Application of Paracrine Factors of Stem Cells for Prevention and Treatment of Post-Burn Neovascularization of the Cornea in the Experiment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Summary. Purpose of the study – to evaluate the efficacy of different fractions of a peptide preparation in the treatment of post-burn corneal neovascularization in an experiment.

Materials and methods. The experimental studies were conducted on 40 male Wistar rats. All animals had previously undergone a chemical burn of the cornea and conjunctiva. Various fractions of a peptide preparation containing paracrine factors of mesenchymal stem cells (MSCs) were used as treatment. For the experiment, MSCs were cultivated under hypoxic conditions. Four experimental groups and one control group of 8 rats (8 eyes) were formed. Group 1 – a peptide preparation of the total fraction was used for treatment; group 2 – a peptide preparation with a fraction of molecular weight up to 3 kDa; group 3 – with a fraction of molecular weight up to 30 kDa; group 4 – with a fraction of molecular weight from 30 to 120 kDa, in the control group a culture medium was used as treatment. Before the treatment, as well as on the 14th and 30th day of the experiment, the following studies were performed: photo registration of the fundus, biomicroscopy, corneal OCT, determination of corneal transparency.

Results of the study and their analysis. The study showed that the total fraction and the fraction with a molecular weight of up to 30 kDa, obtained by culturing MSCs under hypoxic conditions, are effective in the treatment and prevention of neovascular corneal leukoma caused by a chemical burn, and these substances may be promising for the development of drugs used in medicine to minimize the effects of injuries in man-made disasters.

About the authors

A. V. Tereshchenko

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution; Kaluga State University named after K.E. Tsiolkovskiy

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

I. G. Trifanenkova

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution; Kaluga State University named after K.E. Tsiolkovskiy

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

S. K. Demyanchenko

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

A. M. Kodunov

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

D. A. Shataev

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

R. B. Iolchiev

The Kaluga brunch of the S.Fedorov Eye Microsurgery Federal State Institution

Email: aa-temnov@yandex.ru
Kaluga

A. N. Sklifas

Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences - a Separate Division of the "Federal Research Center "Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences"

Email: aa-temnov@yandex.ru
Pushchino, Moscow Region

A. A. Temnov

Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences - a Separate Division of the "Federal Research Center "Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences"

Email: aa-temnov@yandex.ru
Dr. Sc. (Med.), Leading Researcher at the Laboratory of Cellular Stress Problems Pushchino, Moscow Region

