neurosurgeryНейрохирургияRussian journal of neurosurgery1683-32952587-7569Издательский дом "МедИНК"10.17650/1683-3295-2023-25-4-20-30neurosurgery-1447Research ArticleОРИГИНАЛЬНАЯ РАБОТАORIGINAL REPORTОценка эффективности системного применения мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека в остром периоде экспериментальной тяжелой травмы спинного мозгаEvaluation of human mononuclear umbilical cord blood cells systemic administration efficiency in the acute period of experimental severe spinal cord injuryhttps://orcid.org/0000-0003-4096-1087СмирновВ. А.SmirnovV. A.

Владимир Александрович Смирнов,

129090 Москва, Большая Сухаревская пл., 3

Vladimir Aleksandrovich Smirnov

3 Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

vla_smirnov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8674-8551РябовС. И.RyabovS. I.

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

https://orcid.org/0000-0003-3818-7184ЗвягинцеваМ. А.ZvyagintsevaM. A.

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

https://orcid.org/0000-0001-5504-8122БазановичС. А.BazanovichS. A.

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

https://orcid.org/0000-0002-9575-0749МорозоваЯ. В.MorozovaYa. V.

129090 Москва, Большая Сухаревская пл., 3;

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а

3 Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

РадаевС. М.RadaevS. M.

129090 Москва, Большая Сухаревская пл., 3

3 Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

https://orcid.org/0000-0002-6789-8164ТалыповА. Э.TalypovA. E.

129090 Москва, Большая Сухаревская пл., 3;

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а;

117997 Москва, ул. Островитянова, 1

3 Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

1 Ostrovityanova St., Moscow 117997

https://orcid.org/0000-0003-3515-8329ГриньА. А.GrinA. A.

129090 Москва, Большая Сухаревская пл., 3;

121552 Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а;

117997 Москва, ул. Островитянова, 1

3 Bolshaya Sukharevskaya Sq., Moscow 129090

15a 3rd Cherepkovskaya St., Moscow 121552

1 Ostrovityanova St., Moscow 117997

ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения города Москвы»РоссияN.V. Sklifosovsky Research Institute of Emergency Medicine, Moscow Healthcare DepartmentRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава РоссииРоссияE.I. Chazov National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Health of RussiaRussian FederationГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения города Москвы»; ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава РоссииРоссияN.V. Sklifosovsky Research Institute of Emergency Medicine, Moscow Healthcare Department; E.I. Chazov National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Health of RussiaRussian FederationГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения города Москвы»; ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава РоссииРоссияN.V. Sklifosovsky Research Institute of Emergency Medicine, Moscow Healthcare Department; E.I. Chazov National Medical Research Center of Cardiology, Ministry of Health of Russia; N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Health of RussiaRussian Federation2023260120242542030Copyright © Смирнов В.А., Рябов С.И., Звягинцева М.А., Базанович С.А., Морозова Я.В., Радаев С.М., Талыпов А.Э., Гринь А.А., 20242024Смирнов В.А., Рябов С.И., Звягинцева М.А., Базанович С.А., Морозова Я.В., Радаев С.М., Талыпов А.Э., Гринь А.А.Smirnov V.A., Ryabov S.I., Zvyagintseva M.A., Bazanovich S.A., Morozova Y.V., Radaev S.M., Talypov A.E., Grin A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.therjn.com/jour/article/view/1447

Цель исследования – оценить эффективность внутривенного применения криоконсервированных мононуклеарных клеток пуповинно-плацентарной крови человека (МКПКЧ) в остром периоде контузионной травмы спинного мозга тяжелой степени в отношении двигательных функций задних конечностей и структуры посттравматических кист спинного мозга, используя клинически значимые методы исследования.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование выполнено на взрослых крысах-самках линии Sprague–Dawley. Тяжелую контузионную травму спинного мозга моделировали по методу “weight-drop”. Для внутривенного введения использовали криоконсервированный концентрат МКПКЧ, хранившийся ранее в течение 3–4 лет при –196 °C. Двигательную функцию конечностей исследовали в открытом поле, используя шкалу оценки опорно-двигательного аппарата ВВВ для крыс. Магнитно-резонансное исследование проводили с применением высокопольного магнитно-резонансного томографа ClinScan 7.0 T (Bruker BioSpin, Германия).

