RU2376997C2 - Application of carbon oxide for improvement of tissue and organ transplantation issue and apoptosis suppression - Google Patents

Application of carbon oxide for improvement of tissue and organ transplantation issue and apoptosis suppression Download PDF

Info

Publication number
RU2376997C2
RU2376997C2 RU2004101410/15A RU2004101410A RU2376997C2 RU 2376997 C2 RU2376997 C2 RU 2376997C2 RU 2004101410/15 A RU2004101410/15 A RU 2004101410/15A RU 2004101410 A RU2004101410 A RU 2004101410A RU 2376997 C2 RU2376997 C2 RU 2376997C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon monoxide
cell
donor
organ
transplantation
Prior art date
Application number
RU2004101410/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004101410A (en
Inventor
Фритц Х. БАХ (US)
Фритц Х. Бах
Эдда М. ТОБИАШ (DE)
Эдда М. ТОБИАШ
Мигель К. СОАРЕЗ (PT)
Мигель К. СОАРЕЗ
Лео Э. ОТТЕРБАЙН (US)
Лео Э. ОТТЕРБАЙН
Джинн ГОУС (US)
Джинн ГОУС
Original Assignee
Бет Изрейэл Диконисс Медикал Сентер, Инк.
Йейл Юниверсити
Икариа Холдингз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бет Изрейэл Диконисс Медикал Сентер, Инк., Йейл Юниверсити, Икариа Холдингз, Инк. filed Critical Бет Изрейэл Диконисс Медикал Сентер, Инк.
Publication of RU2004101410A publication Critical patent/RU2004101410A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2376997C2 publication Critical patent/RU2376997C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: present invention concerns methods of transplantation of organs, tissues and individual cells, as well as to methods of cell maintenance in vitro and increase of survival rate and/or post-transplantation functionality of donor body, tissue or cell. Specified methods involve introduction carbon oxide in effective amount sufficient to increase survival rate and/or functionality of cell.
EFFECT: there is presented method for application carbon oxide to maintain animal cell prior to transplantation and to treat or prevent rejection of the transplanted organ or tissue.
69 cl, 3 ex, 4 tbl, 12 dwg

Description

Заявлено в качестве исследования, получившего финансовую поддержку федеральных властейDeclared as a study that received financial support from federal authorities

Настоящее изобретение осуществлено в Национальном Институте Здоровья при Правительственной поддержке, Грант № HL586688. Указанное Правительство обладает определенными правами на данное изобретение.The present invention was carried out at the National Institute of Health with Government support, Grant No. HL586688. The specified Government has certain rights to this invention.

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области повышения клеточной жизнеспособности.The present invention relates to the field of enhancing cell viability.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Газ окись углерода (СО) в высоких концентрациях обладает губительным действием. Вместе с тем, в настоящее время он известен в качестве важной сигнальной молекулы (Verma et al., Science 259:381-384, 1993). Предполагается также, что окись углерода действует в головном мозге в качестве молекулы-посредника (там же) и в качестве нейроэндокринного модулятора в гипоталамусе (Pozzoli et al., Endocrinology 735:2314-2317, 1994). Подобно окиси азота (NO), окись углерода является релаксантом гладких мышц (Utz et al., Biochem. Pharmacol. 47:195-201, 1991; Christodoulides et al., Circulation 97:2306-9, 1995) и подавляет агрегацию тромбоцитов (Mansouri et al., Tromb. Haemost. 48:286-8, 1982). Ингаляция малым количеством СО оказывает противовоспалительное действие, как показано на некоторых животных моделях.Gas carbon monoxide (CO) in high concentrations has a destructive effect. However, it is currently known as an important signaling molecule (Verma et al., Science 259: 381-384, 1993). It is also believed that carbon monoxide acts in the brain as an intermediary molecule (ibid.) And as a neuroendocrine modulator in the hypothalamus (Pozzoli et al., Endocrinology 735: 2314-2317, 1994). Like nitric oxide (NO), carbon monoxide is a smooth muscle relaxant (Utz et al., Biochem. Pharmacol. 47: 195-201, 1991; Christodoulides et al., Circulation 97: 2306-9, 1995) and inhibits platelet aggregation ( Mansouri et al., Tromb. Haemost. 48: 286-8, 1982). Inhalation with a small amount of CO has an anti-inflammatory effect, as shown in some animal models.

Трансплантация клеток-островков стимулирует эффективное лечение диабета I типа (Lacy et al., Annu. Rev. Immunol. 2:183-98; Weir et al., J. Am. Optom. Assoc. 69:727-32, 2000; Berney et al., Langenbechs Arch. Surg. 385:378-8, 2000; Shapiro et al., N. Engl. J. Med. 343:230-8, 2000). Но осуществить способы клинической трансплантации островков по ряду причин трудно. Одной из таких причин является первичная нефункциональность (PNF) данного трансплантата. Другая причина заключается в том, что для успешного лечения диабета требуется большое количество донорских островков (Shapiro et al., N. Engl. J. Med. 343:230-8, 2000). Обе ситуации отражают одну и ту же патофизиологию: в основном потеря клеток в трансплантате происходит в первые недели после трансплантации. После трансплантации островки подвергаются воздействию различных стрессовых факторов, таких, например, как гипоксия перед вторичной васкуляризацией (Carlsson et al., Diabetes 47:1027-32, 1998), и подвергаются воздействию предвоспалительных цитокинов, а также свободных радикалов, высвобождаемых из макрофагов в микроокружение трансплантата (Rabinovitch et al., Diabetes 48:1223-9, 1999; Kaufman et al., J. Exp. Med. 772:291-302, 1990; Corbett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:1731-5, 1993) и из макрофагов резидентных островков (Mandrup-Poulsen et al., J. Immunol. 739:4077-82, 1987; Arnush et al., J. Clin. Invest. 702:516-26, 1998). Токсические эффекты иммунодепрессивных лекарственных средств, и, кроме того, отторжение (Weir et al., Diabetes 46:1247-56, 1997) также содействуют потере клеток-островков. Существование PNF после экспериментальной трансплантации сингенных островков (Nagata et al., Transplant Proc. 22:855-6, 1990; Arita et al., Transplantation 65:1429-33, 1998) свидетельствует о том, что неспецифическое воспаление играет главную роль в данном сценарии.Islet cell transplantation stimulates the effective treatment of type I diabetes (Lacy et al., Annu. Rev. Immunol. 2: 183-98; Weir et al., J. Am. Optom. Assoc. 69: 727-32, 2000; Berney et al., Langenbechs Arch. Surg. 385: 378-8, 2000; Shapiro et al., N. Engl. J. Med. 343: 230-8, 2000). But to implement methods of clinical transplantation of islets for a number of reasons is difficult. One such reason is the primary nonfunctionality (PNF) of this transplant. Another reason is that a large number of donor islets are required for the successful treatment of diabetes (Shapiro et al., N. Engl. J. Med. 343: 230-8, 2000). Both situations reflect the same pathophysiology: mainly the loss of cells in the transplant occurs in the first weeks after transplantation. After transplantation, the islets are exposed to various stress factors, such as hypoxia before secondary vascularization (Carlsson et al., Diabetes 47: 1027-32, 1998), and are exposed to pre-inflammatory cytokines, as well as free radicals released from macrophages into the microenvironment transplant (Rabinovitch et al., Diabetes 48: 1223-9, 1999; Kaufman et al., J. Exp. Med. 772: 291-302, 1990; Corbett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 : 1731-5, 1993) and from macrophages of resident islets (Mandrup-Poulsen et al., J. Immunol. 739: 4077-82, 1987; Arnush et al., J. Clin. Invest. 702: 516-26, 1998 ) The toxic effects of immunosuppressive drugs, and in addition rejection (Weir et al., Diabetes 46: 1247-56, 1997) also contribute to the loss of islet cells. The existence of PNF after experimental transplantation of syngenic islets (Nagata et al., Transplant Proc. 22: 855-6, 1990; Arita et al., Transplantation 65: 1429-33, 1998) suggests that non-specific inflammation plays a major role in this. scripts.

Считается, что жизнеспособность трансплантируемого органа связана, главным образом, с успешной иммуносупрессией в виде блокирования иммунного ответа, который ведет к отторжению трансплантата. Однако ранее было показано, что трансплантируемые органы могут сами защищать себя от васкулярного повреждения, приводящего к отторжению в результате экспрессии "протективных генов" (см., например, Bach et al., Nature Med. 3:196-202 (1997); и Soares et al., Nature Med. 4:1073-1077, 1998). Один из таких генов, ген гемоксигеназы-1 (HO-1), катаболизирует гем на биливердин, свободное железо и СО (Tenhunen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 61:748-755, 1968).It is believed that the viability of the transplanted organ is mainly associated with successful immunosuppression in the form of blocking the immune response, which leads to transplant rejection. However, it has been previously shown that transplanted organs themselves can protect themselves from vascular damage leading to rejection as a result of the expression of “protective genes” (see, for example, Bach et al., Nature Med. 3: 196-202 (1997); and Soares et al., Nature Med. 4: 1073-1077, 1998). One such gene, the hemoxygenase-1 (HO-1) gene, catabolizes heme to biliverdin, free iron, and CO (Tenhunen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 61: 748-755, 1968).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE BACKGROUND OF THE INVENTION

Настоящее изобретение основано отчасти на том наблюдении, что СО способствует выживаемости и/или функциональности органа, ткани и индивидуальных клеточных трансплантатов.The present invention is based in part on the observation that CO promotes the survival and / or functionality of an organ, tissue, and individual cell transplants.

В соответствии с этим, первой целью настоящего изобретения является создание способа введения донору трансплантата фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, получение органа, ткани или клеток у этого донора и трансплантацию указанного органа, ткани или клеток реципиенту, причем количество окиси углерода, вводимой донору, является достаточным для повышения жизнеспособности или функции данного органа, ткани или клеток после их трансплантации реципиенту.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a method for administering to a transplant donor a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide, obtaining an organ, tissue or cells from this donor, and transplanting said organ, tissue or cells to a recipient, wherein the amount of carbon monoxide administered to the donor is sufficient to enhance the viability or function of a given organ, tissue or cells after transplantation to a recipient.

Указанную фармацевтическую композицию можно вводить живому донору, донору, мозг которого утратил биологическую активность, или же донору перед или после утраты мозгом биологической активности.Said pharmaceutical composition may be administered to a living donor, a donor whose brain has lost biological activity, or to a donor before or after the brain has lost biological activity.

Необязательно орган донора можно in situ и/или ex vivo обработать фармацевтической композицией, содержащей окись углерода.Optionally, a donor organ may be treated in situ and / or ex vivo with a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide.

Способ может также включать или альтернативно включать в себя стадию введения реципиенту второй фармацевтической композиции, которая содержит окись углерода, до и/или во время и/или после стадии трансплантации органа или ткани реципиенту.The method may also include or alternatively include the step of administering to the recipient a second pharmaceutical composition that contains carbon monoxide, before and / or during and / or after the organ or tissue transplantation step to the recipient.

В данном или в любом из описанных здесь способов, орган или ткань могут представлять собой любой орган или ткань, которые можно трансплантировать, например, печень, почку, сердце, поджелудочную железу, легкое, тонкую кишку и/или кожу, а используемый донор может по видовой принадлежности отличаться от реципиента, либо донор и реципиент могут относиться к одному и тому же виду. Донор и реципиент могут относиться либо к животным, не являющимся человеком, либо являться человеком. Альтернативно, донор может относиться к животным, которые не принадлежат человеческому роду, таким как свинья, а реципиент может быть человеком.In this or any of the methods described herein, an organ or tissue can be any organ or tissue that can be transplanted, for example, a liver, kidney, heart, pancreas, lung, small intestine, and / or skin, and the donor used can the species is different from the recipient, or the donor and recipient may be of the same species. The donor and recipient may relate to either non-human animals or be human. Alternatively, the donor may refer to animals that do not belong to the human race, such as a pig, and the recipient may be a human.

