Стволовые и прогениторные клетки и функциональная активность печени крыс Вистар разного возраста

Печень имеет огромный потенциал к самовосстановлению, однако с возрастом активность процессов регенерации снижается. Происходят изменения, в том числе в функциональной активности различных клеточных популяций печени, изучение особенностей которой может стать основой для разработки новых терапевтических подходов в лечении заболеваний печени у пожилых людей. Цель исследования ‒ изучить различия в содержании стволовых и прогениторных клеток и функциональной активности печени крыс разного возраста. Материал и методы. Эксперименты проведены на крысах Вистар в возрасте 6 и 12 месяцев. Морфологические изменения оценивали с помощью ультразвукового и гистологического исследования печени. Биохимическими методами определяли липидный спектр сыворотки крови. Цитометрическими методами исследовали поверхностные и внутриклеточный антигены стволовых и прогениторных клеток, выделенных из костного мозга, артериальной крови и печени крыс. Результаты и их обсуждение. У 12-месячных самцов крыс Вистар по сравнению с 6-месячными выявлено избыточное образование компонентов внеклеточного матрикса, нарушение тканевой архитектуры, развитие портальной гипертензии, а также увеличение концентрации холестерина, триглицеридов, липопротеидов высокой и низкой плотности. Обнаружены статистически значимые возрастные различия в содержании гемопоэтических и мезенхимальных стволовых клеток, эпителиальных клеток (CD45–CD326+) в костном мозге, крови и печени. В паренхиме печени 12-месячных крыс оказались статистически значимо снижены популяции бипотентных предшественников гепатоцитов (CD45–CD326+CD133+), овальных клеток (CD45–CD326+CD133+CD90+) относительно животных в возрасте 6 месяцев. В то же время уровень всех клеточных популяций в паренхиме печени крыс, экспрессирующих внутриклеточный маркер Sox9, был статистически значимо выше у годовалых животных по сравнению с более молодыми, независимо от фенотипа клеток. Заключение. В печени 12-месячных крыс по сравнению с 6-месячными увеличивается количество клеток, экспрессирующих Sox9, лимфоцитов с воспалительным фенотипом, уменьшается число стволовых клеток и различных популяций эпителиальных и эндотелиальных клеток, что приводит к снижению регенераторной способности печени, нарушению тканевой архитектуры органа и изменению липидного обмена. Эти изменения во многом определяют повышенную предрасположенность к развитию хронических заболеваний печени с возрастом.

1. Fraser H.C., Kuan V., Johnen R., Zwierzyna M., Hingorani A.D., Beyer A., Partridge L. Biological mechanisms of aging predict age-related disease cooccurrence in patients. Aging Cell. 2022;21(4):e13524. doi: 10.1111/acel.13524

2. Radonjić T., Dukić M., Jovanović I., Zdravković M., Mandić O., Popadić V., Popović M., Nikolić N., Klašnja S., Divac A., Todorović Z., Branković M. Aging of liver in its different diseases. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(21):13085. doi: 10.3390/ijms232113085

3. Moon C.M., Kim S.K., Heo S.H., Shin S.S. Hemodynamic changes in the portal vein with age: evaluation using four-dimensional flow MRI. Sci. Rep. 2023;13(1):7397. doi: 10.1038/s41598-023-34522-z

4. Helmersson-Karlqvist J., Ridefelt P., Lind L., Larsson A. Reference values for 34 frequently used laboratory tests in 80-year-old men and women. Maturitas. 2016;92:97–101. doi: 10.1016/j.maturitas.2016.07.015

5. Lasry A., Ben-Neriah Y. Senescence-associated inflammatory responses: aging and cancer perspectives. Trends Immunol. 2015;36(4):217–228. doi: 10.1016/j.it.2015.02.009

6. Zhao Y., Yang Y., Li Q., Li J. Understanding the unique microenvironment in the aging liver. Front. Med. (Lausanne). 2022;9:842024. doi: 10.3389/fmed.2022.842024