Результаты

Результаты. Внутривенное введение МКПКЧ в 1‑е сутки после тяжелой контузионной травмы спинного мозга достоверно улучшает (р˂ 0,05) восстановление двигательной функции задних конечностей (до 40–50 %) по сравнению с контрольной группой. Кроме того, уже начиная с конца 1‑й недели после травмы существенно (до 40 %) и достоверно (p˂ 0,05) уменьшается объем посттравматической кисты спинного мозга.

Заключение

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что системное применение криоконсервированных МКПКЧ эффективно способствует восстановлению двигательной функции задних конечностей и обеспечивает уменьшение объема посттравматической кисты спинного мозга, что подтверждает наличие нейропротективного эффекта.

Aim

Aim. To evaluate the efficiency of systemic (intravenous) application of cryopreserved human umbilical cord blood mononuclear cells (HUCBCs) in animal models of acute contusion spinal cord injury for the restoration of hind limb motor function and formation of posttraumatic cysts using clinically significant examination methods.

Materials and methods

Materials and methods. Adult female Sprague–Dowley rats were used for the study. Severe acute contusion spinal cord injury model was performed using standard “weight‑drop” method. All samples of cryopreserved HUCBCs concentrate were prestored prior to infusion for 3 to 4 years at –196 °C. Hind limbs motor function was evaluated using open‑field technique and standard BBB testing system. Magnetic resonance scanning was performed using high‑field magnetic resonance CleanScan 7.0 T tomography (Bruker BioSpin, Germany).

Results

Results. Intravenous infusions of HUCBCs were performed on Day 1 following acute severe spinal cord injury. Motor function assessment demonstrated significant (p <0.05) improvement of hind limbs motor function (up to 40–50 %) comparing to self‑healing outcomes. Moreover, by the Days 4 and 5 after severe spinal cord injury, the volume of posttraumatic cystic cavity decreases significantly (up to 40 %) (p <0.05).

Conclusion

Conclusion. The obtained results demonstrated that cryopreserved HUCBCs can be used as an effective source for cell therapy of acute contusion spinal cord injury.