В другом аспекте настоящее изобретение заключается в создании способа трансплантации органа, ткани или клеток, который подразумевает получение от донора органа, ткани или клеток, введение ex vivo или in situ в орган, ткань или клетки фармацевтической композиции, которая содержит окись углерода, и трансплантацию обработанных органа, ткани, или клеток реципиенту, причем количество окиси углерода является достаточным для повышения жизнеспособности или функции этих органа, ткани или клеток у реципиента. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения данную фармацевтическую композицию вводят путем перфузии органа или ткани in situ, пока этот орган или эта ткань находятся у донора.In another aspect, the present invention provides a method for transplanting an organ, tissue or cell, which involves receiving an organ, tissue or cell from a donor, introducing ex vivo or in situ into an organ, tissue or cell a pharmaceutical composition that contains carbon monoxide, and transplanting the treated an organ, tissue, or cell to the recipient, the amount of carbon monoxide being sufficient to increase the viability or function of the organ, tissue, or cells in the recipient. In one embodiment of the present invention, the pharmaceutical composition is administered by perfusion of an organ or tissue in situ while the organ or tissue is held by a donor.

Факультативно, данный способ может включать в себя стадию введения реципиенту второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, перед и/или во время и/или после трансплантации данного органа или ткани реципиенту.Optionally, the method may include the step of administering to the recipient a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide before and / or during and / or after transplantation of the organ or tissue to the recipient.

Еще один аспект настоящего изобретения связан с созданием способа трансплантации органа, ткани или клеток, который включает в себя стадии получения органа, ткани или клеток донора, трансплантацию полученного органа, ткани или клеток реципиенту, и перед и/или во время и/или же после стадии трансплантации указанного органа, ткани или клеток реципиенту, введение этому же реципиенту количества фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, достаточного для повышения выживаемости и/или функциональности трансплантируемого органа, ткани или клеток у реципиента.Another aspect of the present invention relates to the creation of a method for transplanting an organ, tissue or cells, which includes the steps of obtaining an organ, tissue or donor cells, transplanting the resulting organ, tissue or cells to a recipient, and before and / or during and / or after stage of transplantation of the specified organ, tissue or cells to the recipient, the introduction of the same recipient the amount of the pharmaceutical composition containing carbon monoxide sufficient to increase the survival and / or functionality of the transplanted organ, t cani or cells in the recipient.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения фармацевтическую композицию можно вводить реципиенту в интервале от 0 до 20 дней, например, в 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, или 20-й день, после того, как указанному реципиенту трансплантировали указанный орган. В другом варианте осуществления настоящего изобретения фармацевтическую композицию вводят реципиенту по меньшей мере единовременно, например, несколько раз или непрерывно, начиная с 21-го дня после стадии трансплантации органа или ткани реципиенту до тех пор, пока будет обеспечена выживаемость трансплантата. Фармацевтическую композицию можно вводить реципиенту для выяснения того, подвергается ли трансплантированный орган или ткань отторжению или же трансплантат близок к отторжению, например, хроническому отторжению или острому отторжению.In one of the embodiments of the present invention, the pharmaceutical composition can be administered to the recipient in the range from 0 to 20 days, for example, on 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, or the 20th day, after as indicated to the recipient, the indicated organ was transplanted. In another embodiment of the present invention, the pharmaceutical composition is administered to the recipient at least once, for example, several times or continuously, starting from the 21st day after the organ or tissue transplantation stage to the recipient until the transplant survives. The pharmaceutical composition can be administered to the recipient to determine whether the transplanted organ or tissue is rejected or the graft is close to rejection, for example, chronic rejection or acute rejection.

Факультативно, способ согласно изобретению может дополнительно включать в себя стадию введения донору второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, перед получением органа, ткани или клеток этого донора. Вторую фармацевтическую композицию можно вводить живому донору или донору, мозг которого утратил биологическую активность.Optionally, the method according to the invention may further include the step of administering to the donor a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide before receiving the organ, tissue or cells of that donor. The second pharmaceutical composition can be administered to a living donor or a donor whose brain has lost biological activity.

Способ согласно изобретению может включать в себя стадию введения в орган донора in situ и/или ex vivo второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода.The method according to the invention may include the step of introducing into the organ of the donor in situ and / or ex vivo a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide.

В другом аспекте настоящее изобретение связано с созданием способа повышения жизнеспособности и/или функционирования донорского органа, ткани или клетки, который включает в себя получение органа, ткани или клетки от донора, находящегося в маргинальном состоянии, и экспонирование полученного органа, ткани или клетки с количеством, содержащей окись углерода фармацевтической композиции, достаточным для повышения жизнеспособности и/или функционирования полученного донорского органа, ткани или клетки.In another aspect, the present invention relates to a method for increasing the viability and / or functioning of a donor organ, tissue or cell, which includes receiving an organ, tissue or cell from a donor in a marginal state, and exposing the resulting organ, tissue or cell with an amount containing carbon monoxide of the pharmaceutical composition sufficient to increase the viability and / or functioning of the resulting donor organ, tissue or cell.

В другом аспекте настоящее изобретение связано со способом поддержания животной клетки in vitro, который включает в себя обеспечение сосуда, содержащего герметизированный газ, который содержит газ окись углерода, получение выделенной клетки in vitro, где клетка представляет собой первичную клетку или стволовую клетку, высвобождение сжатого газа из указанного сосуда для образования атмосферы, которая включает в себя газ окись углерода, и поддержание указанной животной клетки in vitro в присутствии атмосферы, которая включает в себя газ окись углерода.In another aspect, the present invention relates to a method for maintaining an animal cell in vitro, which comprises providing a vessel containing a pressurized gas that contains carbon monoxide gas, producing an isolated in vitro cell, wherein the cell is a primary cell or stem cell, releasing compressed gas from said vessel for forming an atmosphere that includes carbon monoxide gas, and maintaining said animal cell in vitro in the presence of an atmosphere that includes carbon monoxide gas ode.

При необходимости клетку можно затем трансплантировать реципиенту. Клетка может быть получена у донора, который не является реципиентом, либо ее можно получить у указанного реципиента. Кроме того, композицию окиси углерода можно вводить реципиенту перед и/или во время, и/или после стадии трансплантации. Такая композиция обычно представлена в виде вдыхаемого газа.If necessary, the cell can then be transplanted to the recipient. A cell can be obtained from a donor that is not a recipient, or it can be obtained from a specified recipient. In addition, the carbon monoxide composition can be administered to the recipient before and / or during and / or after the transplantation step. Such a composition is typically presented as respirable gas.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанную животную клетку получают у донора способом, который включает в себя введение донору композиции, содержащей окись углерода, и получение клетки из ткани этого донора.In another embodiment of the present invention, said animal cell is obtained from a donor by a method that includes administering to the donor a composition comprising carbon monoxide and obtaining a cell from the tissue of this donor.

В настоящем изобретении создан также способ поддержания in vitro животной клетки, который включает в себя создание культуральной среды, содержащей эффективное количество окиси углерода, например, по меньшей мере 0,0001 г СО/100 г среды, и поддержание выделенной клетки в среде. Эта среда может содержать, например, по меньшей мере 0,0002, 0,0004, 0,0006, 0,0008, 0,0010, 0,0013, 0,0014, 0,0015, 0,0016, 0,0018, 0,0020, 0,0021, 0,0022, 0,0024, 0,0026, 0,0028, 0,0030, 0,0032, 0,0035, 0,0037, 0,0040, 0,0042, или 0,0044 г СО/100 г среды.The present invention also provides a method for maintaining an in vitro animal cell, which comprises creating a culture medium containing an effective amount of carbon monoxide, for example at least 0.0001 g CO / 100 g medium, and maintaining the isolated cell in the medium. This medium may contain, for example, at least 0.0002, 0.0004, 0.0006, 0.0008, 0.0010, 0.0013, 0.0014, 0.0015, 0.0016, 0.0018, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0024, 0.0026, 0.0028, 0.0030, 0.0032, 0.0035, 0.0037, 0.0040, 0.0042, or 0 , 0044 g CO / 100 g medium.

Кроме того, в настоящем изобретении создан способ повышения выживаемости животной клетки после изъятия ее у донора, который включает в себя введение живому донору или донору после смерти его мозга, фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, и получение выделенной у донора клетки. Фармацевтическая композиция может быть представлена, например, в виде герметизированного газа, пригодного для вдыхания донором.In addition, the present invention provides a method for increasing the survival of an animal cell after removing it from a donor, which includes administering to a living donor or donor after the death of his brain, a pharmaceutical composition containing carbon monoxide, and obtaining a cell isolated from the donor. The pharmaceutical composition may be presented, for example, in the form of a sealed gas suitable for inhalation by a donor.

Способ может дополнительно включать в себя стадию поддержания in vitro указанной клетки в присутствии второй композиции, содержащей окись углерода.The method may further include the step of maintaining in vitro said cell in the presence of a second composition comprising carbon monoxide.

Вместе с тем, клетка in vitro может быть помещена в жидкую среду. В таком случае стадию экспонирования этой клетки со второй композицией, содержащей окись углерода, можно осуществить путем обеспечения источника герметизированного газа окиси углерода и контактирования жидкой среды с газом окисью углерода, высвобождаемого из этого источника. Сама жидкая среда может быть также получена в виде композиции окиси углерода, т.е. растворенной в ней окиси углерода.However, an in vitro cell can be placed in a liquid medium. In this case, the step of exposing this cell to a second composition containing carbon monoxide can be accomplished by providing a source of pressurized carbon monoxide gas and contacting the liquid medium with carbon monoxide gas released from this source. The liquid medium itself can also be obtained as a carbon monoxide composition, i.e. dissolved in it carbon monoxide.

Далее, в настоящем изобретении создан способ трансплантирования животной клетки, который включает в себя стадии введения живому донору или донору после смерти мозга, фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, получения выделенной у донора клетки и трансплантирования этой клетки реципиенту. Животную клетку можно получить от донора, который не является реципиентом, или ее можно получить от реципиента. При необходимости, композицию окиси углерода можно вводить реципиенту перед и/или во время и/или после стадии трансплантации.Further, the present invention provides a method for transplanting an animal cell, which includes the steps of administering to a living donor or donor after brain death, a pharmaceutical composition containing carbon monoxide, obtaining a cell isolated from the donor and transplanting the cell to the recipient. An animal cell can be obtained from a donor that is not a recipient, or it can be obtained from a recipient. If necessary, the carbon monoxide composition may be administered to the recipient before and / or during and / or after the transplantation step.

В настоящем изобретении создан также способ повышения выживаемости или функциональности животной клетки, трансплантируемой реципиенту, который включает в себя стадии трансплантации животной клетки реципиенту перед, во время и/или после стадии трансплантации, при этом реципиент должен вдыхать объем газа окиси углерода, достаточный для повышения у данного реципиента выживаемости или функциональности трансплантированной клетки. Газ окись углерода может поставляться в емкости, содержащей герметизированный газ, который содержит окись углерода. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения выделенную клетку перед стадией трансплантации поддерживают in vitro в газовой среде, содержащей окись углерода. Например, выделенную животную клетку можно поддерживать в жидкой среде, которая включает в себя по меньшей мере 0,0001 г окиси углерода/100 г среды (например, по меньшей мере, около 0,0002, 0,0004, 0,0006, 0,0008, 0,0010, 0,0013, 0,0014, 0,0015, 0,0016, 0,0018, 0,0020, 0,0021, 0,0022, 0,0024, 0,0026, 0,0028, 0,0030, 0,0032, 0,0035, 0,0037, 0,0040, 0,0042, или 0,0044 г СО/100 г среды).The present invention also provides a method for increasing the survival or functionality of an animal cell transplanted to a recipient, which includes the stage of transplanting the animal cell to the recipient before, during and / or after the stage of transplantation, wherein the recipient must inhale a volume of carbon monoxide gas sufficient to increase in the recipient of the survival or functionality of the transplanted cell. Carbon monoxide gas may be supplied in a container containing a pressurized gas that contains carbon monoxide. In one embodiment of the invention, the isolated cell is maintained in vitro in a gas medium containing carbon monoxide prior to the transplantation step. For example, an isolated animal cell can be maintained in a liquid medium that includes at least 0.0001 g carbon monoxide / 100 g medium (for example, at least about 0.0002, 0.0004, 0.0006, 0, 0008, 0.0010, 0.0013, 0.0014, 0.0015, 0.0016, 0.0018, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0024, 0.0026, 0.0028, 0.0030, 0.0032, 0.0035, 0.0037, 0.0040, 0.0042, or 0.0044 g of CO / 100 g of medium).

Способ может необязательно включать в себя перед стадией трансплантации, стадию экспонирования выделенной клетки с композицией окиси углерода ex vivo.The method may optionally include, prior to the transplantation step, the step of exposing the isolated cell to an ex vivo carbon monoxide composition.