References

  1. Alekseeva G.F., Bordyugova G.G. Features of Diagnostics and Treatment of Burn Contusion Injury. Proceedings of the Scientific-Practical. Conference of Helmholtz Research Institute of City Hospitals. Мoscow Publ., 2001. P. 36-37 (In Russ.).
  2. Akhmedov A.A. Basic Aspects of Vision Injury. Trudy MNIIGB im.Gel’mgol’tsa = Proceedings of Helmholtz Research Institute of City Hospitals. Мoscow Publ., 1998. P.171-172 (In Russ.).
  3. Malyugin B.E., Isabekov R.S., Kalinnikova S.Yu., Antonova O.P. Methods for Diagnosis and Treatment of Corneal Neovascularization. Vestnik Oftal’mologii = Bulletin of Ophthalmology. 2023;139;4: 86-92 (In Russ.). https://doi 10.17116/oftalma202313904186
  4. Kamilov H.M., Maksudova L.M., Inagamdzhanova Sh.B., Babakhanova D.M. Clinical Assessment of Modern Aspects of the Treatment of Post-Burn Corneal Erosion. Advanced Ophthalmology. 2023;1;1:92-96 (In Russ.). https://doi 10.57231/j.ao.2023.1.1.021
  5. Orazalieva A.M., Ovezklychev P.T., Lamanova D.B., Petrova G.K. The Influence of Autoplasma on Corneal Neovascularization in the Dynamics of Treatment of Purulent Keratitis. Luchshiye Teoreticheskiye i Prikladnyye Issledovaniya 2023: Sbornik Statey Mezhdunarodnogo Nauchno-Issledovatel’skogo Konkursa = Best Theoretical and Applied Research 2023: Collection of articles from the International Research Competition. Penza, Nauka i Prosveshcheniye, 2023. P. 78-81 (In Russ.).
  6. Khazamova A.I., Verigo E.N., Chentsova E.V. The Role of Corneal Microtrauma in the Development of Bacterial Ulcers. Oftal’mologiya = Ophthalmology. 2017;14;2:136–140 (In Russ.).
  7. Samoylov A.S., Astrelina T.A., Aksenenko A.V., Kobzeva I.V., Suchkova Yu.B. Application of Cellular Technologies for Thermal Burn Injuries of the Skin. Saratovskiy Nauchno-Meditsinskiy Zhurnal = Saratov Scientific and Medical Journal. 2019;15;4:999-1004 (In Russ.).
  8. Khubutia M.S., Vagabov A.V., Temnov A.A., Sklifas A.N. Paracrine Mechanisms of Anti-Inflammatory and Organoprotective Action during Mesenchymal Stem Cell Transplantation. Literature Review. Transplantologiya = Transplantology. 2014;1:20-32 (In Russ.).
  9. Khubutiya M.S ., Vagabov A.V., Temnov A.A., Sklifas A.N. Paracrine Mechanisms of Proliferative, Anti-Apoptotic and Anti-Inflammatory Effects of Mesenchymal Stromal Cells in Models of Acute Organ Injury. Cytotherapy. 2014;16;5:579-585. https://doi: 10.1016/j.jcyt.2013.07.017
  10. Plakhotniy M.A., Kodunov A.M., Gorina E.V., Boyarintsev V.V., Trofimenko A.V., Biryukov S.A., Filkov G.I. The Influence of Cultivation Conditions of Mesenchymal Stem Cells on their Viability During Transplantation into the Subretinal Space. Biofizika = Biophysics. 2020;65;6:1126-1134 (In Russ.). https://doi 10.31857/S0006302920060125
  11. Wu D., Chan K.E., Lim B.X.H., Lim D.K., Wong W.M., Chai C., Manotosh R., Lim C.H.L. Management of Corneal Neovascularization: Current and Emerging Therapeutic Approaches. Indian J Ophthalmol . 2024;72;3:354-371. https://doi: 10.4103/IJO.IJO_3043_23
  12. Oray M., Abu Samra K., Ebrahimiadib N., Meese H., Foster C.S. Long-Term Side Effects of Glucocorticoids. Expert Opin Drug Saf. 2016;15;4:457-465. https://doi: 10.1517/14740338.2016.1140743.
  13. Tu Y., Luo Y., Zhao Q., Zeng Y., Leng K., Zhu M. Role of Macrophage in Ocular Neovascularization. Heliyon. 2024;10;10: e30840. 10.1016/j.heliyon.2024.e30840' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e30840
  14. Apte R.S., Chen D.S., Ferrara N. VEGF in Signaling and Disease: Beyond Discovery and Development. Cell. 2019;176;6:1248–1264. https://doi: 10.1016/j.cell.2019.01.021.
  15. Ahmad A., Nawaz M.I. Molecular Mechanism of VEGF and its Role in Pathological Angiogenesis. J Cell Biochem. 2022;123;12:1938–1965. https://doi: 10.1002/jcb.30344.
  16. Han K.Y., Chang J.H., Lee H., Azar D.T. Proangiogenic Interactions of Vascular Endothelial MMP14 with VEGF Receptor 1 in VEGFA-Mediated Corneal Angiogenesis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2016;57;7:3313–3322. https://doi:doi: 10.1167/iovs.16-19420.
  17. Ebihara N., Matsuda A., Nakamura S., Matsuda H., Murakami A. Role of the IL-6 Classic- and Trans-Signaling Pathways in Corneal Sterile Inflammation and Wound Healing. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011;52;12:8549–8557. 10.1167/iovs.11-7956' target='_blank'>https://doi: 10.1167/iovs.11-7956 .
  18. Ye J., Yao K., Kim J.C. Mesenchymal Stem Cell Transplantation in a Rabbit Corneal Alkali Burn Model: Engraftment and Involvement in Wound Healing. Eye (Lond). 2006;20;4:482-490. https://doi: 10.1038/sj.eye.6701913
  19. Pokrovskaya L.A., Sherstoboev E.Yu., Nadezhdin S.V., Danilets M.G., Trofimova E.S., Ligacheva A.A., Churin A.A., Dubskaya T.Yu Safety of Using a Conditioned Medium Obtained During Targeted Osteogenic Induction of Rat Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells. Sibirskiy Nauchnyy Meditsinskiy Zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2020;40;2:47–55 (In Russ.). https://doi: 10.15372/SSMJ20200206
  20. Pawitan J.A. Prospect of Stem Cell Conditioned Medium in Regenerative Medicine. BioMed. Res. Int. 2014;2:1–14. https://doi: 10.1155/2014/965849
  21. Sanchooli T., Norouzian M., Ardeshirylajimi A., Ghoreish S.K., Abdollahifar M.A., Nazarian H., Piryaei A. Adipose Derived Stem Cells Conditioned Media in Combination with Bioceramic Collagen Scaffolds Improved Calvarial Bone Healing in Hypothyroid Rats. Iran. Red. Crescent. Med. J. 2017;19: e45516. https://doi: 10.5812/ircmj.45516
  22. Kodunov A.M., Temnov A.A., Tereshchenko A.V., Trifanenkova I.G., Sklifas A.N., Shatskikh A.V. Mechanisms of Influence of the Conditioned Medium of Cultured Stem Cells on the Development of Pathological Angiogenesis of the Cornea in Experiment. Patogenez = Pathogenesis. 2021;19;4:41-52 (In Russ.) https://doi: 10.25557/2310-0435.2021.04.41-52

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».