Клетки Лейдига как потенциальная мишень препарата на основе секретома мезенхимных стромальных клеток при токсическом повреждении сперматогенеза доксорубицином

Ранее на животных моделях было показано, что секретом мезенхимных стромальных клеток (МСК) может восстанавливать нишу сперматогониальной стволовой клетки. На модели токсического повреждения сперматогенеза доксорубицином у мышей показано, что биораспределение секретома МСК при введении под белочную оболочку яичка происходит преимущественно в интерстиции, большую часть которого составляют клетки Лейдига. Однако влияние секретома МСК на клетки Лейдига при повреждении доксорубицином остаётся неизученным.

Цель исследования. Изучить влияние секретома МСК на клетки Лейдига при повреждении доксорубицином in vitro и in vivo.

Материалы и методы. Повреждение сперматогенеза моделировали на мышах C57Bl/6, которым внутрибрюшинно вводили доксорубицин (суммарно 10 мг/кг). Исследовали 3 группы животных: интактные, с повреждением, с введением секретома МСК. Для исследований in vitro к культуре клеток Лейдига добавляли доксорубицин в диапазоне концентраций 0,15–1,5 мкМ и секретом МСК.

Результаты. В результате повреждения доксорубицином in vivo масса семенников мышей уменьшается и не восстанавливается после инъекции секретома МСК. Площадь интерстиция при повреждении возрастает, введение секретома МСК приводит к тенденции снижения площади (нормализации) интерстиция. При этом количество клеток Лейдига значимо не изменяется. В исследованиях in vitro воздействие на клетки Лейдига доксорубицином вызывает дозозависимую гибель клеток. Добавление секретома МСК к клеткам Лейдига при повреждении способствует увеличению выживаемости клеток и секреции тестостерона, в результате чего общее содержание тестостерона в среде клеток Лейдига возрастает.

Заключение. Секретом МСК может воздействовать на клетки Лейдига при повреждении доксорубицином, увеличивая их количество и секреторную активность, что может способствовать восстановлению интерстиция. Представленные данные обосновывают дальнейшее изучение секретома МСК в качестве перспективного терапевтического средства для восстановления функции семенников.

1. Hoggatt J, Kfoury Y, Scadden DT. Hematopoietic Stem Cell Niche in Health and Disease. Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease. 2016; 11: 555–581. doi: 10.1146/annurev-pathol-012615-044414

2. Mannino G, Russo C, Maugeri G, et al. Adult stem cell niches for tissue homeostasis. Journal of cellular physiology. 2022; 237(1): 239–257. doi: 10.1002/jcp.30562

3. Sagaradze G, Monakova A, Basalova N, Popov V, Balabanyan V, Efimenko A. Regenerative medicine for male infertility: a focus on stem cell niche injury models.Biomedical journal. 2022; 45(4): 607–614. doi: 10.1016/j.bj.2022.01.015

4. de Rooij DG. The Spermatogonial Stem Cell Niche in Mammals. Elsevier Inc. 2015; 99–121. doi: 10.1016/b978-0-12-417047-6.00004-1

5. Diao L, Turek PJ, John CM, Fang F, Reijo Pera RA. Roles of Spermatogonial Stem Cells in Spermatogenesis and Fertility Restoration. Frontiers in Endocrinology. 2022; 13: 895528. doi: 10.3389/fendo.2022.895528

6. Bari E, Ferrarotti I, Torre ML, Corsico AG, Perteghella S. Mesenchymal stem/stromal cell secretome for lung regeneration: The long way through “pharmaceuticalization” for the best formulation. Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society. 2019; 309: 11–24. doi: 10.1016/j.jconrel.2019.07.022

7. Ghasemi M, Roshandel E, Mohammadian M, Farhadihosseinabadi B, Akbarzadehlaleh P, Shamsasenjan K. Mesenchymal stromal cell-derived secretome-based therapy for neurodegenerative diseases: overview of clinical trials. Stem cell research and therapy. 2023; 14(1): 122. doi: 10.1186/s13287-023-03264-0

8. Kalinina N, Kharlampieva D, Loguinova M, Butenko I, Pobeguts O, Efimenko A, et al. Characterization of secretomes provides evidence for adipose-derived mesenchymal stromal cells subtypes. Stem Cell Res Ther. 2015; 6: 221. doi: 10.1186/s13287-015-0209-8