Газ окись углерода можно вводить реципиенту перед и/или во время и/или после стадии трансплантации. Данную животную клетку можно получить от донора, который не является реципиентом, либо ее можно получить от реципиента. Фармацевтическую композицию, включающую в себя окись углерода, можно вводить донору перед и/или во время удаления указанной клетки из донора.Carbon monoxide gas can be introduced to the recipient before and / or during and / or after the transplantation step. This animal cell can be obtained from a donor who is not a recipient, or it can be obtained from a recipient. A pharmaceutical composition comprising carbon monoxide may be administered to a donor before and / or during removal of said cell from the donor.

Другой аспект настоящего изобретения связан со способом, улучшающим выживаемость трансплантированной клетки у реципиента, включающим в себя введение реципиенту перед и/или во время, и/или после трансплантации указанной клетки эффективного количества фармацевтической композиции, содержащей газ окись углерода.Another aspect of the present invention relates to a method for improving the survival of a transplanted cell in a recipient, comprising administering to the recipient before and / or during and / or after transplanting said cell an effective amount of a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide gas.

В любом из вышеуказанных способов согласно изобретению эффект выживаемости можно усилить путем индукции у донора или у реципиента фермента гемоксигеназы-1 (HO-1), например, индуцированной гемом, тяжелыми металлами, цитокинами, гормонами, окисью азота, эндотоксинами, УФ-облучением, истощением глутатиона; или с помощью теплового шока. У донора такая индукция может происходить перед или во время удаления органа, ткани, или клеток. У реципиента такая индукция может происходить перед, во время или после трансплантации. Альтернативно, указанный фермент может быть индуцирован в органе, ткани, или в клетках ex vivo перед их трансплантацией реципиенту.In any of the above methods according to the invention, the survival effect can be enhanced by inducing in the donor or recipient the enzyme hemoxygenase-1 (HO-1), for example, induced by heme, heavy metals, cytokines, hormones, nitric oxide, endotoxins, UV radiation, depletion glutathione; or by heat shock. In a donor, such induction may occur before or during removal of an organ, tissue, or cell. In the recipient, such induction can occur before, during, or after transplantation. Alternatively, said enzyme can be induced in an organ, tissue, or ex vivo cells before being transplanted to a recipient.

В настоящем изобретении создано также промышленное изделие, которое включает в себя емкость, содержащую герметизированный газ, который содержит по меньшей мере 0,001 ppm, например, по меньшей мере, около 1, 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 500, 1000, 2000, 5000, 10000, 100000, 200000, 300000, 400000, 500000 и вплоть до 1000000 ppm окиси углерода, и этикетку, на которой описано применение газа для повышения жизнеспособности выделенных животных клеток, тканей или островков перед, во время или после трансплантации пациенту указанных клеток, тканей или островков.The present invention also provides an industrial product that includes a container containing a pressurized gas that contains at least 0.001 ppm, for example at least about 1, 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 500 , 1000, 2000, 5000, 10000, 100000, 200000, 300000, 400000, 500000 and up to 1,000,000 ppm of carbon monoxide, and a label that describes the use of gas to increase the viability of isolated animal cells, tissues or islets before, during or after transplantation of the specified cells, tissues or islets to the patient.

Кроме того, в настоящем изобретении представлена стерильная клеточная среда, которая содержит питательные вещества, пригодные для поддержания животной клетки в культуре, и по меньшей мере около 0,0001 г окиси углерода/100 г среды, например, по меньшей мере 0,0002, 0,0004, 0,0006, 0,0008, 0,0010, 0,0013, 0,0014, 0,0015, 0,0016, 0,0018, 0,0020, 0,0021, 0,0022, 0,0024, 0,0026, 0,0028, 0,0030, 0,0032, 0,0035, 0,0037, 0,0040, 0,0042, или 0,0044 г СО/100 г среды. Она может содержать также животные клетки.In addition, the present invention provides a sterile cell medium that contains nutrients suitable for maintaining an animal cell in culture, and at least about 0.0001 g carbon monoxide / 100 g medium, for example at least 0.0002, 0 , 0004, 0.0006, 0.0008, 0.0010, 0.0013, 0.0014, 0.0015, 0.0016, 0.0018, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0024 , 0.0026, 0.0028, 0.0030, 0.0032, 0.0035, 0.0037, 0.0040, 0.0042, or 0.0044 g of CO / 100 g of medium. It may also contain animal cells.

Создан также способ поддержания животной клетки in vitro и последующей ее трансплантации. Данный способ включает в себя стадии обеспечения емкости, содержащей герметизированный газ, содержащий газ окись углерода; получение отдельной животной клетки in vitro, причем указанную клетку помещают в среду, которая содержит растворенную окись углерода; высвобождение герметизированного газа из данной емкости с образованием газовой атмосферы, содержащей газ окись углерода; поддержание животной клетки в присутствии газовой среды и трансплантацию этой клетки реципиенту.A method has also been created for maintaining an animal cell in vitro and its subsequent transplantation. This method includes the steps of providing a container containing a pressurized gas containing carbon monoxide gas; obtaining a single animal cell in vitro, and the specified cell is placed in a medium that contains dissolved carbon monoxide; the release of the pressurized gas from the tank to form a gaseous atmosphere containing carbon monoxide gas; maintaining the animal cell in the presence of a gaseous medium and transplanting this cell to the recipient.

В любом из вышерассмотренных аспектов или вариантов осуществления настоящего изобретения рассматриваемая клетка может представлять собой любую клетку. Например, клетка может быть животной клеткой, такой как первичная, клетка, вторичная клетка или клеточная линия. В качестве другого примера, рассматриваемая клетка может быть частью островка поджелудочной железы, например, β-клетку. Рассматриваемая клетка может также быть, например, печеночной клеткой, фибробластом, клеткой костного мозга, нейронной клеткой, миоцитом, лимфоцитом, или стволовой клеткой. В каждом из ех vivo-способов согласно изобретению ткань предпочтительно не является кровью и содержит незначительное количество, если вообще содержит, цельной крови, а клетки предпочтительно не являются эритроцитами и не содержат существенное количество эритроцитов.In any of the above aspects or embodiments of the present invention, the cell in question may be any cell. For example, the cell may be an animal cell, such as a primary, cell, secondary cell, or cell line. As another example, the cell in question may be part of an islet of the pancreas, for example, a β-cell. The cell in question may also be, for example, a liver cell, fibroblast, bone marrow cell, neural cell, myocyte, lymphocyte, or stem cell. In each of the ex vivo methods of the invention, the tissue is preferably not blood and contains a small amount, if any, of whole blood, and the cells are preferably not red blood cells and do not contain a significant amount of red blood cells.

Если не оговорено особо, все используемые здесь технические и научные термины имеют то же значение, что и общепринятые специалистами в данной области, к которой относится настоящее изобретение. Хотя в настоящем изобретении могут быть практически использованы и опробованы способы и материалы, аналогичные или эквивалентные описанным здесь способам и материалам, использованные здесь способы и материалы описаны ниже. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие упомянутые здесь ссылки считаются включенными в настоящее описание во всей их полноте. В случае конфликтной ситуации настоящее описание, в том числе и определения, будут обоснованы. Представленные материалы, способы и примеры служат только для иллюстрации изобретения и не подразумевают его ограничения.Unless otherwise noted, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as those generally accepted by those skilled in the art to which the present invention relates. Although methods and materials similar or equivalent to the methods and materials described herein can be practically used and tested in the present invention, the methods and materials used herein are described below. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are considered to be included in their entirety in the present description. In the event of a conflict, the present description, including definitions, will be justified. The presented materials, methods and examples serve only to illustrate the invention and do not imply its limitations.

Другие характерные особенности и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, а также из формулы изобретения.Other characteristic features and advantages of the present invention are apparent from the following detailed description, as well as from the claims.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS

На Фиг.1А представлена гистограмма, которая иллюстрирует эффект обработки клеток βТС3 увеличивающимися концентрациями TNF-α.1A is a bar graph that illustrates the effect of treating βTC3 cells with increasing concentrations of TNF-α.

На Фиг.1В представлена графическая иллюстрация FACScanTM-анализа фрагментации ДНК в βТС3-клетках после обработки TNF-α.FIG. 1B is a graphical illustration of a FACScan analysis of DNA fragmentation in βTC3 cells after TNF-α treatment.

На Фиг.1С представлена гистограмма, которая иллюстрирует эффект котрансфекции βТС3-клеток вектором экспрессии β-gal (pcDNA3/β-gal), и контроль (pcDNA3), а также их обработку либо ингибитором каспазы-3 Z-DEVD-FMK (C3-i), либо ингибитором каспазы-8 IETD-CHO (C8-i). Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным в течение 24 часов TNF-α. Полученные результаты представляют собой средние значения для повторных лунок ± стандартное отклонение, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов.On Figs presents a histogram that illustrates the effect of cotransfection of βTC3 cells with β-gal expression vector (pcDNA3 / β-gal), and control (pcDNA3), as well as their processing or caspase-3 inhibitor Z-DEVD-FMK (C3- i) or a caspase-8 inhibitor of IETD-CHO (C8-i). The gray histograms correspond to untreated β-cells, and the black histograms correspond to β-cells treated for 24 hours with TNF-α. The results obtained are the average values for repeated wells ± standard deviation, corresponding to one of three representative experiments.

На Фиг.2А представлена гистограмма, показывающая, что экзогенной окисью углерода можно заменить HO-1 (гемоксигеназу-1) в тех случаях, когда активность HO-1 блокируется. Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α или этопозидом, либо подвергнуты сывороточной депривации. Полученные результаты представляют собой средние значения для повторных лунок ± стандартное отклонение, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов.FIG. 2A is a bar graph showing that exogenous carbon monoxide can be replaced with HO-1 (hemoxygenase-1) when HO-1 activity is blocked. The gray histograms correspond to untreated β-cells, and the black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α or etoposide, or subjected to serum deprivation. The results obtained are the average values for repeated wells ± standard deviation, corresponding to one of three representative experiments.

На Фиг.2В графически представлен FACScanTM-анализ фрагментации ДНК в клетках βТС3 после 24-часовой обработки окисью углерода после обработки TNF-α.2B is a graphical representation of a FACScan analysis of DNA fragmentation in βTC3 cells after 24-hour treatment with carbon monoxide after treatment with TNF-α.

На Фиг.2С представлена гистограмма, показвающая, что экзогенная окись углерода защищает β-клетки от апоптоза в отсутствие HO-1. βТС3-клетки трансфицировали векторами экспрессии β-gal и экспонировали с экзогенной окисью углерода. Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α или этопозидом, либо подвергнутым, как указано, сывороточной депривации. Полученные результаты представляют собой средние значения, полученные в повторных лунках ± стандартное отклонение, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов.2C is a bar graph showing that exogenous carbon monoxide protects β cells from apoptosis in the absence of HO-1. βTC3 cells were transfected with β-gal expression vectors and exposed to exogenous carbon monoxide. The gray histograms correspond to untreated β-cells, and the black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α or etoposide, or subjected, as indicated, to serum deprivation. The results obtained are the average values obtained in repeated wells ± standard deviation, corresponding to one of three representative experiments.

На Фиг.3 представлены результаты анализа фрагментации ДНК с помощью FACScanTM, которые свидетельствуют о том, что экзогенная окись углерода защищает островки Лангерганса у мышей от апоптоза. CHX = циклогексимид.Figure 3 presents the results of the analysis of DNA fragmentation using FACScan , which indicate that exogenous carbon monoxide protects the islets of Langerhans in mice from apoptosis. CHX = cycloheximide.

На Фиг.4А представлена гистограмма, показывающая, что антиапоптозный эффект экзогенной окиси углерода опосредован активацией гуанилатциклазы. ODQ = гуанилилциклазный ингибитор ODQ.Fig. 4A is a bar graph showing that the antiapoptotic effect of exogenous carbon monoxide is mediated by activation of guanylate cyclase. ODQ = guanylyl cyclase ODQ inhibitor.

На Фиг.4В представлена гистограмма, показывающая, что аналог цГМФ можно заменить окисью углерода для защиты клеток от апоптоза. 8-Br-цГМФ = аналог 8-Br-цГМФ.4B is a bar graph showing that the cGMP analogue can be replaced with carbon monoxide to protect cells from apoptosis. 8-Br-cGMP = 8-Br-cGMP analogue.

