ЗМІНИ ЖІВЛІВОСТІ СТВІЛОВИХ КЛІТИН, ЩО ПОХОДЯТЬ АДИПОЗАМИ ЩУРІВ, ІЗОЛЬОВАНИМИ З ТРИВОТОВОЇ/ПЕРІНУКЛЕЙНОЇ АДИПОЗНОЇ ТКАНИНИ
ІМПУЛЬСНЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПОЛЕ

ВСТУП

Показано, що електромагнітне поле низької частоти (НЧ-ЕРС) модулює кілька клітинних процесів, включаючи проліферацію, диференціацію та життєздатність багатьох типів клітин залежно від типу інтенсивності та поля. Завдяки задокументованим корисним біологічним ефектам, LF-EM широко використовується в медицині для магнітотерапії, а останнім часом також як терапія польового лікування пухлини (TTF), нове антимітотичне лікування гліобластоми на основі електричного поля (1).

Article Reuters

Біологічні ефекти ЕМП, зафіксовані в живих організмах, тканинах і клітинних лініях, неоднорідні і, схоже, залежать від типу клітини, характеристик електромагнітного поля, таких як діапазон, інтенсивність, форма хвилі та час впливу. Тим не менш, багато експериментів продемонстрували, що ЕМП може індукувати зміни в різних метаболічних шляхах (2, 3). Попередні дослідження, що стосуються змінних типів клітин, показали, що ЕМП може впливати майже на всі клітинні процеси, впливаючи на проліферацію, індукуючи зміни в шляхах передачі сигналу, викликаючи пошкодження ДНК, модулюючу функцію та життєздатність імунних клітин, та надаючи тумороцидні/протипухлинні ефекти. Найбільш широко вивченим з цих процесів була проліферація клітин; було показано, що електромагнітна стимуляція погіршує ділення клітин через активацію шляхів загибелі клітин (4-13).

Апоптоз, тобто запрограмована контрольована загибель клітин, відіграє ключову роль у розвитку тканин та органів, а також під час клітинного обміну в зрілих тканинах. Апоптоз відрізняється від некрозу, який є неконтрольованою загибеллю клітин в результаті гострої травми, лізису, запалення, пошкодження тканин або канцерогенезу (14, 15).

Стовбурові клітини можна знайти практично у всьому тілі, включаючи кістки, хрящі, жир, сухожилля, м’язи та кістковий мозок. Вони контролюють регенерацію та загоєння тканин (16, 17). Жирова тканина (АТ) - це гетерогенний відділ тіла з ендокринними властивостями, який відіграє складну роль у підтримці гомеостазу. Окрім того, що AT є джерелом енергії, він впливає на різні метаболічні шляхи, а також на роботу ендокринної та імунної систем (18). Зрілі адипоцити становлять приблизно 30% жиру в організмі. Окрім адипоцитів, жирова тканина містить також мультипотентні стовбурові клітини, нервові волокна, дрібні кровоносні судини, фібробласти та преадипоцити на різних стадіях диференціації (19).

Ожиріння класифікується як цивілізаційна хвороба; передбачається, що його етіопатогенез включає як генетичну схильність, так і вплив модифікованих факторів зовнішнього середовища, таких як незбалансоване харчування з надлишком калорій та/або занадто низька фізична активність. Ожиріння може призвести до ряду метаболічних розладів, включаючи цукровий діабет 2 типу, серцево-судинні захворювання (пов'язані з атеросклерозом), пов'язані з первинною гіпертензією, і призводять до ішемічної хвороби серця, інфаркту міокарда та інших ускладнень (20).

У цьому дослідженні ми використовували тваринну модель для ожиріння, а саме щурів Wistar різного віку (як цуценят, так і дорослих), які піддавались дієті з високим вмістом (СН) або низьким вмістом жиру (НЖ). ADSC були виділені з двох різних відділів - підшкірної жирової тканини у жінок та перинуклеарного жиру у чоловіків, щоб відобразити специфічні для статі відмінності у розподілі жиру в організмі. ADSC культивували in vitro; клітини з першого пасажу піддавали дії PEMF (7 Гц, 30 мТл) протягом 4 годин з інтервалом у 24 години, що відповідало загальній кількості трьох впливів протягом 3-денного періоду. Через 24 години після останнього впливу, зумовлені PEMF зміни життєздатності ADSC вивчали за допомогою проточної цитометрії (FC).

Метою даного дослідження було проаналізувати індуковані PEMF зміни параметрів життєздатності культивованих ADSC in vitro від самиць та самців щурів різного віку.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини

Дослідження включали щурів Wistar (WistarKrf: (Wi) Wu) через аналіз фізіологічних параметрів окремих досліджуваних груп. Тварин було отримано з центрального будинку для тварин на фармацевтичному факультеті Ягеллонського університету в Кракові (реєстраційний номер селекціонера 0056). Після надходження до місцевого будинку для тварин при Департаменті патофізіології, тваринам дозволялося пристосовуватися до нових умов життя протягом семи днів (як рекомендує Szarek et al. Період адаптації повинен тривати 5 - 15 днів). У цей період самки щурів із щенятами утримувались у певних гігієнічних умовах: у приміщенні з кондиціонером, температура повітря підтримувалася 21-25 ° C, вологість 50-60%, з 12-годинним денно-нічним циклом та необмеженим доступом до вода та їжа. Протокол дослідження був затверджений Місцевим комітетом з біоетики при Ягеллонському університеті в Кракові, Польща (рішення № 84/2014).

