в Інтернеті 
Українська  English  Русский  

DOI: https://doi.org/10.31071/kit2021.17.05


Опис-посилання

ISSN 1812-7231(print), ISSN 2786-5800 (Online) Klin. inform. telemed. Volume 16, Issue 17, 2021, Pages 100-117


Автор(и)

О. М. Клімова1, 2, А. М. Коробов2, К. О. Биченко1, 2, Т. І. Кордон1, Г. С. Лобинцева2


Установа(ви)

1ДУ «Інститут загальної та невідкладної хірургії ім. В. Т. Зайцева НАМН України», Харків

2Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, Україна


Назва статті

Вплив фотоопромінювання різними довжинами хвиль на етапи запалення і стимуляція проліферації екзосомами стовбурових клітин в експерименті


Анотація (резюме)

Вступ. Формування антибіотикорезистентності потребує пошуку нових підходів до лікування хронічного запалення. Успішне застосування фотоопромінення та стовбурових клітин в медицині поки що не дає відповіді на запитання про механізми їх дії на перебіг етапів запальної реакції.

Метою роботи було дослідження показників імунорезистентності після фотоопромінення та впливу екзосом стовбурових клітин на експериментальних моделях та субстратах.

Об’єм та методи дослідження. Дослідна Модель I включала 5 груп 3-місячних щурів: 1-а — інтактні тварини, 2-а — тварини з ЛПС-індукованим запаленням, 3-я — тварини із ЛПС-індукованим запаленням, опромінені червоним світлом (λ = 660 нм), 4-а —тварини із ЛПС-індукованим запаленням, опромінені зеленим світлом (λ = 530 нм); 5-а — тварини із ЛПС-індукованим запаленням, опромінені синім світлом (λ = 470 нм). Модель II – культура лейкоцитів крові пацієнтів із хронічним запаленням. Застосовували різні компоненти поживного середовища для культивування. Культура А — середовище без мітогену, культура В — середовище з мітогеном ФГА, культура С — середовище з додаванням екзосом мезенхімальних стовбурових клітин.

В роботі використано методи світлової мікроскопії, спектрофотометрії і культивування клітин in vitro.

Результати. На першому етапі запальної реакції в групі 3 опромінення тварин червоним світлом стимулювало запалення за рахунок ендоцитозу, що характеризує здатність фагоцитів перетравлювати; активувало утворення циркулюючих імунних комплексів (ЦІК) та посилювало лімфоцитотоксичність у порівнянні з цими показниками у другій групі (ЛЦТ). У групі 4 опромінення тварин зеленим світлом сприяло збільшенню поглинальної здатності нейтрофілів, зниженню ЦІК та ЛЦТ, що характеризує завершення альтерації та стимуляцію регенеративних процесів у порівнянні з динамікою у попередніх групах. Ефекти після дії синього світла у тварин групи 5 сприяли завершенню запального процесу, що виявлялося зниженням ЛЦТ. Застосування екзосом у культурі клітин C збільшувало проліферативну активність утричі.

Висновки.Таким чином, сумісне застосування фізичного фактора — фотоопромінення з використанням різних довжин хвиль, та біологічного фактора — екзосом, що містять метаболіти стовбурових клітин, сприяло скороченню тривалості етапів запального процесу та стимуляції регенерації.


Ключові слова

фото опромінення; екзозони; стовбурові клітини; запалення; регенерація.


Список літератури

1. Архиреев С. О., Маловичко В. В., Цуканов В. Е. Новый метод в лечении длительно незаживающих, инфицированных ран с использованием среды мехенхимальных стволовых клеток. Матер. 2-го Междунар. Конгр. «Раны и раневые инфекции с конф.: «Проблемы анестезиологии и интенсивной терапии раневых инфекций». 14–14 октября 2014, Москва. сс. 52–54.

2. Барановский П. В. Рудык Б. И. Определение циркулирующих иммунных комплексов методом спектрофотометрии. Лаб. Дело, 1982, № 12, cc. 35–37.

3. Березовский В. А., Колотилов Н. Н. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. Киев, Наукова думка, 1990, 224 с.

4. Бойко В. В., Іванова Ю. В., Головіна О. А . Антибіотикорезистентність основних збудників інтраабдомінальної інфекції (огляд літератури та власні дослідження). Хірургія України, 2016, №4, cc. 108–116.