На Фиг.4С представлена гистограмма, поясняющая, что цГМФ-зависимая протеинкиназа (cGK) опосредует антиапоптотический эффект окиси углерода. Клетки βТС3 котрансфицировали вектором экспрессии β-gal. На Фигурах 4А-С гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α. Полученные результаты представляют собой средние значения для повторных лунок ± стандартное отклонение, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов. KT=KT5823, ингибитор протеинкиназы G.4C is a bar graph explaining that cGMP-dependent protein kinase (cGK) mediates the anti-apoptotic effect of carbon monoxide. ΒTC3 cells were cotransfected with β-gal expression vector. In Figures 4A-C, gray histograms correspond to untreated β-cells, black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α. The results obtained are the average values for repeated wells ± standard deviation, corresponding to one of three representative experiments. KT = KT5823, protein kinase G inhibitor.

На Фиг.5А представлена гистограмма, показывающая, что экспонирования в течение одного часа окиси углерода достаточно для предотвращения апоптоза.Fig. 5A is a bar graph showing that exposure for one hour to carbon monoxide is sufficient to prevent apoptosis.

На Фиг.5В представлена гистограмма, показывающая, что окись углерода защищает β-клетки после индукции апоптоза.5B is a bar graph showing that carbon monoxide protects β cells after induction of apoptosis.

На Фиг.5С представлена гистограмма, показывающая, что преинкубация с окисью углерода предотвращает апоптоз β-клеток. На Фигурах 5А-С гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α. Полученные результаты представляют собой средние значения для повторных лунок ± стандартное отклонение, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов.Fig. 5C is a bar graph showing that preincubation with carbon monoxide prevents apoptosis of β cells. In Figures 5A-C, gray histograms correspond to untreated β-cells, and black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α. The results obtained are the average values for repeated wells ± standard deviation, corresponding to one of three representative experiments.

На Фиг.6 представлен линейный график, свидетельствующий о том, что экспонирование мышиных островков окиси углерода повышает их выживаемость и функциональность после трансплантации.6 is a line graph showing that exposure of murine carbon monoxide islands enhances their survival and functionality after transplantation.

На Фиг.6В представлен линейный график, который показывает вероятность выздоровления (уровень глюкозы крови ниже 200 мг/дл) животных, получивших предварительно экспонированные окиси углерода островки или контрольные островки. *Р=0,001 против контроля.Fig. 6B is a line graph that shows the likelihood of recovery (blood glucose below 200 mg / dl) of animals receiving pre-exposed carbon monoxide islets or control islets. * P = 0.001 against control.

На Фиг.7 представлена гистограмма, которая иллюстрирует экспрессию HO-1 в мышиных сердцах, трансплантированных крысам, обработанным CVF и CsA. Мышиные сердца трансплантировали крысам, обработанным во время трансплантации фактором яда кобры (CVF), и после трансплантации ежедневно обрабатываемым циклоспорином А (CsA). Экспрессию мРНК HO-1 и β-актина определяли с помощью RT-PCR. Символом -/- обозначена РНК HO-1 мышиных сердец, используемых в качестве негативного контроля. Гистограммы соответствуют относительному уровню экспрессии мРНК HO-1 по отношению к экспрессии мРНК β-актина.7 is a histogram that illustrates the expression of HO-1 in mouse hearts transplanted into rats treated with CVF and CsA. Mouse hearts were transplanted into rats treated with cobra venom factor (CVF) during transplantation and daily treated with cyclosporin A (CsA) after transplantation. The expression of HO-1 mRNA and β-actin was determined using RT-PCR. The - / - symbol indicates HO-1 RNA of mouse hearts used as a negative control. Histograms correspond to the relative level of HO-1 mRNA expression with respect to β-actin mRNA expression.

На Фиг.8 представлена группа гистограмм, свидетельствующих о том, что SnPPIX ингибирует in vivo ферментативную активность HO-1. Мышиные сердца трансплантировали необработанным крысам (II) или крысам, обработанным CVF и CsA (III) плюс FePPIX (IV) или SnPPIX (V). Общую активность HO измеряли в сердечной ткани донора и реципиента через 2 дня после трансплантации и сравнивали с исходной активностью HO в сердечной ткани, соответственно, нормальной мыши и нормальной крысы (I). Полученные результаты представляют собой средние значения по трем животным на каждую обработку ± стандартное отклонение (SD). Статистический анализ осуществляли с использованием непарного t-критерия Вэлша.On Fig presents a group of histograms indicating that SnPPIX inhibits in vivo enzymatic activity of HO-1. Mouse hearts were transplanted into untreated rats (II) or rats treated with CVF and CsA (III) plus FePPIX (IV) or SnPPIX (V). The total HO activity was measured in the cardiac tissue of the donor and recipient 2 days after transplantation and compared with the initial HO activity in the cardiac tissue, respectively, of a normal mouse and normal rat (I). The results obtained are the average of three animals per treatment ± standard deviation (SD). Statistical analysis was performed using the unpaired Welsh t-test.

На Фиг.9 представлена серия кривых, свидетельствующих о том, что SnPPIX и FePPIX не препятствуют образованию антител к трансплантатам (AT). Мышиные сердца трансплантировали крысам, обработанным CVF и CsA, как указано выше. Уровень антисыворотки с IgM к трансплантату оценивали с помощью клеточного ELISA. Связывание С3-компонента комплемента с мышиными эндотелиальными клетками оценивали с помощью клеточного ELISA. Гемолитическую активность комплемента (CH50) оценивали с помощью стандартного анализа гемолиза. Полученные результаты представляют собой среднее ± SD (n=3).Figure 9 presents a series of curves indicating that SnPPIX and FePPIX do not interfere with the formation of antibodies to transplants (AT). Mouse hearts were transplanted into rats treated with CVF and CsA as described above. Grade IgM antiserum levels were assessed using a cell ELISA. The binding of the C3 component of complement to murine endothelial cells was evaluated using a cell ELISA. Hemolytic complement activity (CH50) was evaluated using a standard hemolysis assay. The results obtained are mean ± SD (n = 3).

На Фиг.10А представлена серия гистограмм, свидетельствующих о том, что экзогенная СО не влияет на способность SnPPIX вызывать супрессию ферментативной активности HO-1. Мышиные сердца трансплантировали крысам, обработанным CVF плюс CsA плюс SnPPIX (II) или SNPPIX и CO (III). Общую активность HO измеряли в сердечной ткани доноров и реципиентов, а также в печени реципиентов через 2 дня после трансплантации. Активность HO разных образцов сравнивали с исходной активностью HO нормальных мышиных сердец (I), крысиных сердец (I) или печени (I), в соответствии с анализируемым образцом. Полученные результаты представляют собой среднее по трем животным при каждой обработке ± SD. Статистический анализ осуществляли с помощью t-критерия Вэлша.10A is a series of histograms showing that exogenous CO does not affect the ability of SnPPIX to suppress HO-1 enzymatic activity. Mouse hearts were transplanted into rats treated with CVF plus CsA plus SnPPIX (II) or SNPPIX and CO (III). Total HO activity was measured in the cardiac tissue of donors and recipients, as well as in the liver of recipients 2 days after transplantation. The HO activity of different samples was compared with the initial HO activity of normal mouse hearts (I), rat hearts (I) or liver (I), in accordance with the analyzed sample. The results obtained are the average of three animals at each treatment ± SD. Statistical analysis was performed using the Welsh t-test.

На Фиг.10В представлена гистограмма, свидетельствующая о том, что экзогенная СО не влияет на способность SnPPIX вызвать супрессию активности HO-1. У животных, используемых для получения данных Фиг.10А, определяли содержание карбоксигемоглобина через 2 дня после трансплантации. Полученные результаты представляют собой средние значения ± SD (n=3).10B is a bar graph showing that exogenous CO does not affect the ability of SnPPIX to suppress HO-1 activity. In animals used to obtain the data of Fig. 10A, the carboxyhemoglobin content was determined 2 days after transplantation. The results obtained are mean values ± SD (n = 3).

На Фиг.11 представлен линейный график, свидетельствующий о том, что повышенное содержание HO-1 в эндотелиальных клетках подавляет активацию тромбоцитов. Эндотелиальные клетки мышей 2F-2B оставляли необработанными (NT) или обрабатывали CoPPIX (50 мкМ, 16 ч) для повышения активности HO-1, SnPPIX - для супрессии активности HO-1 (50 мкМ, 16 ч) или CoPPIX (50 мкМ, 12 ч) плюс SnPPIX (50 мкМ, 4 ч) - для контроля специфичности CoPPIX в повышении активности HO-1. Крысиные тромбоциты выделяли, накладывали на мышиные эндотелиальные клетки на 5 мин, и тестировали агрегацию после стимуляции под действием 2 мкМ аденозиндифосфата (AДФ).11 is a line graph showing that increased HO-1 in endothelial cells inhibits platelet activation. Endothelial cells of 2F-2B mice were left untreated (NT) or treated with CoPPIX (50 μM, 16 h) to increase HO-1 activity, SnPPIX - to suppress HO-1 activity (50 μM, 16 h) or CoPPIX (50 μM, 12 h) plus SnPPIX (50 μM, 4 h) - to control the specificity of CoPPIX in increasing HO-1 activity. Rat platelets were isolated, superimposed on mouse endothelial cells for 5 min, and aggregation was tested after stimulation with 2 μM adenosine diphosphate (ADP).

На Фиг.12 представлена гистограмма, свидетельствующая о том, что окись углерода вызывает супрессию апоптоза эндотелиальных клеток. Гистограммы серого цвета соответствуют клеткам, обработанным одним лишь Act.D, а гистограммы черного цвета соответствуют клеткам, обработанным Act.D плюс TNF-α. Где указано, эндотелиальные клетки обрабатывали SnPPIX (50 мкМ) и экспонировали с экзогенной СО (10000 частей на миллион (ppm)).On Fig presents a histogram indicating that carbon monoxide causes suppression of apoptosis of endothelial cells. Gray histograms correspond to cells treated with Act.D alone, and black histograms correspond to cells treated with Act.D plus TNF-α. Where indicated, endothelial cells were treated with SnPPIX (50 μM) and exposed to exogenous CO (10,000 ppm (ppm)).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PRESENT INVENTION

Используемый здесь термин "окись углерода" (или "СО") относится к молекулярной окиси углерода в ее газообразном состоянии, сжатой до жидкой формы, или растворенной в водном растворе. Используемые во всем описании термины "композиция окиси углерода" и "фармацевтическая композиция, содержащая окись углерода" относятся к газообразной, жидкой, твердой или полужидкой композиции, содержащей окись углерода, которую можно ввести донору-пациенту, трупу или животному; в любой орган; или в часть органа, например, в ткани органа или в отдельную клетку(и), составляющую данный орган, например, нейроны, гепатоциты, миоциты, островки, или островковую клетку, такую как β-клетка поджелудочной железы. Практикующим специалистам очевидно, какая из форм фармацевтической композиции, например, газообразная, жидкая, или и газообразная, и жидкая формы, предпочтительна для конкретного применения.As used herein, the term “carbon monoxide” (or “CO”) refers to molecular carbon monoxide in its gaseous state, compressed to a liquid form, or dissolved in an aqueous solution. As used throughout the specification, the terms “carbon monoxide composition” and “pharmaceutical composition containing carbon monoxide” refer to a gaseous, liquid, solid or semi-liquid composition containing carbon monoxide that can be administered to a patient donor, corpse or animal; to any body; or into a part of an organ, for example, in an organ tissue or in a single cell (s) constituting that organ, for example, neurons, hepatocytes, myocytes, islets, or an islet cell, such as a pancreatic β-cell. It will be apparent to practitioners which form of pharmaceutical composition, for example, a gaseous, liquid, or both a gaseous and a liquid form, is preferred for a particular application.