Навчальні групи та експериментальні процедури

Дослідження включало наступні вісім груп щурів, визначених на підставі статі, віку (цуценят, що утримуються разом з матерями та дорослими тваринами) та раціону харчування (НЧ та ВЧ дієта):

Групи 1 і 3 - щенята самки і самці, які утримувались разом зі своїми матерями та отримували дієту НЧ протягом 21 дня експерименту;

2 та 4 групи - щенята самки та самці, які утримувались разом зі своїми матерями та отримували ВЧ-дієту протягом 21 дня експерименту;

5 та 7 групи - дорослі самки та самці щурів, які отримували дієту НЧ протягом 21 дня експерименту;

Групи 6 та 8 - дорослі самки та самці щурів, які отримували ВЧ дієту протягом 21 дня експерименту.

Тварини з усіх експериментальних груп проходили такі процедури:

Порядок дій 1. Зважування тварин. Вагу тіла вимірювали двічі на тиждень за допомогою електронних ваг (Терези OHAUS NAWIGATOR 2100/0,1 г)

Процедура 2. Вимірювання температури. Температуру тіла вимірювали двічі на тиждень. Щоб мінімізувати стрес і біль, пов’язані з процедурою, вимірювання проводили за допомогою інфрачервоного термометра (Anima Vivari). Дані про масу тіла та температуру тіла, отримані в рамках цього проекту, вже були опубліковані в інших місцях (21).

Процедура 3. Дієта. Цуценята та дорослі щури, які перебувають на ВЧ-дієті, отримували чау з більшим вмістом жиру та білка (32% та 22% відповідно) та меншою кількістю вуглеводів (40%) (VERSELE-LAGA Opti Life Adult Active), ніж у LF чау (білок 25 %, жир 8%, вуглеводи 67%; Labofeed B, Pasze Kcynia).

Процедура 4. Евтаназія та збір зразків тканин. На 21 день експерименту всі тварини були евтаназовані передозуванням анестетика (Пентобарбітал, Морбітал, Пулаві, 200 мг на кг маси тіла внутрішньочеревно), а зразки жирової тканини, підшкірна клітковина у самок та периепідидимальний жир у самців зібраний. Зразки відбирали у стерильних умовах, під ламінарним потоком, використовуючи стерильні хірургічні інструменти (ASHE/A, паровий стерилізатор типу mp, 15 хв при 121 ° C).

Виділення стовбурових клітин, отриманих з жиру, та культури клітин

Магнітна стимуляція культур похідних жирових клітин

Стимуляція PEMF була розпочата через 24 години культури ADSC. Генератор, вироблений та люб'язно наданий Інститутом електронних технологій (Краків, Польща), генерував імпульсне електромагнітне поле з частотою 7 Гц при щільності потоку 30 мТл всередині інкубатора культури клітин. Причиною вибору саме цієї частоти PEMF був її мінімальний ефект нагріву та той факт, що подібну частоту ЕРС могли генерувати побутові електромережі. Крім того, електромагнітні поля з подібними параметрами використовуються в медичних цілях, наприклад магнітотерапія. 96-лункову платівку з культурою ADSC поміщали в кишеню генератора і піддавали впливу ЕМП протягом 4 годин щодня з інтервалом у 24 години протягом трьох днів поспіль; це відповідало в цілому трьом експозиціям PEMF протягом 3-денного періоду. Контрольні зразки поміщали в той самий інкубатор, але на відстані 35 см від генератора, додатково захищаючи від впливу ПЕМФ екраном з алюмінієвої фольги.

Оцінка життєздатності клітин за допомогою проточного цитометричного аналізу

Статистичний аналіз

Результати були представлені як засоби (±) їх стандартних відхилень (S.D.). Порівняння між групами проводили за допомогою t-критерію Стьюдента. Відмінності вважали статистично значущими при Р 2). Дослідження показало, що адипонектин позитивно впливає на активацію тромбоцитів через можливе зниження sP-селектину та підвищений sE-селектин, що виявило перспективу щодо стимуляції ендотелію, більший ризик розвитку ендотелію пошкодження у хворих із ожирінням пацієнтів.

Більш високий рівень лептину, співвідношення лептину до адипонектину та одночасно менша концентрація рецептора лептину були пов’язані з стійкістю до лептину, можливим майбутнім ризиком інсулінорезистентності та розвитком діабету 2 типу у людей (35).

Наші спостереження, що PEMF індукує апоптоз у культивованих ADSC від ожирілих щурів (особливо в клітинах підшкірної жирової тканини самок, які перебувають на ВЧ-дієті), вказують на те, що низькочастотне електромагнітне поле може розглядатися як варіант неінвазивного лікування ожиріння, вільний від побічних ефектів, властивих фармакотерапії, наприклад лікарські взаємодії. Однак цю привабливу гіпотезу потрібно перевірити в майбутніх дослідженнях; зокрема, майбутні дослідження повинні зосередитись на впливі PEMF на диференціацію ADSCs до адипоцитів.

Подяка: Дослідження було проведено на кафедрі патофізіології Медичного коледжу Ягеллонського університету за підтримки гранту. K/ZDS/006681 від Медичного коледжу Ягеллонського університету в Кракові, Польща.