The distribution of donor cells during healing of incised wounds after allogeneic and syngeneic transplantation of whole bone marrow without irradiation, using mice carrying the EGFP gene

Abstract

Мезенхимальные стволовые клетки костного мозга во всём мире исследуются с целью их возможного применения в регенеративной медицине. Однако знаний об их взаимодействии с клетками и тканями организма реципиента пока недостаточно. Цель работы: изучить характер распределения донорских стволовых клеток цельного костного мозга (КМ) в организме животных-реципиентов и их вклад в заживление ран в зависимости от типа трансплантации. Материалы и методы. В качестве доноров использовались мыши, несущие ген зеленого флуоресцентного белка (EGFP), в качестве реципиентов - мыши линий C57Bl/6 и СВА. Моделировалась сингенная (от мышей GFP+ мышам C57Bl/6) и аллогенная (от мышей GFP+ мышам CВА) трансплантация костного мозга (ТКМ) без предварительного нанесения ран и после их нанесения. Под флуоресцентым микроскопом оценивали скорость заселения GFP+-клетками области раны, селезёнки, костного мозга и крови через 1, 3, 5, 7, 9, 11 и 14 сут после внутривенного введения КМ. Определяли сроки заживления ран у мышей без ТКМ (контроль) и после ТКМ (опыт) и сравнивали их между собой. Результаты. У всех животных наблюдали заселение округлыми GFP+-клетками всех исследуемых органов и тканей, в том числе области раны, уже на следующий день после трансплантации, за исключением интактной кожи с поясницы. После сингенной трансплантации донорские клетки наблюдались по крайней мере до 14-х сут, после аллогенной - в основном 3-5 сут. В то же время присутствие GFP+-фибробластов на дне раны детектировалось в течение 9 дней после аллогенной и во все сроки наблюдения после сингенной ТКМ. При этом на месте раны не было обнаружено дифференцировки донорских клеток в клетки структурных элементов кожи. В первом случае скорость заживления ран была почти одинаковой в опыте и контроле, а во втором - значимо выше, чем в контроле (р = 0,0202 по критерию Манна-Уитни). Выводы. Только сингенная трансплантация цельного костного мозга была эффективной после получения травм кожи, так как ускоряла их заживление. Однако отсутствие полной дифференцировки донорских клеток в процессе лечения может говорить об отсутствии или недостатке необходимых для этого химических сигналов. Mesenchymal stem cells of bone marrow have been studied worldwide for their possible use in regenerative medicine. However, the knowledge about their interaction with cells and tissues of the recipient’s body is still insufficient. The aim was to study the distribution of donor stem cells of whole bone marrow (BM) in the body of recipient animals and their contribution to wound healing depending on the kind of transplantation. Materials and methods. Mice carrying the green fluorescent protein (EGFP) gene were used as donors, and C57Bl/6 and CBA mice were used as recipients. Syngeneic (from GFP+ to C57Bl/6 mice) and allogeneic (from GFP+ to CBA mice) bone marrow transplantations (BMTs) were modeled without and with prior infliction of incised wounds in the interscapular zone. The rate of colonization of the wound area, thymus, spleen, BM, and blood with GFP+ cells was evaluated with a fluorescent microscope at 1, 3, 5, 7, 9, 11, and 14 days after the intravenous infusion of BM cells. The time of wound healing without and after BMT was determined and compared. Results. Populations of roundish GFP+ cells of all the studied organs and tissues, including the wound area, were observed in all animals on the next day after transplantation, with the exception of intact skin from the lumbar zone. After syngeneic transplantation, donor cells were observed during at least 14 days, while after allogeneic BMT, mostly during 3-5 days. At the same time, GFP+ fibroblasts were detected in the wound bed during 9 days after allogeneic BMT and at all timepoints of follow-up after syngeneic BMT. However, no differentiation of donor cells into cells of skin structural elements was found in the wound area. In the first instance, the rate of wound healing in the experiment was almost the same as in the control, and in the second instance, it was significantly higher than in the control (p = 0.0202, Mann-Whitney test). Conclusions. Оnly syngeneic BMT of whole bone marrow was effective after skin injuries, as it accelerated the healing. However, the lack of complete differentiation of donor cells during the treatment may indicate the absence or deficiency of necessary chemical signaling.