Используемые здесь термины "эффективное количество" и "эффективное для обработки" относятся к количеству или к концентрации окиси углерода, используемой в течение периода времени (включая острое или хроническое введение, а также периодическое или непрерывное введение), которое эффективно при ее введении для получения предполагаемого эффекта или физиологического результата. Эффективные количества окиси углерода для использования в настоящем изобретении включают в себя, например, количества, которые эффективны для повышения выживаемости и/или улучшения функции органов или клеток in vivo и/или in vitro. В случае трансплантации индивидуальных клеток или совокупности клеток, например, трансплантата доноров и/или реципиентов, эффективное количество окиси углерода представляет собой количество, вводимое в трансплантат донора и/или реципиента, достаточное для повышения жизнеспособности данной клетки или совокупности клеток, например, для снижения потерь клеток, или совокупности клеток, и/или для улучшения эксплуатационных качеств трансплантируемой клетки или совокупности клеток. В случае обработки клеток вне организма, например культивируемых и/или используемых для трансплантации островковых клеток, эффективное количество окиси углерода соответствует такому количеству, в присутствии которого данные клетки инкубируются или хранятся в целях повышения сохранности клеток и/или уменьшения потери клеток, например, потери при апоптозе, и/или для усиления функции. В случае трансплантации органов или тканей, например, трансплантатов доноров и/или реципиентов, эффективное количество окиси углерода соответствует такому количеству, которого при введении в трансплантат донора и/или реципиента достаточно для повышения жизнеспособности органа, ткани или представляющих интерес клеток, например, для уменьшения потерь клеток, из которых состоит орган или ткань, и/или улучшения функциональных свойств любого органа. В случае обработки органов, тканей или клеток ex vivo для их хранения или использования для трансплантации эффективное количество окиси углерода соответствует количеству, достаточному для повышения жизнеспособности и/или функциональности органа или тканей. Используемый здесь термин "ингибирование" включает в себя отсрочку запуска, уменьшение, предотвращение или ослабление биологического процесса, например, апоптоза. В случае газов эффективное количество окиси углерода заключено в основном в диапазоне от приблизительно 0,0000001 масс.% до 0,3 масс.%, например, примерно от 0,0001 масс.% до 0,25 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 0,001%, например, по меньшей мере 0,005%, 0,010%, 0,02%, 0,025%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,08%, 0,10%, 0,15%, 0,20%, 0,22%, или 0,24% масс. окиси углерода. Предпочтительные диапазоны окиси углерода составляют примерно от 0,001% до 0,24%, примерно от 0,005% до 0,22%, примерно от 0,01% до 0,20% и примерно от 0,01% до 0,1% по массе. Другие предпочтительные диапазоны составляют примерно от 0,005% до 0,24%, примерно от 0,01% до 0,22%, примерно от 0,15% до 0,20% и примерно от 0,025% до 0,1% по массе. В случае жидких растворов СО эффективные количества обычно составляют примерно от 0,0001 до 0,0044 г СО/100 г жидкости, например, по меньшей мере 0,0002, 0,0004, 0,0006, 0,0008, 0,0010, 0,0013, 0,0014, 0,0015, 0,0016, 0,0018, 0,0020, 0,0021, 0,0022, 0,0024, 0,0026, 0,0028, 0,0030, 0,0032, 0,0035, 0,0037, 0,0040, или 0,0042 г СО/100 г водного раствора. Предпочтительные диапазоны составляют, например, примерно от 0,0010 до 0,0030 г СО/100 г жидкости, примерно от 0,0015 до 0,0026 г СО/100 г жидкости или примерно от 0,0018 до 0,0024 г СО/100 г жидкости. Практикующие специалисты должны принимать во внимание, что, в зависимости от применения, могут использоваться и количества, выходящие за пределы этих диапазонов.As used herein, the terms “effective amount” and “processing effective” refer to the amount or concentration of carbon monoxide used over a period of time (including acute or chronic administration, as well as periodic or continuous administration) that is effective when administered to produce the intended effect or physiological result. Effective amounts of carbon monoxide for use in the present invention include, for example, amounts that are effective for enhancing survival and / or improving organ or cell function in vivo and / or in vitro. In the case of transplantation of individual cells or a collection of cells, for example, a donor and / or recipient transplant, the effective amount of carbon monoxide is the amount introduced into the transplant of the donor and / or recipient, sufficient to increase the viability of the given cell or set of cells, for example, to reduce losses cells, or a combination of cells, and / or to improve the performance of the transplanted cell or combination of cells. In the case of processing cells outside the body, for example, cultured and / or islet cells used for transplantation, the effective amount of carbon monoxide corresponds to the amount in which these cells are incubated or stored in order to increase the preservation of cells and / or reduce cell loss, for example, loss during apoptosis, and / or to enhance function. In case of organ or tissue transplantation, for example, donor and / or recipient transplants, the effective amount of carbon monoxide corresponds to the amount which, when a donor and / or recipient is introduced into the transplant, is sufficient to increase the viability of the organ, tissue or cells of interest, for example, to reduce loss of cells that make up an organ or tissue, and / or improving the functional properties of any organ. In the case of treating organs, tissues or cells ex vivo for storage or use for transplantation, an effective amount of carbon monoxide is sufficient to increase the viability and / or functionality of the organ or tissues. As used herein, the term "inhibition" includes delaying the onset, reducing, preventing, or attenuating a biological process, such as apoptosis. In the case of gases, an effective amount of carbon monoxide is generally comprised in the range of from about 0.0000001 mass% to 0.3 mass%, for example, from about 0.0001 mass% to 0.25 mass%, preferably at least about 0.001%, for example, at least 0.005%, 0.010%, 0.02%, 0.025%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.08%, 0, 10%, 0.15%, 0.20%, 0.22%, or 0.24% of the mass. carbon monoxide. Preferred ranges of carbon monoxide are from about 0.001% to 0.24%, from about 0.005% to 0.22%, from about 0.01% to 0.20%, and from about 0.01% to 0.1% by weight . Other preferred ranges are from about 0.005% to 0.24%, from about 0.01% to 0.22%, from about 0.15% to 0.20%, and from about 0.025% to 0.1% by weight. In the case of liquid solutions of CO, effective amounts are usually from about 0.0001 to 0.0044 g CO / 100 g of liquid, for example, at least 0.0002, 0.0004, 0.0006, 0.0008, 0.0010, 0.0013, 0.0014, 0.0015, 0.0016, 0.0018, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0024, 0.0026, 0.0028, 0.0030, 0, 0032, 0.0035, 0.0037, 0.0040, or 0.0042 g of CO / 100 g of an aqueous solution. Preferred ranges are, for example, from about 0.0010 to 0.0030 g of CO / 100 g of liquid, from about 0.0015 to 0.0026 g of CO / 100 g of liquid, or from about 0.0018 to 0.0024 g of CO / 100 g of liquid. Practitioners should take into account that, depending on the application, quantities beyond these ranges may be used.

Используемый в данном описании термин "пациент" относится к животному, являющемуся, или не являющемуся человеком, которое обрабатывают в соответствии со способами согласно изобретению. Настоящее изобретение подразумевает применение этого термина также и в ветеринарии. Данный термин включает в себя, не ограничиваясь перечисленным, птиц, рептилий, амфибий и млекопитающих, например, человека, других приматов, свиней, грызунов, таких как мыши и крысы, кроликов, морских свинок, хомяков, коров, лошадей, кошек, собак, овец и коз. Используемый здесь термин "донор" или "донорный пациент" относится к животному (человеку или не человеку) от которого получают орган, ткань или индивидуальные клетки с целью хранения и/или трансплантации пациенту-реципиенту. Используемый здесь термин "реципиент" или "реципиентный пациент" относится к животному (человеку или не человеку), в организм которого могут быть перенесены орган, ткань, совокупность клеток или отдельные клетки.As used herein, the term “patient” refers to an animal that is, or is not, a human being that is treated in accordance with the methods of the invention. The present invention implies the use of this term also in veterinary medicine. This term includes, but is not limited to, birds, reptiles, amphibians and mammals, for example, humans, other primates, pigs, rodents, such as mice and rats, rabbits, guinea pigs, hamsters, cows, horses, cats, dogs, sheep and goats. As used herein, the term "donor" or "donor patient" refers to an animal (human or non-human) from which an organ, tissue or individual cells are obtained for storage and / or transplantation to a recipient patient. As used herein, the term “recipient” or “recipient patient” refers to an animal (human or non-human) into which an organ, tissue, a collection of cells or individual cells can be transferred.

Термин "диабет" является общим термином, которым обозначает связанные с диабетом нарушения, распознаваемые в данной области, например, сахарный диабет. Сахарный диабет характеризуется неспособностью регулировать уровень глюкозы крови. Два наиболее преобладающих типа диабета известны как диабет типа I и диабет типа II. В случае типа I, или инсулинозависимого диабета (IDDM), поджелудочная железа вырабатывает мало инсулина или вообще его не вырабатывает из-за разрушения продуцирующих инсулин бета-клеток. В случае диабета типа II, или инсулиннезависимого диабета (NIDDM), поджелудочная железа вырабатывает некоторое количество инсулина, но этот инсулин неэффективен. Данный термин включает в себя также бессчетное количество вторичных нарушений, обусловленных диабетом, как острым, так и хроническим, например, связанных с диабетом осложнений, например, гипогликемии и гипергликемии, ретинопатии, ангиопатии, невропатии и нефропатии.The term "diabetes" is a general term for diabetes-related disorders recognized in the art, for example, diabetes. Diabetes mellitus is characterized by an inability to regulate blood glucose levels. The two most prevalent types of diabetes are known as type I diabetes and type II diabetes. In the case of type I, or insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM), the pancreas produces little or no insulin because of the destruction of the insulin-producing beta cells. In the case of type II diabetes, or non-insulin-dependent diabetes (NIDDM), the pancreas produces some insulin, but this insulin is ineffective. The term also includes countless secondary disorders caused by diabetes, both acute and chronic, such as diabetes-related complications, such as hypoglycemia and hyperglycemia, retinopathy, angiopathy, neuropathy and nephropathy.

Используемый здесь термин "клетка(и)" или "животная(ые) клетка(и)" относится к любому типу животных клеток, включая клетки, пригодные для трансплантации. Эти клетки, как правило, представляют собой клетки, получаемые от животного-донора, но могут представлять собой и производные от них (вторичные) клетки или даже клетки установленной клеточной линии. Они необязательно трансфицированы ex vivo экспрессирующим вектором, который в некотором отношении изменяет их функцию. Указанные клетки включают в себя, не ограничиваясь перечисленным, островковые клетки, например, клетки, которые составляют часть панкреатического островка, а также клетки печени, фибробласты, клетки костного мозга, миоциты, а также стволовые клетки, и клетки (например, нейроны) центральной нервной системы, включая спинной мозг. Используемый в настоящем описании термин "островковая(ые) клетка(и)" в качестве общего термина подразумевает группы клеток в поджелудочной железе, известных как островки Лангерганса. Островки Лангерганса содержат несколько типов клеток, которые включают в себя, например, β-клетки (которые вырабатывают инсулин), α-клетки (которые производят глюкагоны), γ-клетки (которые вырабатывают соматостатин), F-клетки (которые производят панкреатический полипептид), кишечные аргентаффиноциты (которые продуцируют серотонин), РР-клетки и D1-клетки. Термин "стволовая клетка" является общепринятым термином, который относится к клеткам, обладающим способностью к неограниченному делению в культуре и дающим начало специализированным клеткам. В этот термин включены, например, тотипотентные, плюрипотентные, мультипотентные и унипотентные стволовые клетки, например, нейронные, печеночные, мышечные и гемопоэтические стволовые клетки.As used herein, the term "cell (s)" or "animal (s) cell (s)" refers to any type of animal cell, including cells suitable for transplantation. These cells, as a rule, are cells obtained from an animal donor, but can also be derived from them (secondary) cells or even cells of an established cell line. They are optionally transfected ex vivo with an expression vector that in some way alters their function. Said cells include, but are not limited to, islet cells, for example, cells that make up part of the pancreatic islet, as well as liver cells, fibroblasts, bone marrow cells, myocytes, as well as stem cells, and cells (for example, neurons) of the central nervous systems, including the spinal cord. As used herein, the term "islet cell (s)" as a general term refers to groups of cells in the pancreas known as islets of Langerhans. Langerhans islands contain several types of cells, which include, for example, β-cells (which produce insulin), α-cells (which produce glucagon), γ-cells (which produce somatostatin), F-cells (which produce pancreatic polypeptide) , intestinal argentaffinocytes (which produce serotonin), PP cells and D1 cells. The term "stem cell" is a generally accepted term that refers to cells with the ability to unlimited division in culture and giving rise to specialized cells. This term includes, for example, totipotent, pluripotent, multipotent and unipotent stem cells, for example, neuron, liver, muscle and hematopoietic stem cells.