7. Antwi M.B., Dumitriu G., Simón-Santamaria J., Romano J.S., Li R., Smedsrød B., Vik A., Eskild W., Sørensen K.K. Liver sinusoidal endothelial cells show reduced scavenger function and downregulation of Fc gamma receptor IIb, yet maintain a preserved fenestration in the Glmpgt/gt mouse model of slowly progressing liver fibrosis. PLoS One. 2023;18(11):e0293526. doi: 10.1371/journal.pone.0293526

8. Wang W., Xu K., Shang M., Li X., Tong X., Liu Z., Zhou L., Zheng S. The biological mechanism and emerging therapeutic interventions of liver aging. Int. J. Biol. Sci. 2024;20(1):280–295. doi: 10.7150/ijbs.87679

9. Tanimizu N., Ichinohe N., Ishii M., Kino J., Mizuguchi T., Hirata K., Mitaka T. Liver progenitors isolated from adult healthy mouse liver efficiently differentiate to functional hepatocytes in vitro and repopulate liver tissue. Stem Cells. 2016;34(12):2889–2901. doi: 10.1002/stem.2457/

10. Yamazaki T., Enosawa S., Kasahara M., Fukuda A., Sakamoto S., Shigeta T., Nakazawa A., Tokiwa T. Isolation of hepatic progenitor cells from human liver with cirrhosis secondary to biliary atresia using EpCAM or Thy-1 markers. Cell. Med. 2012;15(1– 3):121–126. doi: 10.3727/215517912X639441

11. Fernández A., Mazuecos L., Pintado C., Rubio B., López V., de Solís A.J., Rodríguez M., Andrés A., Gallardo N. Effects of moderate chronic food restriction on the development of postprandial dyslipidemia with ageing. Nutrients. 2019;11(8):1865. doi: 10.3390/nu11081865

12. Guillén J., Robinson S., Decelle T., Exner C., van Vlissingen M.F. Approaches to animal research project evaluation in Europe after implementation of Directive 2010/63/EU. Lab. Anim. (NY). 2015;44(1):23–31. doi: 10.1038/laban.604

13. Lessa A.S., Paredes B.D., Dias J.V., Carvalho A.B., Quintanilha L.F., Takiya C.M., Tura B.R., Rezende G.F., Campos de Carvalho A.C., Resende C.M., Goldenberg R.C. Ultrasound imaging in an experimental model of fatty liver disease and cirrhosis in rats. BMC Vet. Res. 2010;6:6. doi: 10.1186/1746-6148-6-6

14. Cardiff R.D., Miller C.H., Munn R.J. Manual hematoxylin and eosin staining of mouse tissue sections. Cold Spring Harb. Protoc. 2014;2014(6):655– 658. doi: 10.1101/pdb.prot073411

15. Pan E.S., Pakhomova A.V., Ermakova N.N., Afanas’ev S.A., Rebrova T.Y., Zhukova M.A., Sandrikina L.A., Putrova O.D., Kogai L.V., Pershina O.V., Dygai A.M., Skurikhin E.G. Age-related features of ketanserin effects in experimental liver cirrhosis. Bull. Exp. Biol. Med. 2022;174(2):205–209. doi: 10.1007/s10517-023-05674-9

16. Gholami Bahnemiri M., Mirabedini S., Mohammadi P., Barmaki H., Qaffaripour Z., Rezapour M., Alijanpour M. Determination of serum alkaline phosphatase reference in healthy children aged 1-18 years. Caspian J. Intern. Med. 2022;13(4):749–756. doi: 10.22088/cjim.13.4.749

17. Maeso-Díaz R., Ortega-Ribera M., Lafoz E., Lozano J.J., Baiges A., Francés R., Albillos A., Peralta C., García-Pagán J.C., Bosch J., Cogger V.C., Gra-cia-Sancho J. Aging influences hepatic microvascular biology and liver fibrosis in advanced chronic liver disease. Aging Dis. 2019;10(4):684–698. doi: 10.14336/AD.2019.0127

