На кафедре экспериментальной медицины CIRM под руководством профессора Юрия Захарова с 1995 года изучаются действующие вещества лекарственных растений с выраженным антидиабетическим действием не только для создания новых фармпрепаратов, но и применения экстрактов на фоне клеточной терапии разными видами стволовых клеток с 2006 года. Отдельное направление — обработка и кондиционирование/инкубация стволовых клеток действующими веществами выделенными из экстрактов лекарственных растений ex vivo с последующей трансплантацией. В настоящее время исследовано более ста растений обладающий мощным терапевтическим потенциалом. В новой работе показано действие широко распространенных, в том числе пищевых лекарственных растений на процесс трансдифференцировки стволовых клеток.
Since 1995, the Department of Experimental Medicine CIRM, under the leadership of Professor Yuri Zakharov, has been studying the active substances of medicinal plants with a pronounced antidiabetic effect, not only to create new pharmaceuticals, but also to use extracts against the background of cell therapy with different types of stem cells since 2006. A separate area is the treatment and conditioning/incubation of stem cells with active substances isolated from extracts of medicinal plants ex vivo, followed by transplantation.
Medicago sativa Linn. (люцерна, цветковое растение семейства бобовых) — традиционное лекарственное растение, широко используемое в Иране, Турции, США, Индии, Ираке, Южной Африке и Китае. Растение впервые было выращено в Древнем Иране. Добавление люцерны в рацион и питьевую воду мышей с диабетом STZ снизило уровень глюкозы в крови. Более того, BRIN-BD11 (линия β-клеток поджелудочной железы) высвобождала инсулин в ответ на водный экстракт растения. Эффект снижения уровня холестерина люцерной был подтвержден многочисленными исследованиями на животных и людях. Водный экстракт этой лекарственной травы снижал уровень триглицеридов, ЛПНП (липопротеинов низкой плотности), ферментов печени и глюкозы у диабетических крыс. Экстракт листьев люцерны и ростки оказывают антигипергликемическое и корректирующее дислипидемию, окислительный стресс и печеночно-почечные функции так же эффективно, как метформин (стандартный гипогликемический препарат для лечения диабета 2 типа) у диабетических крыс. Гистологические исследования показали, что размер и количество островков поджелудочной железы увеличились после лечения диабетических крыс этим экстрактом. Исследование in vitro подтвердило антиоксидантную и ингибирующую ферменты активность этанолового экстракта M. sativa . Порошок листьев люцерны может снижать уровень глюкозы в плазме у пациентов с сахарным диабетом через 2 часа после приема. Он также стимулирует секрецию инсулина из островков здоровых и больных диабетом людей, если принимать его во время еды. Не смотря на традиционно известную гипогликемическую активность люцерны как у животных, так и у людей, до сих пор было проведено лишь несколько исследований, чтобы доказать этот вопрос. В новом исследовании впервые была исследована in vitro трансдифференциация мезенхимальных стволовых клеток костного мозга мышей (МСК) в β-подобные клетки поджелудочной железы (инсулин-продуцирующие клетки; ИПК) под воздействием экстракта цветков и листьев люцерны. Сахарный диабет 1 типа (СД1) вызван дефицитом β-клеток поджелудочной железы. Замена разрушенных клеток функциональными β-клетками поджелудочной железы, произведенными в больших масштабах из стволовых клеток, может привести к долгосрочному или даже окончательному лечению заболевания.