9. Doyle LM, Wang MZ. Overview of Extracellular Vesicles, Their Origin, Composition, Purpose, and Methods for Exosome Isolation and Analysis. Cells. 2019; 8(7): 727. doi: 10.3390/cells8070727

10. Basalova N, Sagaradze G, Arbatskiy M, Evtushenko E, Kulebyakin K, Grigorieva O, et al. Secretome of Mesenchymal Stromal Cells Prevents Myofibroblasts Differentiation by Transferring Fibrosis-Associated microRNAs within Extracellular Vesicles. Cells. 2020; 9(5): 1272. doi: 10.3390/cells9051272

11. Monakova A, Sagaradze G, Basalova N, Popov V, Balabanyan V, Efimenko A. Novel Potency Assay for MSC Secretome-Based Treatment of Idiopathic Male Infertility Employed Leydig Cells and Revealed Vascular Endothelial Growth Factor as a Promising Potency Marker. International journal of molecular sciences. 2022; 23(16): 9414. doi: 10.3390/ijms23169414

12. Sagaradze G, Basalova N, Kirpatovsky V, et al. A magic kick for regeneration: Role of mesenchymal stromal cell secretome in spermatogonial stem cell niche recovery. Stem Cell Research and Therapy. 2019; 10(1): 1–10. doi: 10.1186/s13287-019-1479-3

13. Yang CC, Chen YT, Chen CH, Chiang JY, Zhen YY, Yip HK. Assessment of doxorubicin-induced mouse testicular damage by the novel second-harmonic generation microscopy. Am J Transl Res. 2017; 9(12): 5275–5288.

14. Chen Q, Deng T, Han D. Testicular immunoregulation and spermatogenesis. Seminars in cell and developmental biology. 2016; 59: 157–165. doi: 10.1016/j.semcdb.2016.01.019

15. Monakova AO, Basalova NA, Balabanyan VYu, et al. The Role of Macrophages in Implementing the Effects of Secretome of Mesenchymal Stromal Cells in the Spermatogonial Stem Cell Niche. Sovrem Tehnologii Med. 2025; 17(2): 37–45. doi: 10.17691/stm2025.17.2.04

16. Монакова А.О., Басалова Н.А., Попов В.С., Мангушева В.А., Балабаньян В.Ю., Ефименко А.Ю. Тканеспецифичность мезенхимных стромальных клеток в регуляции ниши сперматогониальных стволовых клеток. Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине [электронный ресурс]. 2024: 667–668. doi: 10.17816/morph.konf2024

17. Sagaradze GD, Basalova NA, Kirpatovsky VI, et al. Application of rat cryptorchidism model for the evaluation of mesenchymal stromal cell secretome regenerative potential. Biomedicine and pharmacotherapy. 2019; 109: 1428–1436. doi: 10.1016/j.biopha.2018.10.174

18. Ajani EO, Akhigbe TM, Oyedokun PA, Adegbola CA, Adeyemi DH, Akhigbe RE. Ferroptotic- and non-fer-roptotic mechanisms associated with doxorubicin-induced male reproductive dysfunction. Toxicology Reports. 2025; 14: 102064. doi: 10.1016/j.toxrep.2025.102064

19. Sheahan BJ, Freeman AN, Keeley TM, Samuelson LC, Roper J, Hasapis S, et al. Epithelial Regeneration After Doxorubicin Arises Primarily From Early Progeny of Active Intestinal Stem Cells. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2021; 12(1): 119–140. doi: 10.1016/j.jcmgh.2021.01.015

20. Hou M, Chrysis D, Nurmio M, Parvinen M, Eksborg S, Söder O, et al. Doxorubicin induces apoptosis in germ line stem cells in the immature rat testis and amifostine cannot protect against this cytotoxicity. Cancer Res. 2005: 65(21): 9999–10005. doi: 10.1158/0008-5472.CAN05-2004

21. Colón E, Zaman F, Axelson M, et al. Insulin-Like Growth Factor-I Is an Important Antiapoptotic Factor for Rat Leydig Cells during Postnatal Development. Endocrinology. 2007; 148(1): 128–139. doi: 10.1210/en.2006-0835

22. Лазарев Р.Е., Монакова А.О., Басалова Н.А., Попов В.С., Ефименко А.Ю. МикроРНК-21 опосредует способность мезенхимных стромальных клеток паракринно стимулировать продукцию тестостерона клетками Лейдига. Материалы VI Национального конгресса по регенеративной медицине [электронный ресурс]. 2024: 548–549. doi: 10.17816/morph.konf2024