Под "выделенной клеткой" подразумевают клетку, которая удалена из определенной ткани или органа, в которых она (или ее предшественница) встречается в природе. Любую клетку можно лишь частично очистить от ее природного окружения, считая "выделенной". Например, интактный островок Лангерганса считают слагаемым из "выделенных" клеток после того, как островок удаляют из поджелудочной железы и он физически отделяется от других островков. Клетки любого интактного органа, такого как почка или сердце, или неполного органа, такого как фрагмент кровеносного сосуда, не считают "выделенными клетками", поскольку они по-прежнему являются частью данного органа.By "isolated cell" is meant a cell that is removed from a particular tissue or organ in which it (or its predecessor) is found in nature. Any cell can only be partially cleared of its natural environment, considering it "isolated". For example, an intact islet of Langerhans is considered to be a component of "isolated" cells after the islet is removed from the pancreas and it is physically separated from other islets. Cells of any intact organ, such as a kidney or heart, or an incomplete organ, such as a fragment of a blood vessel, are not considered "isolated cells" because they are still part of this organ.

Термин "орган(ы)" используется в настоящем описании как общий термин для описания любого анатомического участка или члена, обладающего у животного специфичной функцией. Дополнительно включенными в данное значение этого термина являются существенные части органов, например, когезионные ткани, полученные из любого органа. Такие органы включают в себя, не ограничиваясь перечисленным, почки, печень, сердце, кишечник, например, толстый или тонкий кишечник, поджелудочную железу и легкие. Дополнительно включенными в данное определение являются кости и кровеносные сосуды, например, трансплантаты аорты.The term "organ (s)" is used herein as a general term to describe any anatomical site or member that has a specific function in an animal. Additionally included in this meaning of this term are essential parts of organs, for example, cohesive tissues derived from any organ. Such organs include, but are not limited to, the kidneys, liver, heart, intestines, for example, the large or small intestines, pancreas, and lungs. Additionally included in this definition are bones and blood vessels, for example, aortic transplants.

В настоящем описании термин "трансплантация" используется в качестве общего термина для обозначения процедуры имплантации пациенту органа, ткани, совокупности клеток или индивидуальных клеток. Термин "трансплантация" определяют в данной области как перенос живых тканей или клеток от донора реципиенту, с целью сохранения у реципиента функциональной целостности трансплантируемой ткани или клеток (см., например, The Merck Manual, Berkow, Fletcher, and Beers, Eds., Merck Research Laboratories, Rahway, N.J., 1992). В настоящем описании термин "клеточная трансплантация" используется в качестве общего термина для обозначения процедуры перемещения пациенту по меньшей мере одной клетки, например, островковой(ых) клетки(ок). К примеру, такую трансплантацию можно осуществить путем удаления β-клеток (или интактных островков) из донорской поджелудочной железы и подсадки их реципиенту, поджелудочная железа которого не может продуцировать достаточное количество инсулина. Этот термин включает в себя все категории трансплантатов, известных в данной области, за исключением переливания крови. Трансплантаты разбивают на категории, в зависимости от локализации и генетической взаимосвязи между донором и реципиентом. Этот термин включает в себя, например, аутотрансплантацию (удаление и перенос клеток или ткани с одного определенного места у пациента на то же или другое место у того же пациента), аллострансплантацию (трансплантация между представителями одних и тех же видов) и ксенотрансплантацию (трансплантацию между представителями разных видов).As used herein, the term “transplantation” is used as a generic term to refer to an implantation procedure for an organ, tissue, cell population or individual cells. The term "transplantation" is defined in this area as the transfer of living tissue or cells from a donor to a recipient, in order to preserve the functional integrity of the transplanted tissue or cells in the recipient (see, for example, The Merck Manual, Berkow, Fletcher, and Beers, Eds., Merck Research Laboratories, Rahway, NJ, 1992). In the present description, the term "cell transplantation" is used as a general term to refer to the procedure for moving at least one cell, for example, islet (s) cell (s) to a patient. For example, such transplantation can be accomplished by removing β-cells (or intact islets) from the donor pancreas and replanting them to a recipient whose pancreas cannot produce enough insulin. This term includes all categories of transplants known in the art, with the exception of blood transfusion. Transplants are divided into categories, depending on the location and genetic relationship between the donor and the recipient. This term includes, for example, autotransplantation (removal and transfer of cells or tissue from one particular place in a patient to the same or another place in the same patient), allograft (transplantation between representatives of the same species) and xenotransplantation (transplantation between representatives of different species).

Термины "отторжение органа", "отторжение трансплантата" или "отторжение" являются общепринятыми в данной области и используются везде в настоящем описании в качестве общего термина, характеризующего процесс отторжения у реципиента органа, тканей, или клеток. В настоящее определение включены, например, три основных типа отторжения, которые обычно идентифицируются в клинической практике: чрезвычайно острое отторжение, острое отторжение и хроническое отторжение (см., например, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994).The terms “organ rejection”, “transplant rejection” or “rejection” are commonly used in the art and are used throughout the present description as a general term for the rejection of an organ, tissue, or cell in a recipient. This definition includes, for example, three main types of rejection that are commonly identified in clinical practice: extremely acute rejection, acute rejection and chronic rejection (see, for example, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994).

Термины "маргинальный донор(ы)" и "маргинальный орган" используются здесь в качестве общих терминов при описании проблематичного донора или органа, что делает их использование для осуществления операции по трансплантации недостаточно оптимальным. Например, понятие маргинальный донор может включать в себя донора, возраст которого превышает 50 лет или который поражен хроническим заболеванием, что может повлиять на функцию трансплантата, например, диабет, HTA и потребление алкоголя. Маргинальный орган представляет собой, например, (1) орган от такого донора или (2) орган, который подвергался длительному воздействию тепла или ишемии в результате неоднократного охлаждения, или (3) орган с анатомическими аномалиями (например, небольшими и многочисленными сосудами, например, в почке), что затрудняет анастомоз сосудов, или с явными атеросклеротическими бляшками в сосудах трансплантата.The terms “marginal donor (s)” and “marginal organ” are used here as general terms to describe a problematic donor or organ, which makes their use for transplantation operations not optimal. For example, the concept of a marginal donor may include a donor who is over 50 years old or who is affected by a chronic disease that may affect transplant function, such as diabetes, HTA, and alcohol consumption. A marginal organ is, for example, (1) an organ from such a donor or (2) an organ that has been exposed to prolonged exposure to heat or ischemia as a result of repeated cooling, or (3) an organ with anatomical abnormalities (e.g., small and numerous vessels, e.g. in the kidney), which complicates the anastomosis of the vessels, or with obvious atherosclerotic plaques in the vessels of the graft.

Получение газообразных композицийObtaining gaseous compositions

Композиция окиси углерода может представлять собой газообразную композицию окиси углерода. Компримированный или герметизированный газ, пригодный для способов настоящего изобретения, можно получить от любого коммерческого поставщика и в емкости любого типа, подходящего для хранения компримированного газа. Например, компримированные или герметизированные газы можно получить от любого поставщика компримированных газов для медицинского использования, таких как кислород. Герметизированный газ, в том числе окись углерода, используемый в способах согласно изобретению, можно получить при условии, что все такие газы требуемой конечной композиции (например, СО и О2, и факультативно N2, He, и/или СО2) смешиваются вместе в одной и той же емкости. При необходимости способы согласно изобретению можно осуществлять с использованием нескольких емкостей, содержащих индивидуальные газы. Например, можно использовать единственную емкость, которая содержит окись углерода вместе с другими газами или без них и содержимое которой необязательно смешивают с комнатным воздухом или с содержимым других емкостей, например, емкостей, содержащих кислород, азот, двуокись углерода, компримированный воздух или любой другой подходящий газ или их смеси.The carbon monoxide composition may be a gaseous carbon monoxide composition. Compressed or pressurized gas suitable for the methods of the present invention can be obtained from any commercial supplier and in any type of container suitable for storing compressed gas. For example, compressed or pressurized gases can be obtained from any supplier of compressed gases for medical use, such as oxygen. A pressurized gas, including carbon monoxide, used in the methods of the invention can be obtained provided that all such gases of the desired final composition (e.g., CO and O 2 , and optionally N 2 , He, and / or CO 2 ) are mixed together in the same tank. If necessary, the methods according to the invention can be carried out using several containers containing individual gases. For example, you can use a single container that contains carbon monoxide with or without other gases and the contents of which are optionally mixed with room air or with the contents of other containers, for example, containers containing oxygen, nitrogen, carbon dioxide, compressed air, or any other suitable gas or mixtures thereof.

Газообразные композиции, вводимые пациенту в соответствии с настоящим изобретением, как правило, содержат 0-79 масс.% азота, примерно от 21 до 100 масс.% кислорода и примерно от 0,0000001 до 0,3 масс.% (что соответствует примерно от 0,001 ppm (т.е., 1 ppb) до 3000 ppm) окиси углерода. Предпочтительно, содержание азота в газообразной композиции составляет около 79 масс.%, содержание кислорода составляет около 21 масс.%, а содержание окиси углерода составляет примерно от 0,0001 до 0,25 масс.%. Содержание окиси углерода предпочтительно составляет по меньшей мере около 0,001 масс.%, например, по меньшей мере около 0,005, 0,01, 0,02, 0,025, 0,03, 0,04, 0,05, 0,06, 0,08, 0,10, 0,15, 0,20, 0,22 или 0,24 масс.%. Предпочтительные диапазоны окиси углерода включают в себя примерно от 0,001 до 0,24, примерно от 0,005 до 0,22, примерно от 0,010 до 0,20, и примерно от 0,015 до 0,1 масс.%. Следует заметить, что газообразные композиции окиси углерода, содержащие окись углерода в концентрациях, превышающих 0,3% (например, 1% или выше), в зависимости от применения, могут использоваться в течение коротких периодов времени (например, на протяжении одного или нескольких вдохов). Они особенно пригодны во время применения ex vivo, когда не возникает риска отравления окисью углерода. В тех случаях, когда этот газ используется для образования газовой среды для культивирования клеток in vitro, она может содержать также окись углерода, способствуя поддержанию рН данной среды. Эта окись углерода может присутствовать, например, в количестве 1-10, как правило, 5 масс.%.Gaseous compositions administered to a patient in accordance with the present invention typically contain 0-79 wt.% Nitrogen, from about 21 to 100 wt.% Oxygen and from about 0.0000001 to 0.3 wt.% (Which corresponds to about 0.001 ppm (i.e. 1 ppb) to 3000 ppm) carbon monoxide. Preferably, the nitrogen content in the gaseous composition is about 79 wt.%, The oxygen content is about 21 wt.%, And the carbon monoxide content is from about 0.0001 to 0.25 wt.%. The carbon monoxide content is preferably at least about 0.001 wt.%, For example at least about 0.005, 0.01, 0.02, 0.025, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0, 08, 0.10, 0.15, 0.20, 0.22 or 0.24 wt.%. Preferred ranges of carbon monoxide include from about 0.001 to 0.24, from about 0.005 to 0.22, from about 0.010 to 0.20, and from about 0.015 to 0.1% by weight. It should be noted that gaseous carbon monoxide compositions containing carbon monoxide in concentrations exceeding 0.3% (e.g. 1% or higher), depending on the application, can be used for short periods of time (e.g. for one or more breaths ) They are especially suitable during ex vivo use when there is no risk of carbon monoxide poisoning. In cases where this gas is used to form a gaseous medium for culturing cells in vitro, it may also contain carbon monoxide, helping to maintain the pH of the medium. This carbon monoxide may be present, for example, in an amount of 1-10, typically 5 wt.%.

Газообразную композицию окиси углерода можно использовать для создания атмосферы, которая содержит газ окись углерода. Можно создать атмосферу, которая включает в себя соответствующие уровни окиси углерода, например, с помощью емкости, содержащей герметизированный газ, включающий в себя газ окиси углерода, и высвобождения этого герметизированного газа из емкости в камеру или в пространство с образованием атмосферы, которая включает в себя газ окись углерода внутри данной камеры или пространства. Альтернативно, газы могут высвобождаться в аппарат для достижения максимальной концентрации в респираторе или в дыхательной трубке, с тем, чтобы создать атмосферу, содержащую газ окись углерода, в респираторе или в дыхательной трубке и обеспечить пациенту, который является единственным человеком в помещении, существенный уровень окиси углерода.A gaseous carbon monoxide composition can be used to create an atmosphere that contains carbon monoxide gas. You can create an atmosphere that includes appropriate levels of carbon monoxide, for example, by using a container containing a pressurized gas including carbon monoxide gas, and releasing this pressurized gas from the tank into a chamber or space to form an atmosphere that includes gas carbon monoxide inside a given chamber or space. Alternatively, gases can be released into the apparatus to achieve maximum concentration in the respirator or in the breathing tube so as to create an atmosphere containing carbon monoxide gas in the respirator or breathing tube and to provide the patient, who is the only person in the room, a substantial level of oxide carbon.