5. Бойко В. В., Иванова Ю. В., Климова Е. М., Коробов А. М. и др. Лечение ран у больных с критической ишемией нижних конечностей на фоне сахарного диабета. Харківська хірургічна школа, 2018, №1 (88), cc. 41–46.

6. Владимиров Ю. А., Потапенко А. Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М: Высшая школа, 1989, сс. 199.

7. Девятов В.А., Петров С. В. Микробное обсеменение ран и профилактика гнойных осложнений. Хирургия, 1992,№ 7-8, cc. 70–74.

8. Дейнеко А. С., Вовк В. А., Олейник В. А Применение аппара-та «Фотонная матрица Коробова «Барва-Флекс» в условиях отделения интенсивной терапии. Матер. ХХ Междунар. научно-прак. Конф. «Применение лазеров в медицине и биологии», Ялта, 8–11 октября 2003, с.20.

9. Дубовик Е. С., Коробов А. М., Наумова О. В. и др. Морфологические особенности экспериментального гнойно-некротического локализованного процесса под воздействием синего и красного светодиодного излучения. Экспериментальная медицина. Серия Медицина. Фармация, 2009, №4 (147), вып. 21. с. 128.

10. Иванова Ю. В., Мушенко Е. В., Климова Е. М., Коробов А. М. и др. Лечение ран с применением фотодинамической терапии и современных раневых покрытий. Матер. XLVII междунар. научно-практ. Конф. «Применение лазеров в биологии и медицине», Киев, 12–14 октября 2017, сс. 48–49.

11. Кармаш О. І., Люта М. Я., Єфіменко Н. В., Коробов А. М., Сибірна Н. О. Вплив низькоінтенсивного світлового випромінювання на глікемічний профіль та фізико-хімічні характеристики еритроцитів за умов цукрового діабету у щурів. Фізіол. журн., 2018, т. 64, № 6, сс. 68–76.

12. Кармаш О. І., Люта М. Я., Коробов А. М., Сибірна Н. О. Вплив фотобіомодуляційної терапії на розвиток оксидативного стресу у лейкоцитах крові щурів зі стрептозотоциніндукованим цукровим діабетом. Цитологія і генетика, 2020, т. 54, № 5, сс. 97–107.

13. Кизилова Н. Н., Коробов А. М. Клеточные и тканевые механизмы действия низкоинтенсивного оптического излучения на пациентов с синдромом диабетической стопы. Фотобиология и фотомедицина, 2019, №27, сс. 31–40.

14. Кизилова Н. Н., Коробов А. М. Механізми впливу низькоінтенсивного оптичного випромінювання на систему мікроциркуляції. Фотобіологія та фотомедицина, 2016, т. 13, №1, 2, сс. 75–95.

15. Климова Е. М., Быченко Е. А. Влияние низкоинтенсивного светового воздействия на процессы воспалительной реакции и регенерации экспериментальных животных. Modern Science, Proctice 25–26 May XVIII Scient. and pract. conf., Boston, USA, 2020, сс. 307–309.

16. Климова Е. М., Коробов А. М., Иванова Ю. В. и др. Изменение иммунореактивности у пациентов с гнойно-септическими ранами нижних конечностей на фоне сахарного диабета ІІ типа после светового воздействия. Фотобиология и фотомедицина, 2017, №1, 2, сс. 64–72.

17. Климова Е. М., Коробов А. М., Лавинская Е. В., Дроздова Л. А., Иванова Ю.В., Быченко Е.А. Активация регенеративных процессов и нормализация иммунорезистентности у больных с трофическими язвами после сочетанного влияния светового воздействия и тромбоцитарного фактора роста. Материалы XLVII междун. научно-практ. Конф. «Применение лазеров в биологии и медицине», Киев, 12–14 октября 2017, сс. 41–42.

18. Ковальчук Л. В. Иммунология. Практикум: Учебное пособие. ГЭОТАР-Медиа, 2015, 194 с.

19. Кокодий Н. Г., Коробов А. М., Ши Х., Посохов Н. Ф., Шульга С. Н., Тиманюк, В. А. Тепловые процессы при локальном лазерном нагреве биологической ткани. Фотобиол. и фотомед., 2019, т. 27, сс. 49–57.