18. Pinto C., Ninfole E., Benedetti A., Maroni L., Marzioni M. Aging-related molecular pathways in chronic cholestatic conditions. Front. Med. (Lausanne). 2020;6:332. doi: 10.3389/fmed.2019.00332

19. Skurikhin E.G., Afanas’ev S.A., Zhukova M.A., Rebrova T.Y., Muslimova E.F., Pan E.S., Ermakova N.N., Pershina O.V., Pakhomova A.V., Putrova O.D., … Dygai A.M. Age-related features of the viscosity of plasma and mitochondrial membranes of hepatocytes in liver cirrhosis. Bull. Exp. Biol. Med. 2021;171(6):707– 712. doi: 10.1007/s10517-021-05300-6

20. Asumda F.Z., Chase P.B. Age-related changes in rat bone-marrow mesenchymal stem cell plasticity. BMC Cell Biology. 2011;12:44. doi: 10.1186/1471-2121-12-44

21. Kaur S., Sehgal R., Shastr S.M., McCaughan G., McGuire H.M., Fazekas St. de Groth B., Sarin S., Trehanpati N., Seth D. Circulating endothelial progenitor cells present an inflammatory phenotype and function in patients with alcoholic liver cirrhosis. Front. Physiol. 2018;9:556. doi: 10.3389/fphys.2018.00556

22. Lazarevic I., Soldati S., Mapunda J.A., Rudolph H., Rosito M., de Oliveira A.C., Enzmann G., Nishihara H., Ishikawa H., Tenenbaum T., Schroten H., Engelhardt B. The choroid plexus acts as an immune cell reservoir and brain entry site in experimental autoimmune encephalomyelitis. Fluids Barriers CNS. 2023;20(1):39. doi: 10.1186/s12987-023-00441-4

23. Qian L., Zhang H., Gu Y., Li D., He S., Wang H., Cheng Y., Yang W., Yu H., Zhao X., … Zhang Y. Reduced production of laminin by hepatic stellate cells contributes to impairment in oval cell response to liver injury in aged mice. Aging (Albany NY). 2018;10(12):3713–3735. doi: 10.18632/aging.101665

24. Athwal V.S., Pritchett J., Martin K., Llewellyn J., Scott J., Harvey E., Zaitoun A.M., Mullan A.F., Zeef L.A.H., Friedman S.L., … Piper Hanley K. SOX9 regulated matrix proteins are increased in patients serum and correlate with severity of liver fibrosis. Sci. Rep. 2019;9(1):11547. doi: 10.1038/s41598-019-47715-2

25. Ming Z., Vining B., Bagheri-Fam S., Harley V. SOX9 in organogenesis: shared and unique transcriptional functions. Cell. Mol. Life Sci. 2022;79(10):522. doi: 10.1007/s00018-022-04543-4

26. Marcos R., Lopes C., Malhão F., Correia-Gomes C., Fonseca S., Lima M., Gebhardt R., Rocha E. Stereological assessment of sexual dimorphism in the rat liver reveals differences in hepatocytes and Kupffer cells but not hepatic stellate cells. J. Anat. 2016;228(6):996–1005. doi: 10.1111/joa.12448

27. DeLeve L.D. Liver sinusoidal endothelial cells in hepatic fibrosis. Hepatology. 2015;61(5):1740–1746. doi: 10.1002/hep.27376

28. Maeso-Díaz R., Ortega-Ribera M., Fernández-Iglesias A., Hide D., Muñoz L., Hessheimer A.J., Vila S., Francés R., Fondevila C., Albillos A., … Gracia-Sancho J. Effects of aging on liver microcirculatory function and sinusoidal phenotype. Aging Cell. 2018;17(6):e12829. doi: 10.1111/acel.12829