Study of Hematopoietic Stem Cells in Patients with Extensive Burns


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Assessment of tissue regeneration, including that at the cellular and subcellular levels, appears to be one of the important trends in the complex treatment of patients with extensive burns. It is known that hematopoietic stem cells (HSCs) contribute to tissue restoration and regeneration through paracrine effects or direct cell differentiation, being a central component of post-burn anemia recovery and capable of forming not only blood cells, but also other types of cells. Notably, the role of these cells in burn injury has not been studied yet.
The aim of the study was to investigate in dynamics the content of hematopoietic stem cells of different phenotypes in patients with extensive burns in the process of complex treatment.
Methods. Hematopoietic stem cells and their subpopulations in peripheral blood samples were analyzed on a FACSCalibur flow cytometer (Becton Dickinson, USA) using the CellQuest program and CD45/CD34/CD38 and CD45/CD34/CD133 monoclonal antibody panels (BD, USA). The results obtained were statistically processed using the GraphPad Prism 7.0 program (USA), results were considered statistically significant at p<0.05.
Results. Hematopoietic stem cells and their subpopulations were studied at different stages of the complex treatment in 25 patients with a large burn area, ​​more than 30% of the body surface. The comparison group consisted of 15 healthy volunteers. Upon admission to the Burn Center, a group of severely burned patients revealed a significant deep deficiency of both total HSCs CD45+34+ (p=0.0002) and their subpopulations CD45dim34+38+ (p=0.019), with predominantly early precursors of hematopoiesis CD45dim34+38- (p=0.0001) and CD45dim34+133+ (p=0.0002). In the course of the complex treatment, including surgical necrectomy and autodermoplasty of burn wounds, there was observed normalization of total HSCs CD45+34+ (0.05±0.012%, p=0.031) and a subpopulation of early HSCs CD45dim34+38- (0.039±0.009%, p=0.016) in 20 days of treatment in the group of burn patients. There was a significant increase of mature CD45dim34+133- HSCs (p=0.0380) as a result of treatment, while the deficit of the more differentiated population of CD45dim34+38+ HSCs did not fully recover (p=0.272).
Conclusion. The firstly detected modulations in the content of hematopoietic stem cells of different phenotypes in patients with extensive burns may reflect the state of compensatory-adaptive reactions of hematopoiesis in the course of the complex treatment. The data obtained may support the predictive use of HSC subcellular markers to assess the regenerative potential in burn wounds healing, including that during staged surgical treatment and autodermoplasty, and to predict the development of local and general complications of burn disease.

About the authors

Maria Nikolaevna Kozlova

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: mnkozlova@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-0554-7094
SPIN-code: 7631-8050
Scopus Author ID: 57194480001

PhD, Senior Researcher of the Clinical Diagnostic Laboratory

 

 
Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Vladimir Mikhailovich Zemskov

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia

Email: arturrego@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8867-5349
SPIN-code: 7754-0336
Scopus Author ID: 7103049738

MD, Professor, Chief Researcher of the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Andrey Anatolyevich Alekseev

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia;
Federal State Budgetary Educational Institution of Further Professional Education "Russian Medical Academy of Continuous Professional Education" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Mosсow, Russia

Email: alexseev@ixv.ru
ORCID iD: 0000-0001-6675-4794
SPIN-code: 4803-3939
Scopus Author ID: 720289106

MD, Professor, Deputy Director

Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Valentina Semenova Demidova

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia

Email: demidova@ixv.ru
ORCID iD: 0000-0003-3187-4408
SPIN-code: 5611-4653
Scopus Author ID: 56977389500

MD, Head of Clinical Diagnostic Laboratory
Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Nadezhda Semenovna Shishkina

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia

Email: nadya-vesy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0600-6038
SPIN-code: 9773-1960
Scopus Author ID: 57194481862

Junior Researcher of the Clinical Diagnostic Laboratory
Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Anna Nikolaevna Kulikova

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia

Email: shinshila72@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5514-5600
SPIN-code: 6535-0560

Doctor of Clinical Diagnostic Laboratory
Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