20. Коробов А. М. Новая техника для новейших технологий светотерапии. Материалы ХХ междунар научно-практ. Конфер. «Применение лазеров в медицине и биологии», 8–11 октября 2003, Ялта. cc. 114–117.

21. Коробов А. М. О Фотолюминесценции биологических объектов под действием низкоинтенсивного электромагнитного излучения видимого диапазона спектра Материалы Междунар. научно-практ. Конф. «Применение лазеров в медицине и биологии», 28–31 мая 2014, Харьков, сс. 8–11.

22. Меньшикова В. В. Лабораторные методы исследования в клинике. М., «Медицина», 1988, 365 с.

23. Люта М. Я., Єфіменко Н. В., Кармаш О. І., Коробов А. М., Сибірна Н. О. Біологічний ефект дії низькоінтенсивного червоного випромінювання за умов експериментального цукрового діабету. Матеріали 47 науково-практичної конференції «Лазери в медицині і біології». с. 88.

24. Бойко В. В., Клімова О. М., Вотякова І. А., Іванов В. М., Дроздова Л. А. Патент №37684 Спосіб лікування цукрового діабету І та ІІ типів за допомогою клітинних трансплантатів різного походження. Патент № 37684, Опубл. 10.12.2008, Бюл. №23.

25. Сибірна Н. О., Люта М. Я., Климишин Н. І. Молекулярні механізми депонування оксиду азоту в еритроцитах. Biol. Stud., 2010, vol. 4., no. 1, pp. 143–160.

26. Тондий Л. Д. О развитии свето-лазеролечения на Слобожанщине. Фотобиология и фотомедицина. 1998, №1, cc. 126–130.

27. Третьяк С. И. Микробный пейзаж раневых дефектов у пациентов с хирургическими инфекциями кожи и мягких тканей. Междунар. научно-практ. журнал «Хирургия. Восточная Европа», 2012, № 3(03), cc. 275–277.

28. Хворостов Е. Д., Морозов С. А., Герасимов Г. Н., Дериколенко В. В. Опыт применения фототерапии в лечении трофических язв нижних конечностей на фоне хронической венозной недостаточности. Матеріали XLVІІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Застосування лазерів у медицині та біології (24–25 травня 2018 року), Харків, 2018, cc. 68–69.

29. Хворостов Е. Д., Морозов С. А., Дериколенко В. В. Применение фотодинамической терапии в лечении трофических язв нижних конечностей венозного ґенеза. Харківська хірургічна школа, 2019, №1, cc. 204–206.

30. Чернушенко Е. Ф., Когосова Л. С. Иммунологические исследования в клинике. Киев, Здоров’я, 1978. 159 с.

31. Чур Н. Н., Гришин И. Н., Чур С. Н. Современный взгляд на лечение трофических язв нижних конечностей венозного генеза. Новости хирургии, 2008, т. 16, № 2, сс. 139–148.

32. Экспериментальные методы химической кинетики: Учебное пособие. Под ред. Н. М. Эмануэля и М. Г. Кузьмина. М., Изд-во МГУ., 1985, 113 с.

33. Al-Watban F. A. H. Laser therapy converts diabetic wound healing to normal healing. Photomedicine and Laser Surgery, 2009, vol. 27, no. 1, pp. 127–135.

34. Andaloussi S., Mager I., Breakefield X. O., Wood M. J. A. Extracellular vesicles: Biology and emerging therapeutic opportunities. Nat. Rev. Drug Discov., 2013, vol. 12, pp 347–357.

35. Ankri R., Lubart R., Taitelbaum H. Estimation of the optimal wavelengths for laser-induced wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 2010, vol. 42, no. 8, pp. 760–764.

36. Askenase M. H., Sansing L. H. Stages of the inflammatory response in pathology and tissue repair after intracerebral hemorrhage. Semin Neurol., 2016, vol. 36(3), pp. 288–297.

37. Buscone S., Mardaryev A., Raafs B., Bikker J. W. et al. A New Path in Defining Light Parameters for Hair Growth: Discovery and Modulation of Photoreceptors in Human Hair Follicle. Lasers Surg. Med., 2017, vol. 49, pp. 705–718.