травма спинного мозгаклеточная терапияклетки пуповинно-плацентарной кровинейропротекцияspinal cord injurycell therapyhuman umbilical cord blood mononuclear cellsReferencesНовоселова И.Н. Этиология и клиническая эпидемиология позвоночно-спинномозговой травмы. Литературный обзор. Российский нейрохирургический журнал имени профессора А.Л. Поленова 2019;11(4):85–92.Novoselova I.N Etiology and clinical epidemiology of spinal cord injury. Literature review. Rossiyskiy neyrokhirurgicheskiy zhurnal im. prof. A.L. Polenova = Russian Journal of Neurosurgery 2019;11(4):85–92.(In Russ.).Chan B.C.F., Craven B.C., Furlan J.C. A scoping review on health economics in neurosurgery for acute spine trauma. Neurosurg Focus 2018;44(5):E15. DOI: 10.3171/2018.2.FOCUS17778Chan B.C.F., Craven B.C., Furlan J.C. A scoping review on health economics in neurosurgery for acute spine trauma. Neurosurg Focus 2018;44(5):E15. DOI: 10.3171/2018.2.FOCUS17778Гринь А.А. Хирургическое лечение больных с повреждением спинного мозга при сочетанной травме. Автореф. дис. … докт. мед. наук. Москва, 2007. 320 с.Grin A.A. Surgical treatment of patients with spinal cord injury with combined trauma. Abstract of dis. … doctor of medical sciences. Moscow, 2007. 320 p. (In Russ.).Крылов В.В., Гринь А.А., Луцик А.А. и др. Рекомендательный протокол лечения острой осложненной и неосложненной травмы позвоночника у взрослых (Ассоциация нейрохирургов РФ). Часть 3. Журнал «Вопросы нейрохирургии» им. Н.Н. Бурденко» 2015;79(2):97–110. DOI: 10.17116/neiro201579297-110Krylov V.V., Grin A.A., Lutsyk A.A. et al. An advisory protocol for treatment of acute complicated and uncomplicated spinal cord injury in adults (Association of neurosurgeons of the Russian Federation). Part 3. Zhurnal Voprosy neirokhirurgii im. N.N. Burdenko = Burdenko’s Journal of Neurosurgery 2015;79(2):97–110. (In Russ., In Engl.). DOI: 10.17116/neiro201579297-110Ahuja C.S., Nori S., Tetreault L. et al. Traumatic spinal cord injury – repair and regeneration. Neurosurgery 2017;80(3S):9–22. DOI: 10.1093/neuros/nyw080Ahuja C.S., Nori S., Tetreault L. et al. Traumatic spinal cord injury – repair and regeneration. Neurosurgery 2017;80(3S):9–22. DOI: 10.1093/neuros/nyw080Badhiwala J.H., Ahuja C.S., Fehling M.G. Time is spine: a review of translational advances in spinal cord injury. J Neurosurg Spine 2019;30(1):1–18. DOI: 10.3171/2018.9.SPINE18682Badhiwala J.H., Ahuja C.S., Fehling M.G. Time is spine: a review of translational advances in spinal cord injury. J Neurosurg Spine 2019;30(1):1–18. DOI: 10.3171/2018.9.SPINE18682Aziz J., Liao G., Adams Z. et al. Systematic review of controlled clinical studies using umbilical cord blood for regenerative therapy: Identifying barriers to assessing efficacy. Cytotherapy 2019;21(11):1112–21. DOI: 10.1016/j.jcyt.2019.08.004Aziz J., Liao G., Adams Z. et al. Systematic review of controlled clinical studies using umbilical cord blood for regenerative therapy: Identifying barriers to assessing efficacy. Cytotherapy 2019;21(11):1112–21. DOI: 10.1016/j.jcyt.2019.08.004Kwon B.K., Oxland T.R., Tetzlaff W. Animal models used in spinal cord regeneration research. Spine (Phila Pa 1976) 2002;27(14):1504–10. DOI: 10.1097/00007632-200207150-00005Kwon B.K., Oxland T.R., Tetzlaff W. Animal models used in spinal cord regeneration research. Spine (Phila Pa 1976) 2002;27(14):1504–10. DOI: 10.1097/00007632-200207150-00005Basso D.M. Behavioral testing after spinal cord injury: congruities, complexities, and controversies. J Neurotrauma 2004;21(4): 395–404. DOI: 10.1089/089771504323004548Basso D.M. Behavioral testing after spinal cord injury: congruities, complexities, and controversies. J Neurotrauma 2004;21(4): 395–404. DOI: 10.1089/089771504323004548Rosenzweig E.S., McDonald W. Rodent models for treatment of spinal cord injury: research trends and progress toward useful repair. Curr Opin Neurol 2004;17(2):121–31. DOI: 10.1097/00019052-200404000-00007Rosenzweig E.S., McDonald W. Rodent models for treatment of spinal cord injury: research trends and progress toward useful repair. Curr Opin Neurol 2004;17(2):121–31. DOI: 10.1097/00019052-200404000-00007Metz G.A., Curt A., Meent H. et al. Validation of the weight-drop contusion model in rats: a comparative study of human spinal cord injury. J Neurotrauma 2000;17(1):1–17. DOI: 