Combined transplantation of hepatocytes with mesenchimal stem cells of bone marrow on porous-permeable TiNi-based alloy scaffold

The aim of the research was to study of the therapeutic efficacy of combined transplantation of liver cells and mesenchymal stem cells of bone marrow (MSC) on TiNi-based alloy scaffolds of rats with chronic hepatitis. Materials and methods: Three groups of experiments were carried out on Wistar rats and intact rats (control) - I group; in the II group - chronic hepatitis; III group - cell-engineering designs with liver cells; in the IV group - cell-engineering designs with liver cells and BM MMSC. The activity of recovery processes was evaluated by using biochemical methods in dynamics on 10, 20, 30th days. Results. The optimal ratio of liver cells to MSC (5:1) was previously found in TiNi-based alloy scaffolds after transplantation and through co-cultivation of hepatocytes and MSC at different ratios. It was shown that recovery processes in the group with scaffolds transplanted into damaged livers were much more active if compared with those in the control group with chronic hepatitis. At the same time, in the group with combined transplantation on TiNi-based alloy scaffolds contributed to a more rapid normalization of liver enzyme indices compared with the group with transplantation of some hepatocytes on scaffolds. These data are confirmed by an increase in the life span of animals with combined hepatocytes and MSC transplantation on TiNi-based alloy scaffolds. Conclusions. A higher level and prolonged periods of liver regeneration during the transplantation of TiNi-based alloy scaffolds are due to the creation of biologically appropriate conditions for cells with certain ratio.

tissue engineering, liver failure, cell transplantation, cell-engineering design, scaffold, porous TiNi-based alloy

1. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Ясенчук Ю.Ф. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения. - Томск: Изд-во «МИЦ», 2006. - 296 с

2. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Чекалкин Т.Л., Олесова В.Н, Дамбаев Г.Ц., Сысолятин П.Г., Фомичев Н.Г. Медицинские материалы с памятью формы // Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. - Томск, 2011. - Т. 1. - 534 с

3. Имплантат для хирургического лечения заболеваний внутренних органов: Пат. 2143867 Рос. Федерация; МПК A61F 2/02 (2000.01) / Дамбаев Г.Ц., Гюнтер В.Э., Загребин Л.В., Ходоренко В.Н., Смольянинов Е.С., Чердынцева Н.В., Ясенчук Ю.Ф., Кокорев О.В.; заявители и патентообладатели Дамбаев Г.Ц., Гюнтер В.Э., Загребин Л.В., Ходоренко В.Н., Смольянинов Е.С., Чердынцева Н.В., Ясенчук Ю.Ф., Кокорев О.В. - № 97119471/14; заявл. 12.11.1997; опубл. 10.01.2000. - Бюл. № 23

4. Климович В.Б. Стволовые клетки как иммуномодуляторы при использовании клеточных технологий // Клеточные технологии для регенеративной медицины. - СПб.: Изд. политехн. ун-та, 2011. - C. 62-86

5. Люндуп А.В., Онищенко Н.А., Шагидулин М.Ю., Крашенинников М.Е. Стволовые/прогениторные клетки печени и костного мозга как регуляторы восстановительной регенерации поврежденной печени // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2010. - № 2 (XII). - С. 100-107

6. Онищенко Н.А., Гулай Ю.С., Шагидулин М.Ю. Никольская А.О., Башкина Л.В. Разработка имплантируемых клеточно- и тканеинженерных конструкций вспомогательной печени для лечения печёночной недостаточности // Гены & клетки. - 2015. - T. X., № 1. - С. 6-17

7. Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е. Выживание клеток печени, иммобилизованных на 3D-матриксах при моделировании печеночной недостаточности // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2011. - T. XIII, № 3. - С. 59-66

8. Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А. Трансплантация стволовых клеток костного мозга как новый способ лечения печеночной недостаточности. Современное состояние проблемы // Фарматека. - 2013. -№ 18. - С. 130-135

9. Charles R., Lu L., Qian S., Fung JJ. (2011). Stromal cell-based immunotherapy in transplantation. Immunotherapy, (3), 1471-1485.

10. Dai L.J., Li H.Y., Guan L.X., Ritchie G., Zhou J.X. (2009). The therapeutic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on hepatic cirrhosis. Stem Cell Res, 2 (1), 16-25.

11. Mohamadnejad M., Alimoghaddam K., Mohyeddin-Bonab M. Bagheri M., Bashtar M., Ghanaati H., Baharvand H., Ghavamzadeh A., Malekzadeh R. (2007). Phase 1 trial of autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in patients with decompensated liver cirrhosis. Arch Iran Med, 10 (4), 459-466.

12. Ren G., Zhang L., Zhao X., Roberts AI, Zhao R.C., Shi Y. (2008). Mesenchymal stem cell-mediated immunosuppression occurs via concerted action of chemokines and nitric oxide. Cell Stem Cell, 2 (2), 141-150.

13. Sakaida I., Terai S., Yamamoto N., Aoyama K., Ishikawa T., Nishina H., Okita K. (2004). Transplantation of bone marrow cells reduces CCl4-induced liver fibrosis in mice. Hepatology, 40 (6), 1304-1311.

14. Schwartz R.E., Reyes M., Koodie J., Jiang Y., Blackstad M., Lund T., Lenvik T., Johnson S., Hu WS, Verfaillie CM. (2002). Multipotent adult progenitor cells from bone marrow differentiate into functional hepatocyte-like cells. J Clin Ivest, 109, 1291-1302.

15. Yagi K., Kojima M., Oyagi S., Ikeda E., Hirose M., Iso-da K., Kawase M., Kondoh M., Ohgushi H. (2008). Application of mesenchymal stem cells to liver regenerative medicine. Yakugaku Zasshi, 128 (1), 3-9.