38. Buscone S., Mardaryev A. N., Westgate G. E., Uzunbajakava N. E., Botchkareva N. V. Cryptochrome 1 Is Modulated by Blue Light in Human Keratinocytes and Exerts Positive Impact on Human Hair Growth. Exp. Dermatol., 2021, vol. 30, pp. 271–277.

39. Calles C., Schneider M., Macaluso F., et al., Infrared A. Radiationinfl uences the skin firoblast transcriptome: mechanisms and consequences. J. Invest. Dermatol., 2010, vol. 130, pp. 1524–1536.

40. Calles C., Sowa P., Rutkowska-Talipska J.et al. Optical Radiation in Modern Medicine. Adv.//Dermatol. Allergol., 2013, vol. 4, pp. 246–251.

41. Catao M. H., Costa R. O., Nonaka C. F., Junior R. L., Costa I. R., Green L. E. D. light has anti-inflammatory effects on burns in rats. Burns, 2016, vol. 42(2), pp. 392–396.

42. Chang C., Guo Z., Shen N. et al. Dynamics of inflammation resolution and symptom recovery during AECOPD treatment. Sci Rep, 2014, vol. 1;4: 5516. doi:10.1038/srep05516.

43. Chen A. C., Arany P. R., Huang Y. et al. Low-Level laser therapy activates NF-kB via generation of reactive oxygen species in mouse embryonic fibroblasts. PLoS ONE, 2011, vol. 6, no. 7, pp. 256-261.

44. Conlan M. J. Biostimulation of wound healing by low-energy laser irradiation: a review. J Clin. Periodontology, 1996, vol. 23, no. 5, pp. 492-496.

45. Conlan M. J., Rapley J. W., Cobb C. M. Biostimulation of wound healing by low-energy laser irradiation. A review. J. Clin. Periodontol., 1996, vol. 23, pp. 497-501.

46. Costa R. Effects of red laser, infrared, photodynamic therapy, and green LED on the healing process of third-degree burns: clinical and histological study in rats. Lasers Med Sci., 2015, vol. 30, no. 1, pp. 421-428.

47. Cronkite D. A., Strutt T. M. The Regulation of Inflammation by Innate and Adaptive Lymphocytes. J. Immunol. Res., 2018, doi:10.1155/2018/1467538

48. Delcour A.H. Outer membrane permeability and antibiotic resistance. Biochim Biophys Acta., 2009, vol. 1794(5), pp. 808-816. doi:10.1016/j.bbapap.2008.11.005

49 Duteil L., Cardot-Leccia N., Queille-Roussel C. et al. Differences in visible light-induced pigmentation according to wavelengths: a clinical and histological study in comparison with uvb exposure. Pigment. Cell Melanoma Res., 2014, v. 27, pp. 822-826.

50.Ennis W. J., Sui A., Bartholomew A. Stem cells and healing: impact on inflammation. Adv Wound Care, 2013, no. 2, pp. 369-378.

51 Enoch S., Price P. E. Cellular, molecular and biochemical differences in the pathophysiology of healing between acute wounds, chronic wounds and wounds in the aged. World Wide Wounds. 2004, 17 p.

52 Esmaeelinejad M., Bayat M., Darbandi H., Bayat M., and Mosaffa N. The effects of low-level laser irradiation on cellular viability and proliferation of human skin fibroblasts cultured in high glucose mediums. Lasers Med Sci, 2014, vol. 29, no. 1, pp. 121-129. doi:10.1007/s10103-013-1289-2

53 Fischer M. R., Abel M., Kostka S. L., Rudolph B., Becker D., Von Stebut E. Blue Light irradiation suppresses dendritic cells activationin vitro. Exp. Dermatol., 2013, vol. 22, pp. 558-560.

54. Freitas L. F., Hamblin M. R. Proposed Mechanisms of Photo-biomodulation or Low-Level Light Therapy. IEEE J Sel Top Quantum Electron., 2016, vol. 22, no. 3. 7000417. doi:10.1109/JSTQE.2016.2561201

55. Fuchs T. A., Brill A., Wagner D. D. Neutrophil extracellular trap (NET) impact on deep vein thrombosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 2012, vol. 32, no. 8, pp. 1777-1783.