10.1089/neu.2000.17.1Metz G.A., Curt A., Meent H. et al. Validation of the weight-drop contusion model in rats: a comparative study of human spinal cord injury. J Neurotrauma 2000;17(1):1–17. DOI: 10.1089/neu.2000.17.1Basso D.M., Beattie M.S., Bresnahan J.C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol 1996;139(2):244–56. DOI: 10.1006/exnr.1996.009Basso D.M., Beattie M.S., Bresnahan J.C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol 1996;139(2):244–56. DOI: 10.1006/exnr.1996.009Ryabov S.I., Zvyagintseva M.A., Pavlovich E.R. et al. Efficiency of transplantation of human placental/umbilical blood cells to rats with severe spinal cord injury. Bull Exp Biol Med 2014.157(1):85–8. DOI: 10.1007/s10517-014-2498-9Ryabov S.I., Zvyagintseva M.A., Pavlovich E.R. et al. Efficiency of transplantation of human placental/umbilical blood cells to rats with severe spinal cord injury. Bull Exp Biol Med 2014.157(1):85–8. DOI: 10.1007/s10517-014-2498-9Rubinstein P., Dobrila L., Rosenfield R.E. et al. Processing and cryopreservation of placental/umbilical cord blood for unrelated bone marrow reconstitution. Proc Natl Acad Sci U S A 1995;92(22):10119–22. DOI: 10.1073/pnas.92.22.10119Rubinstein P., Dobrila L., Rosenfield R.E. et al. Processing and cryopreservation of placental/umbilical cord blood for unrelated bone marrow reconstitution. Proc Natl Acad Sci U S A 1995;92(22):10119–22. DOI: 10.1073/pnas.92.22.10119Basso D.M., Beattie M.S., Bresnahan J.C. A Sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma 1995;1:1–21. DOI: 10.1089/neu.1995.12.1Basso D.M., Beattie M.S., Bresnahan J.C. A Sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma 1995;1:1–21. DOI: 10.1089/neu.1995.12.1Lebedev S.V., Timofeyev S.V., Zharkov A.V. et al. Exercise tests and BBB method for evaluation of motor disorders in rats after contusion spinal injury. Bull Exp Biol Med 2008;146(4):489–94. DOI: 10.1007/s10517-009-0328-2Lebedev S.V., Timofeyev S.V., Zharkov A.V. et al. Exercise tests and BBB method for evaluation of motor disorders in rats after contusion spinal injury. Bull Exp Biol Med 2008;146(4):489–94. DOI: 10.1007/s10517-009-0328-2Freund P., Seif M., Weiskopf N. et al. MRI in traumatic spinal cord injury: from clinical assessment to neuroimaging biomarkers. Lancet Neurol 2019;18(12):1123–35. DOI: 10.1016/S1474-4422(19)30138-3Freund P., Seif M., Weiskopf N. et al. MRI in traumatic spinal cord injury: from clinical assessment to neuroimaging biomarkers. Lancet Neurol 2019;18(12):1123–35. DOI: 10.1016/S1474-4422(19)30138-3Park D.H., Lee J.H., Borlongan C.V. et al. Transplantation of umbilical cord blood stem cells for treating spinal cord injury. Stem Cell Rev Rep 2011;7(1):181–94. DOI: 10.1007/s12015-010-9163-0Park D.H., Lee J.H., Borlongan C.V. et al. Transplantation of umbilical cord blood stem cells for treating spinal cord injury. Stem Cell Rev Rep 2011;7(1):181–94. DOI: 10.1007/s12015-010-9163-0Rizk M., Aziz J., Shorr R., Allan D.S. Cell-based therapy using umbilical cord blood for novel indications in regenerative therapy and immune modulation: an updated systematic scoping review of the literature. Biol Blood Marrow Transplant 2017;23(10): 1607–13. DOI: 10.1016/j.bbmt.2017.05.032Rizk M., Aziz J., Shorr R., Allan D.S. Cell-based therapy using umbilical cord blood for novel indications in regenerative therapy and immune modulation: an updated systematic scoping review of the literature. Biol Blood Marrow Transplant 2017;23(10): 1607–13. DOI: 10.1016/j.bbmt.2017.05.032Newman M.B., Davis C.D., Kuzmin-Nichols N., Sanberg P.R. Human umbilical cord blood (HUCB) cells for central nervous system repair. Neurotox Res 2003;5(5):355–68. DOI: 10.1007/BF03033155Newman M.B., Davis C.D., Kuzmin-Nichols N., Sanberg P.R. Human umbilical cord blood (HUCB) cells for central nervous system repair. Neurotox Res 2003;5(5):355–68. DOI: 10.1007/BF03033155Yang W.Z., Zhang Y., Wu F. et al. Safety evaluation of allogeneic umbilical cord blood mononuclear cell therapy for degenerative conditions. J Transl Med 2010;3;8:75. DOI: 10.1186/1479-5876-8-75Yang W.Z., Zhang Y., Wu F. et al. Safety evaluation of allogeneic umbilical cord blood mononuclear cell therapy for degenerative conditions. J Transl Med 2010;3;8:75. DOI: 10.1186/1479-5876-8-75

The authors declare that there are no conflicts of interest present.