Уровень окиси углерода в атмосфере или в системе вентиляции можно измерить или контролировать с использованием любого способа, известного в данной области. Такие способы включают в себя электрохимическое детектирование, газовую хроматографию, радиоизотопное считывание, инфракрасную абсорбцию, колориметрию и электрохимические способы, основанные на использовании селективных мембран (см., например, Sunderman et al., Clin. Chem. 28:2026-2032, 1982; Ingi et al., Neuron 16:835-842, 1996). С помощью, например, газовой хроматографии и радиоизотопного считывания можно детектировать содержание окиси углерода в количестве дробных долей на миллион. Кроме того, известно, что уровни окиси углерода в суб-ppm-диапазоне можно измерять в биологической ткани с помощью газового сенсора для средней части инфракрасного спектра (см., например, Morimoto et al., Am. J. Physiol. Heart. Circ Physiol. 280:H482-H488, 2001). Сенсоры для окиси углерода и устройства для газовой детекции широко доступны из многих коммерческих источников.The level of carbon monoxide in the atmosphere or in the ventilation system can be measured or controlled using any method known in the art. Such methods include electrochemical detection, gas chromatography, radioisotope reading, infrared absorption, colorimetry, and electrochemical methods based on the use of selective membranes (see, for example, Sunderman et al., Clin. Chem. 28: 2026-2032, 1982; Ingi et al., Neuron 16: 835-842, 1996). Using, for example, gas chromatography and radioisotope readings, carbon monoxide can be detected in fractions per million. In addition, it is known that sub-ppm ranges of carbon monoxide can be measured in biological tissue using a gas sensor for the mid-infrared spectrum (see, for example, Morimoto et al., Am. J. Physiol. Heart. Circ Physiol 280: H482-H488, 2001). Carbon monoxide sensors and gas detection devices are widely available from many commercial sources.

Получение жидких композицийObtaining liquid compositions

Композиция окиси углерода может быть также представлена в виде жидкой композиции окиси углерода. Жидкость можно включить в композицию окиси углерода с помощью любого способа, известного в данной области, заставляющего газы растворяться в жидкостях. Например, жидкость можно поместить в так называемый "СО2-инкубатор" и подвергать воздействию непрерывного потока окиси углерода до тех пор, пока в жидкости будет достигнута необходимая концентрация окиси углерода. В качестве другого примера, окись углерода можно барботировать прямо в жидкость до достижения в жидкости желаемой концентрации окиси углерода. Объем окиси углерода, который можно растворить в водном растворе, повышается с понижением температуры. В качестве еще одного примера, соответствующую жидкость можно пропускать через трубки, которые позволяют газу диффундировать, когда эти трубки проходят через газовую среду, содержащую окись углерода (например, применяя устройство, такое как оксигенатор с искусственной мембраной). Окись углерода диффундирует в жидкость для создания жидкой композиции окиси углерода.The carbon monoxide composition may also be presented as a liquid carbon monoxide composition. The liquid can be incorporated into the carbon monoxide composition by any method known in the art for causing gases to dissolve in liquids. For example, a liquid can be placed in a so-called “CO 2 incubator” and exposed to a continuous stream of carbon monoxide until the desired concentration of carbon monoxide is reached in the liquid. As another example, carbon monoxide can be bubbled directly into the liquid until the desired carbon monoxide concentration is reached in the liquid. The amount of carbon monoxide that can be dissolved in an aqueous solution increases with decreasing temperature. As another example, an appropriate liquid can be passed through tubes that allow gas to diffuse when these tubes pass through a gas medium containing carbon monoxide (for example, using a device such as an oxygenator with an artificial membrane). Carbon monoxide diffuses into a liquid to create a liquid carbon monoxide composition.

Жидкостью может быть любая жидкость, известная специалистам в данной области, которая пригодна для введения пациентам (см., например, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994) или для сохранения органов, тканей или клеток ex vivo. Вообще жидкость должна представлять собой водный раствор. Примеры растворов включают в себя фосфатно-солевой буферный раствор (PBS), раствор CelsiorTM, раствор PerfadexTM, Collins-раствор, цитратный раствор и раствор Висконсинского Университета (UW) (Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994). Жидкие композиции могут включать в себя окись углерода в концентрациях в диапазоне примерно от 0,0001 до 0,0044 г СО/100 г жидкости, по меньшей мере 0,0002, 0,0004, 0,0006, 0,0008, 0,0010, 0,0013, 0,0014, 0,0015, 0,0016, 0,0018, 0,0020, 0,0021, 0,0022, 0,0024, 0,0026, 0,0028, 0,0030, 0,0032, 0,0035, 0,0037, 0,0040, или 0,0042 г СО/100 г среды. Предпочтительные диапазоны включают в себя, например, примерно от 0,0010 до 0,0030 г СО/100 г жидкости, примерно от 0,0015 до 0,0026 г СО/100 г жидкости, или примерно от 0,0018 до 0,0024 г СО/100 г жидкости. Точка насыщения воды при 0°С составляет около 0,0044 г СО/100 г среды.The fluid may be any fluid known to those skilled in the art that is suitable for administration to patients (see, for example, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994) or for preserving organs, tissues or ex cells vivo. In general, the liquid should be an aqueous solution. Examples of solutions include phosphate buffered saline (PBS), Celsior , Perfadex , Collins, citrate and Wisconsin University (UW) (Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University) Press, 1994). Liquid compositions may include carbon monoxide in concentrations ranging from about 0.0001 to 0.0044 g CO / 100 g liquid, at least 0.0002, 0.0004, 0.0006, 0.0008, 0.0010 , 0.0013, 0.0014, 0.0015, 0.0016, 0.0018, 0.0020, 0.0021, 0.0022, 0.0024, 0.0026, 0.0028, 0.0030, 0 , 0032, 0.0035, 0.0037, 0.0040, or 0.0042 g CO / 100 g medium. Preferred ranges include, for example, from about 0.0010 to 0.0030 g CO / 100 g of liquid, from about 0.0015 to 0.0026 g of CO / 100 g of liquid, or from about 0.0018 to 0.0024 g CO / 100 g liquid. The saturation point of water at 0 ° C is about 0.0044 g of CO / 100 g of medium.

Любую подходящую жидкость можно подвергнуть насыщению окисью углерода до определенной концентрации с помощью диффузионного аппарата. Альтернативно, можно использовать заранее приготовленные растворы, качество которых контролируют по содержанию определенного уровня окиси углерода. Точный контроль дозы можно осуществить путем измерения с помощью газопроницаемой мембраны, непроницаемой для жидкости, соединенной с анализатором окиси углерода. Растворы можно подвергнуть насыщению до требуемых эффективных концентраций и поддерживать на этих уровнях. Включение в жидкие и газообразные композиции инертного газа гелия может улучшить доставку окиси углерода к определенным тканям любого органа.Any suitable liquid can be saturated with carbon monoxide to a specific concentration using a diffusion apparatus. Alternatively, you can use pre-prepared solutions, the quality of which is controlled by the content of a certain level of carbon monoxide. Exact dose control can be accomplished by measuring with a gas permeable membrane impervious to liquid connected to a carbon monoxide analyzer. Solutions can be saturated to the required effective concentrations and maintained at these levels. Incorporation of helium inert gas into liquid and gaseous compositions can improve the delivery of carbon monoxide to certain tissues of any organ.

Обработка пациентов композициями окиси углеродаTreatment of Patients with Carbon Monoxide Compositions

В настоящем изобретении рассматривается использование композиций окиси углерода для обработки доноров, реципиентов, органов, тканей, групп клеток, и/или отдельных клеток на любой стадии получения, хранения и процесса трансплантации. Орган, ткань, совокупность клеток, или отдельные клетки можно получить от донора, обработанного композицией окиси углерода ex vivo, в соответствии с настоящим изобретением, и трансплантировать их реципиенту. Альтернативно или в дополнение, орган, ткань, совокупность клеток, или отдельные клетки можно обработать in situ, пока они еще находятся у донора. Факультативно, композицию окиси углерода можно ввести реципиенту до, во время и/или после операции: например, после того как в органе восстановят кровоснабжение кровью реципиента. Композицию окиси углерода можно также ввести донору до или во время операции по получению органа, ткани, совокупности клеток, или индивидуальных клеток.The present invention contemplates the use of carbon monoxide compositions for treating donors, recipients, organs, tissues, groups of cells, and / or individual cells at any stage of the preparation, storage and transplantation process. An organ, tissue, cell population, or individual cells can be obtained from a donor treated with an ex vivo carbon monoxide composition in accordance with the present invention and transplanted to a recipient thereof. Alternatively or in addition, an organ, tissue, a collection of cells, or individual cells can be processed in situ while they are still in the donor. Optionally, the carbon monoxide composition can be administered to the recipient before, during and / or after surgery: for example, after the blood supply to the blood of the recipient is restored in the organ. The carbon monoxide composition may also be administered to the donor prior to or during an operation to produce an organ, tissue, cell population, or individual cells.

Органы, ткани, группы клеток, и/или выделенные клетки можно получить от донора и трансплантировать с помощью любого способа, известного специалистам в данной области (см., например, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press (1994)). Квалифицированным практикам очевидно, что способы получения и трансплантации могут варьировать, в зависимости от многих обстоятельств, таких как тип органа, ткани или клеток и характеристика донора.Organs, tissues, groups of cells, and / or isolated cells can be obtained from a donor and transplanted using any method known to specialists in this field (see, for example, Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press ( 1994)). It will be apparent to skilled practitioners that the methods of preparation and transplantation may vary, depending on many circumstances, such as the type of organ, tissue or cell and the characteristics of the donor.

Кроме того, в настоящем изобретении подразумевается, что описанные здесь способы могут использоваться в отношении органов, ткани, групп клеток или выделенных клеток ex vivo, например, искусственных органов, таких как искусственная печень, почка или поджелудочная железа (см. например, Sambanis et al., Cytotechnology 15:351-363, 1994). Органы, ткани, или клетки (или группы клеток) можно обрабатывать окисью углерода либо до помещения их в указанный аппарат, или во время их пребывания в данном аппарате, или в обоих случаях. Альтернативно или в дополнение, животному-донору можно вводить окись углерода перед удалением органа, ткани, совокупности клеток или индивидуальных клеток для использования в данном аппарате.In addition, the present invention implies that the methods described herein can be used in relation to organs, tissue, groups of cells or isolated cells ex vivo, for example, artificial organs such as an artificial liver, kidney or pancreas (see, for example, Sambanis et al ., Cytotechnology 15: 351-363, 1994). Organs, tissues, or cells (or groups of cells) can be treated with carbon monoxide either before they are placed in the specified apparatus, or during their stay in this apparatus, or in both cases. Alternatively or in addition, carbon monoxide may be administered to the donor animal before removal of an organ, tissue, cell population or individual cells for use in this apparatus.

Альтернативно или в дополнение, клетку можно культивировать, как указано ниже, и трансплантировать реципиенту.Alternatively or in addition, the cell can be cultured as described below and transplanted to the recipient.

Пациента можно подвергнуть обработке композицией окиси углерода с помощью любого, известного в данной области способа, введения пациентам газов и/или жидкостей. В настоящем изобретении рассматривается системное введение пациентам жидких или газообразных композиций окиси углерода (например, с помощью ингаляции и/или приема внутрь), и местного введения композиций в органы или ткани пациентов in situ (например, путем приема внутрь, инсуффляции и/или внедрения в брюшную полость).The patient can be treated with the carbon monoxide composition using any method known in the art for administering gases and / or liquids to patients. The present invention contemplates the systemic administration to patients of liquid or gaseous carbon monoxide compositions (e.g., by inhalation and / or oral administration), and topical administration of the compositions to patient organs or tissues in situ (e.g., by oral administration, insufflation and / or administration in abdominal cavity).