56. Garza Z. C. F., Born M., Hilbers P. A. J., et al. Visible Blue Light Therapy: Molecular Mechanisms and Therapeutic Opportunities. Curr. Med. Chem., 2019, vol. 25. pp. 5564-5577.

57. Hakki S. S. Bozkurt S. B. Effects of different setting of diode laser on the mRNA expression of growth factors and type I collagen of human gingival fibroblasts. Lasers in Medical, 2012, vol. 27, no. 2, pp. 325-331.

58. Houreld N. N., Abrahamse H. Effectiveness of helium-neon laser irradiation on viability and cytotoxicity of diabetic-wounded fibroblast cells. Photomed. and Laser Surg., 2007 vol. 25, no. 6, pp. 474-481.

59. Karmash O. I., Liuta M. Ya., Korobov A. M. & Sybirna N. O. Effect of Photomodulation Therapy on Development of Oxidative Stress in Blood Leukocytes of Rats with Streptozocin-Induced Diabetes Mellitus. Cytol Genet., 2020 vol. 54, no. 5. pp. 456-464.

60. Karu T. Low power laser therapy, biomedical photonics handbook. CRC Press, LLC, 2003, Chapter 48, pp. 1-20.

61. Kim H. J., Choi M. S., Bae I. H., et al. Short wavelength visible light suppresses innate immunityrelated responses by modulating protein S-nitrosylation in keratinocytes. J. Investig. Dermatol., 2016, vol. 136 pp. 727-731.

62. Kizilova N., Korobov A. On biomedical engineering techniques for efficient phototherapy. Int. J. Biosen. Bioelectron., 2018, vol. 4, no. 6, pp. 289-295.

63. Landen N. X., Li, D., Stahle, M. Transition from inflammation to proliferation: a critical step during wound healing. Cell. Mol. Life Sci., 2016, vol. 73 pp. 3861-3885.

64. Li J. Yu., Zhang K., Xu D., Zhou W. T., et al. Mitochondrial Fission Is Required for Blue Light-Induced. Apoptosis and Mitophagy in Retinal Neuronal, R28 Cells. Front. Mol. Neurosci. 2018 vol. 27, pp. 432–446.

65. Liebmann J., Born M., Kolb-Bachofen V. Blue-Light Irradiation Regulates Proliferation and Differentiation in Human Skin Cells. J. Investig. Dermatol., 2010 vol. 130, pp. 259–269.

66. Maclean M., McKenzie K., Anderson J., et al. 405 Nm Light Technology for the Inactivation of Pathogens and Its Potential Role for Environmental Disinfection and Infection Control. J. Hosp. Infect., 2014, vol. 88, pp. 1–11.

67. Marques M. M., Pereira A. N., Fujihara N. A., Nogueira F. N., Eduardo C. P. Effect of low-power laser irradiation on protein synthesis and ultrastructure of human gingival fibroblasts. Lasers in Surgery and Medicine, 2004, vol. 34 no. 3, pp. 260–265.

68. Medrado A. R., Pugliese L. S., Reis S. R., Andrade Z. A. Influence of low level laser therapy on wound healing and its biological action upon myofibroblasts. Lasers Surg Med., 2003, vol. 32 pp. 239–244.

69. Monfrecola G., Lembo S., Cantelli M., Ciaglia E., et al. The Effect of visible blue light on the differentiation of dendritic cells in vitro. Biochimie, 2014 vol. 101, pp. 252–255.

70. Mostafa J, Ali Y, Zohre R, Samaneh R. Electromagnetic Fields and Ultrasound Waves in Wound Treatment: A Comparative Review of Therapeutic Outcomes. Biosci, Biotech Res., Asia, 2015, vol. 12, pp. 185–195.

71. Motwani M. P., Newson J., Kwong S., et al. Prolonged immune alteration following resolution of acute inflammation in humans. PLoS One, 2017, vol.12, no. 10, pp. 264-286.

72. Nesi-Reis V., Lera-Nonose D.S., Oyama J., et al. Contribution of photodynamic therapy in wound healing: A systematic review. Photodiagn. Photodyn. Ther. 2018, vol. 21, pp. 294–305.