Трансдифференциация — это процесс, в котором коммитированная клетка трансформируется в другой тип клеток другой линии посредством генетического перепрограммирования. Взрослые стволовые клетки являются коммитированными предшественниками с ограниченной пластичностью, которые могут дифференцироваться только в тканеспецифичные типы клеток. В отличие от коммитированных клеток, наивные стволовые клетки не экспрессируют базовые уровни маркеров, специфичных для линии. Несмотря на свою низкую пластичность, МСК — как и ожидалось от мультипотентных стволовых клеток — способны резко реагировать на свое микроокружение и подвергаться дифференциации. Человеческие мезенхимальные стволовые клетки (hMSC), которые были предварительно коммитированы в одну линию мезенхимных клеток, могут трансдифференцироваться в другие типы клеток в ответ на индуктивные внеклеточные сигналы. Дифференцированные клетки показали некоторые характеристики зрелых функциональных панкреатических β-клеток. Например, клетки, обработанные FE и LE, экспрессировали некоторые маркеры, специфичные для поджелудочной железы, такие как PDX-1. Этот фактор транскрипции (также известный как IPF-1; фактор промотора инсулина-1) является самым ранним маркером дифференциации панкреатических клеток. Он играет решающую роль в развитии поджелудочной железы, созревании и выживании β-клеток и регуляции экспрессии гена инсулина. Кроме того, полученные IPC экспрессировали две зрелые формы инсулина: инсулин 1 и 2. Помимо проинсулина, эти клетки также могли экспрессировать C-пептид, что указывает на их способность синтезировать и перерабатывать инсулин. C-пептид является продуктом распада проинсулина, высвобождаемым β-клетками в кровоток. Экспрессия проинсулина является одной из основных особенностей зрелых панкреатических β-клеток. Все факторы, упомянутые выше, являются одними из основных особенностей зрелых панкреатических β-клеток. Однако для точного производства и идентификации клеток, секретирующих инсулин, авторы рекомендуют оценивать такие факторы, как глюкагон, соматостатин, PDX-1 и Nkx6.1, с помощью иммуноокрашивания и проточной цитометрии. Совместная экспрессия инсулина, PDX1 и NKX6.1 (инсулин+/PDX1+/NKX6.1+) является одним из надежных признаков зрелых функциональных β-клеток. NKX6.1 является фактором транскрипции, который играет решающую роль в развитии β-клеток поджелудочной железы. Во взрослых островках NKX6.1 экспрессируется исключительно в β-клетках. Интересно, что и PDX1, и Nkx6.1 ингибируют транскрипцию гена глюкагона.
Инкубация линии В-клеток поджелудочной железы BRIN-BD11 с экстрактом люцерны привела к дозозависимой секреции инсулина. Анализ экстрактов люцерны подтвердил наличие двух критических флавоноидов, цикориевой кислоты и хлорогеновой кислоты в FE, а также наличие хлорогеновой кислоты в LE. Ранее было показано, что цикориевая кислота способна увеличивать поглощение глюкозы и высвобождение инсулина островками поджелудочной железы крысы и инсулин-секретирующей клеточной линией INS-1E. Кроме того, гипогликемический эффект хлорогеновой кислоты был зарегистрирован в некоторых исследованиях in vitro и in vivo . Некоторые отчеты показывают, что фенольные и флавоноидные компоненты растений могут способствовать пролиферации и дифференцировке стволовых клеток посредством активации сигнальных путей и индукции экспрессии генов. Флавоноид кверцетин индуцировал остеогенную и панкреатические β-клеточную дифференцировку МСК. В нашем недавнем исследовании сообщалось о влиянии флавоноидного экстракта лекарственной травы Cichorium intybus L. на индукцию in vitro дифференцировки стволовых клеток эмбриональной карциномы (EC) P19 в панкреатические β-клетки. Новое исследование является первым исследованием трансдифференцировки мышиных МСК в β-подобные клетки поджелудочной железы с помощью M. sativa. В целом, результаты показали, что экстракт цветков и листьев Medicago sativa имеет потенциал для индукции трансдифференциации МСК в ИПК с некоторыми характеристиками панкреатических β-подобных клеток. Таким образом, в дополнение к эктодермальным и мезодермальным линиям, МСК имеют потенциал трансдифференциации в энтодермальные линии. Поскольку масса и функция β-клеток снижаются при диабете, заместительная клеточная терапия с использованием дифференцированных in vitro стволовых клеток была бы одним из лучших подходов к лечению в регенеративной медицине. Лекарственные растения, такие как M. sativa, с их потенциалом влиять на пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток, могут быть полезны при лечении таких заболеваний, как диабет. www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2225411022000098