Andrey Mikhailovich Zemskov

N.N. Burdenko Voronezh State Medical University,Voronezh, Russia

Email: zemskov@vsmaburdenko.ru
ORCID iD: 0000-0001-6725-4361

MD, Professor, Head of the Department of Microbiology

Russian Federation, Voronezh, Studentskaya, 10

Alexander Eduardovich Bobrovnikov

A.V. Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery, Mosсow, Russia;
Federal State Budgetary Educational Institution of Further Professional Education "Russian Medical Academy of Continuous Professional Education" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Mosсow, Russia

Author for correspondence.
Email: doctorbobr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0926-6115
SPIN-code: 4203-1718
Scopus Author ID: 6602689492

MD, Docent, Head of the burn department

 

Russian Federation, 117997, Russia, Moscow, B. Serpukhovskaya street, 27

References

  1. Yastrebov AP, Grebnev DY, Maklakova IY. Stvolovye kletki, ich svoistva, istochnik obrazovania i rol v regenerativnoi medicine. Yekaterinburg. 2016; 282. (in Russ.)
  2. Yarygin KN. The role of resident and circulating stem cells in physiological and reparative regeneration. Patologicheskaia fiziologia i eksperimentalnaia terapia. 2008; 1: 2-7. (in Russ.)
  3. Yushkov BG, Danilova IG, Kozakova IA. The role of stem cells in the regeneration of the liver and kidneys. Vestnick uralskoyi medizinskoyi akademicheskoyi nauki. 2013; 1: 43: 46-48. (in Russ.)
  4. Baker KS, Bhatia S, Bunin N, Nieder M, Dvorak CC, Sung L …, et al. NCI, NHLBI first international consensus conference on late effects after pediatric hematopoietic cell transplantation: state of the science, future directions. Biol Blood Marrow Transplant. 2011; 17: 1424-1427. DOI: 10.1016 / j.bbmt.2011.06.007
  5. Armenian SH, Sun CL, Vase T, Ness КК, Blum E, Francisco L …, et al. Cardiovascular risk factors in hematopoietic cell transplantation survivors: role in development of subsequent cardiovascular disease. Blood. 2012; 120: 4505-4512. doi: 10.1182/blood-2012-06-437178
  6. Kida A, McDonald GB. Gastrointestinal, hepatobiliary, pancreatic, and ironrelated diseases in longterm survivors of allogeneic hematopoietic cell transplantation. Seminars in hematology. 2012; 49: 1: 43-58. doi: 10.1053/j.seminhematol.2011.10.006
  7. Zemskov VM, Pronko KN, Kozlova MN, Barsukov AА, Shishkina NS, Alekseyev AА. Overview of stem cells and their research in burn patients. International Journal of Current Research. 2018; 10: 01: 64731-64736.
  8. Brandt JE, Srour EF, Besien K, Hoffman R. Characterization of human hematopoietic stem cells. Prog Clin Biol Res. 1990; 352: 29-36.
  9. Kuçi S, Wessels JT, Bühring HJ, Schilbach K, Schumm M, Seitz G. Identification of a novel class of human adherent CD34-stem cells that give rise to SCI repopulating cells. Blood. 2003; 101: 3: 869-876. doi: 10.1182/blood-2002-03-0711
  10. Sutherland DR, Stewart AK, Keating A. CD34 antigen: molecular features and potential clinical applications. Stem Cells. 1993; 3: 50-57. doi: 10.1002/stem.5530110914
  11. Gallacher L, Murdoch B, Wu DM, Karanu FN, Keeney M, Bhatia M. Isolation and characterization of human CD34(-)Lin(-) and CD34(+)Lin(-) hematopoietic stem cells using cell surface markers AC133 and CD7. Blood. 2000; 95: 9: 2813–2820.
  12. Wang TY, Chang SJ, Chang MD, Wang HW. Unique biological properties and application potentials of CD34+ CD38- stem cells from various sources. Taiwan J Obstet Gynecol. 2009; 48: 356-369. doi: 10.1016/S1028-4559(09)60324-7
  13. Pfenninger CV, Roschupkina T, Hertwig F, Kottwitz D, Englund E, Bengzon J. CD133 is not present on neurogenic astrocytes in the adult subventricular zone, but on embryonic neural stem cells, ependymal cells and glioblastoma cells. Cancer Research. 2007; 67: 12: 5727- 5736. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-07-0183

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».