73. Nunan R., Harding K. G., Martin P. Clinical challenges of chronic wounds: searching for an optimal animal model to recapitulate their complexity. Dis. Model Mech., 2014, vol. 7, pp. 1205–1213.

74. Oplander C., Deck A., Volkmar C. M., Kirsch M., et al. Mechanism and biological relevance of blue-light (420–453 nm)-induced nonenzymatic nitric oxide generation from photolabile nitric oxide derivates in human skin in vitro and in vivo. Free Radic. Biol. Med., 2013, vol. 65, pp. 1363–1377.

75. Optimal Care of Chronic, Non-Healing, Lower Extremity Wounds. A Review of Clinical Evidence and Guidelines. Ottawa O. N. Canadian Agency for Drugs and Technol. in Health, 2013.

76. Pereira N., Eduardo C. De Paula, Matson E., Marques M. M., Effect of low-power laser irradiation on cell growth and procollagen synthesis of cultured fibroblasts. Lasers in Surgery and Medicine, 2002, vol. 31, no. 4, pp. 263–267.

77. Raghuram A. C., Yu R. P., Lo A. Y., Sung C. J., et al. Role of stem cell therapies in treating chronic wounds: A systematic review. World J Stem Cells., 2020, vol. 26, no.12, pp. 659–675.

78. Richmond N. A, Maderal A. D., Vivas A. C. Evidence-based management of common chronic lower extremity ulcers. Dermatol. Ther., 2013, vol. 26, pp. 187–196.

79. Serrage H., Heiskanen V., Palin W. M., et al. Under the Spotlight: Mechanisms of Photobiomodulation Concentrating on Blue and Green Light. Photochem. Photobiol. Sci., 2019, vol. 18, pp. 1877–1909.

80. Schneider L. A., Hinrichs R., Scharffetter-Kochanek K. Phototherapy and Photochemotherapy. Clin. Dermatol., 2008, vol. 26, pp. 464–476.

81. Schwartz-Filho H. O., Reimer A. C., Marcantonio C., et al. Effects of low-level laser therapy (685 nm) at different doses in osteogenic cell cultures. Lasers in Medical Science., 2011, vol. 26, no. 4, pp. 539–543.

82. Schultz G. S., Bryant R. A. Molecular Regulation of Wound Healing. Acute and Chronic Wounds: Nursing Management, 2nd ed., pp. 413–429.

83. Stein A., Benayahu D., Maltz L., Oron U. Low-level laser irradiation promotes proliferation and differentiation of human osteoblasts in vitro. Photomed. Laser Surg., 2005, vol. 23, no. 2, pp. 161–166.

84. Shin L., Peterson D. A. Human mesenchymal stem cell grafts enhance normal and impaired wound healing by recruiting existing endogenous tissue stem/progenitor cells. Stem Cells Transl. Med., 2013, no. 2, pp. 33–42.

85. Trotter L. A., Patel D., Dubin S., et al. Violet/Blue Light activates Nrf2 signaling and modulates the Inflammat response of THP-1 monocytes. Photochem. Photobiol. Sci., 2017, vol. 16, pp. 883–889.

86. Yang M. Y., Chang C. J., Chen L. Y. Blue Light Induced Reactive Oxygen Species from Flavin Mononucleotide and Flavin Adenine Dinucleotide on Lethality of HeLa Cells. J. Photochem. Photobiol. B Biol., 2017, vol. 173, pp. 325–332.

87. Yang P. M., Cheng K. C., Huang J. Y., et al. Sulforaphane inhibits blue light-induced inflammation and apoptosis by upregulating the SIRT1/PGC-1α/Nrf2 pathway and autophagy in retinal pigment epithelial cells. Toxicol. Appl. Pharmacol., 2021, vol. 421, pp. 215–226.

88. Yoshino F., Yoshida A. Effects of blue-light irradiation during dental treatment Japan. Dental Sci. Rev., 2018, vol. 54, pp. 160-168.

89. Yuda E., Yoshida Y., Ueda N. Difference in autonomic nervous effect of blue light depending on the angle of incidence on the eye. BMC Res Note., 2020, vol. 13, pp. 141-146.


Повнотекстова версія http://kit-journal.com.ua/uk/viewer_uk.html?doc/2021_17/005.pdf