells, culture methods and transplantation test to investigate the regenerative potential of stem and progenitor cells. Results. After streptozotocin injection and fatty diet we observed the metabolic imbalance of lipids, testosterone, glucose and insulin resistance in C57BL/6 male mice. The inflammation, type 2 diabetes, asthenoand oligozoospermia were developed and the fertility index was decreased after the metabolic disorders. We observed the increase of oligopotent β-cell precursors (CD45-TER119-CD133+CD49flow) and precursors of hemangiogenesis (CD45-TER119-cKit-1+Flk-1+) count in the pancreas, spermatogonial stem cells (CD117-CD90+ and CD117+CD90+) and precursors of hemangiogenesis (CD45-TER119-cKit-1+Flk-1+) in the testes in MD. Stem and progenitor cells had a high clonal activity and self-renewal capacity, the ability to differentiate into mature cells in vitro, the effective engrafment in injured tissue. Conclusions. In experiments in vitro and in vivo we detected a high regenerative potential of precursors of hemangiogenesis and insulin-producing β-cells, spermatogonial stem cells of C57BL/6 male mice with metabolic disorders. Low rates of regeneration of the microvasculature, insulin-producing β-cells and germ cells in metabolic disorders are associated with the inhibitory effect of diabetic factors and inflammation on stem and progenitor cells.