Системная доставка окиси углеродаCarbon Monoxide Delivery

Газообразные композиции окиси углерода можно доставлять пациенту системно, например, пациенту, подвергающемуся трансплантации или нуждающемуся в ней. Газообразные композиции окиси углерода вводят, как правило, путем ингаляции через ротовой или носовой пути в легкие, где вводимая окись углерода легко поглощается током крови данного пациента. Концентрация активного соединения (СО), используемого в терапевтической газообразной композиции, зависит от скорости поглощения, распределения, инактивации и выведения (главным образом, через дыхание) окиси углерода, а также от других факторов, известных специалистам в данной области. Кроме того, следует иметь в виду, что для любого отдельного пациента конкретную схему введения можно со временем доводить в соответствии с индивидуальной необходимостью и по усмотрению вводящего или контролирующего специалиста, и что изложенный здесь диапазон концентраций является лишь примерным, и не предполагается ограничения им объема или действия заявленного изобретения. В настоящем изобретении предполагается острое, подострое или постоянное введение окиси углерода, в зависимости, например, от тяжести или продолжительности расстройства функции у пациента. Окись углерода может доставляться пациенту в течение времени (в том числе и неопределенного), достаточного для лечения состояния и осуществления фармакологического или биологического эффекта.Gaseous carbon monoxide compositions can be delivered to a patient systemically, for example, to a patient undergoing transplantation or in need thereof. Gaseous carbon monoxide compositions are usually administered by inhalation through the oral or nasal passages into the lungs, where the carbon monoxide administered is readily absorbed by the patient’s blood stream. The concentration of the active compound (CO) used in the therapeutic gaseous composition depends on the rate of absorption, distribution, inactivation and excretion (mainly through respiration) of carbon monoxide, as well as other factors known to those skilled in the art. In addition, it should be borne in mind that for any individual patient, a specific administration schedule can be adjusted over time in accordance with individual need and at the discretion of the introducing or supervising specialist, and that the concentration range set forth here is only approximate, and it is not intended to limit its volume or the effects of the claimed invention. The present invention contemplates acute, subacute or continuous administration of carbon monoxide, depending, for example, on the severity or duration of a dysfunction in a patient. Carbon monoxide can be delivered to the patient over a period of time (including indefinite), sufficient to treat the condition and the implementation of a pharmacological or biological effect.

Ниже приводятся примеры некоторых способов и приборов, которые можно использовать для введения пациентам газообразных композиций окиси углерода.The following are examples of some methods and devices that can be used to administer gaseous carbon monoxide compositions to patients.

Дыхательные аппаратыBreathing apparatus

Окись углерода (концентрация может варьировать) можно закупить смешанной с воздухом или другим содержащим кислород газом в стандартном резервуаре для компримированного газа (например, 21% О2, 79% N2). Он инертен, а концентрации, которые нужны для осуществления способов согласно изобретению, гораздо ниже области воспламенения (10% в воздухе). В стационарных условиях газ должен предположительно доставляться прикроватно, где он должен смешиваться с кислородом или с комнатным воздухом в смесителе до требуемой концентрации. Пациент должен вдыхать газовую смесь с помощью дыхательного аппарата, который должен регулировать скорость газового потока, исходя из комфорта и потребности пациента. Это определяется с помощью легочных графиков (т.е., частоты дыхания, дыхательного объема и т.д.). В системе доставки можно создать устройства, ограждающие пациента от нежелательного получения превышающего требуемый уровень количества окиси углерода. Контролировать уровень окиси углерода у пациента можно путем анализа (1) карбоксигемоглобина (COHb), который можно измерить в венозной крови, и (2) выдыхаемой окиси углерода из отверстия с левой стороны дыхательного аппарата. Воздействие окиси углерода можно регулировать, учитывая состояние здоровья пациента и на основе показаний счетчика. При необходимости окись углерода можно "вымыть" из пациента путем переключения на 100%-ную ингаляцию О2. Окись углерода не усваивается; поэтому все, что вдыхается, должно одновременно и выдыхаться, за исключением незначительной доли процента, которая превращается в СО2. Окись углерода может также смешиваться с любым количеством О2 для обеспечения терапевтической доставки окиси углерода без последующих гипоксических состояний.Carbon monoxide (concentration may vary) can be purchased mixed with air or other oxygen-containing gas in a standard compressed gas tank (e.g. 21% O 2 , 79% N 2 ). It is inert, and the concentrations that are needed to implement the methods according to the invention are much lower than the ignition region (10% in air). Under stationary conditions, the gas should supposedly be delivered by bedside, where it should be mixed with oxygen or with room air in the mixer to the desired concentration. The patient should inhale the gas mixture using a breathing apparatus, which should regulate the gas flow rate based on the comfort and needs of the patient. This is determined using pulmonary schedules (i.e., respiratory rate, tidal volume, etc.). In the delivery system, it is possible to create devices that protect the patient from unwanted receipt exceeding the required level of carbon monoxide. The patient’s carbon monoxide level can be monitored by analyzing (1) carboxyhemoglobin (COHb), which can be measured in venous blood, and (2) exhaled carbon monoxide from an opening on the left side of the breathing apparatus. The effects of carbon monoxide can be controlled based on the patient’s health and based on the meter reading. If necessary, carbon monoxide can be "washed" out of the patient by switching to 100% O 2 inhalation. Carbon monoxide is not absorbed; therefore, everything that is inhaled must be exhaled at the same time, with the exception of a small fraction of a percent, which turns into CO 2 . Carbon monoxide can also be mixed with any amount of O 2 to provide therapeutic delivery of carbon monoxide without subsequent hypoxic conditions.

Маска и палаткаMask and tent

Газовую смесь, содержащую окись углерода, получают, как указано выше, что позволяет ингалировать пациента с использованием маски или палатки. Вдыхаемая концентрация может меняться и может "вымываться" путем простого переключения на 100%-ное вдыхание О2. Операцию контроля уровня окиси углерода предполагается производить на маске или вблизи нее, либо в палатке с помощью безопасного механизма, который мог бы предотвратить вдыхание чрезмерно высокой концентрации окиси углерода.The carbon monoxide gas mixture is prepared as described above, which allows the patient to be inhaled using a mask or tent. The respirable concentration may vary and may be “washed out” by simply switching to 100% inhalation of O 2 . The operation to control the level of carbon monoxide is supposed to be carried out on the mask or near it, or in the tent using a safe mechanism that could prevent the inhalation of an excessively high concentration of carbon monoxide.

Портативный ингаляторPortable inhaler

Компримированной окисью углерода можно снабдить переносное устройство для вдыхания и вдыхать контролируемую дозу, например, чтобы иметь возможность для периодической обработки пациента, который не находится в стационарных условиях. Контейнеры можно заполнить разными концентрациями окиси углерода. Устройство может быть представлено в виде простого, небольшого резервуара (например, менее 5 кг) с соответственно разбавленным СО и двухпозиционным клапаном и трубкой, из которой пациент втягивает струю СО в соответствии со стандартной схемой или по необходимости.Compressed carbon monoxide can be provided with a portable device for inhaling and inhaling a controlled dose, for example, in order to be able to periodically treat a patient who is not in a stationary condition. Containers can be filled with different concentrations of carbon monoxide. The device can be presented in the form of a simple, small reservoir (for example, less than 5 kg) with respectively diluted CO and a two-position valve and a tube from which the patient draws in a stream of CO in accordance with the standard scheme or as necessary.

Интравенозное искусственное легкоеIntravenous artificial lung

Искусственное легкое (зондовое устройство для газообмена в крови), предназначенное для доставки О2 и удаления СО2, можно использовать для доставки окиси углерода. Имплантируемый катетер остается в одной из больших вен и должен обладать способностью доставлять окись углерода в данной концентрации для системной доставки, либо в локальный участок. Доставка может представлять собой местную доставку окиси углерода в высокой концентрации в течение короткого периода времени в конкретный участок (эта высокая концентрация должна быстро разбавляться в кровотоке), или представлять собой сравнительно более длительное системное воздействие сниженной концентрации окиси углерода (см., например, Hattler et al., Artif. Organs 18(11):806-812, 1994; и Golob. et al, ASAIO J. 47(5):432-437, 2001).An artificial lung (probe device for gas exchange in the blood), designed to deliver O 2 and remove CO 2 , can be used to deliver carbon monoxide. The implantable catheter remains in one of the large veins and must be able to deliver carbon monoxide at a given concentration for systemic delivery, or to a local site. The delivery may be local delivery of high concentration carbon monoxide over a short period of time to a specific site (this high concentration should be rapidly diluted in the bloodstream), or it may represent a relatively longer systemic effect of a reduced concentration of carbon monoxide (see, for example, Hattler et al., Artif. Organs 18 (11): 806-812, 1994; and Golob. et al, ASAIO J. 47 (5): 432-437, 2001).

Барокамера для создания нормального давления (Normоbaric chamber)Pressure chamber for creating normal pressure (Normábaric chamber)

В некоторых случаях было бы желательно воздействовать окисью углерода на весь организм пациента. Пациент должен находиться внутри герметизированной камеры, которая должна быть заполнена окисью углерода (уровень которой не должен подвергать опасности данного пациента или уровень которой составляет приемлемую степень риска, безопасную для подвергающегося воздействию постороннего наблюдателя). По завершении экспонирования камеру следует очистить с помощью воздуха (например, 21% О2, 79% N2), а образцы проанализировать в анализаторе окиси углерода, чтобы гарантировать отсутствие остатков окиси углерода, перед тем как позволить пациенту покинуть данную систему экспонирования.In some cases, it would be desirable to apply carbon monoxide to the entire patient. The patient must be inside a sealed chamber, which must be filled with carbon monoxide (the level of which should not endanger the patient or whose level is an acceptable degree of risk that is safe for the exposed outsider). At the end of the exposure, the chamber should be cleaned with air (for example, 21% O 2 , 79% N 2 ), and the samples should be analyzed in a carbon monoxide analyzer to ensure that no carbon monoxide remains before allowing the patient to leave this exposure system.

Водные растворыAqueous solutions

В настоящем изобретении также считают, что для системной доставки пациенту, например, для пероральной доставки и/или путем инъекции в его тело, например, внутривенной, внутриартериальной, внутрибрюшинной и/или подкожной, можно создать водные растворы, содержащие окись углерода.The present invention also considers that for systemic delivery to a patient, for example, for oral delivery and / or by injection into his body, for example, intravenous, intraarterial, intraperitoneal and / or subcutaneous, aqueous solutions containing carbon monoxide can be created.

Буферы для сохранения и культуральную среду можно насытить до заданной концентрации окисью углерода с помощью диффузионного аппарата для газов или заранее приготовленными сток-растворами, которые подвергают контролю качества на содержание заданного уровня окиси углерода. Точный контроль дозирования осуществляют путем измерений с помощью мембраны, проницаемой для газа и непроницаемой для жидкости, соединенной с анализатором окиси углерода. Буферы и растворы можно насытить до требуемых эффективных концентраций и сохранять их на этом уровне. Что касается процедур, которые требуются для перфузии органа, ткани, или препарата клеток, предварительно приготовленные насыщенные растворы могут находиться под рукой для поддержания уровня окиси углерода. Если уровень окиси углерода снижен, вместо растворов, в которых концентрация окиси углерода снижена, можно добавить свежие растворы. После получения органа, ткани или клеток их можно сохранять в указанном растворе для транспортировки в герметичном контейнере. Присутствие инертного газа гелия делает поглощение окиси углерода более эффективным.The storage buffers and the culture medium can be saturated to a predetermined concentration with carbon monoxide using a gas diffusion apparatus or pre-prepared stock solutions that are subjected to quality control for a given level of carbon monoxide. Precise dosing control is carried out by measuring with a membrane permeable to gas and impermeable to liquid, connected to a carbon monoxide analyzer. Buffers and solutions can be saturated to the required effective concentrations and kept at that level. Regarding the procedures required to perfuse an organ, tissue, or cell preparation, pre-prepared saturated solutions can be on hand to maintain carbon monoxide levels. If the level of carbon monoxide is reduced, instead of solutions in which the concentration of carbon monoxide is reduced, fresh solutions can be added. After receiving the organ, tissue or cells, they can be stored in the specified solution for transportation in an airtight container. The presence of an inert helium gas makes carbon monoxide absorption more efficient.

Местная обработка органов, тканей и выделенных клеток окисью углерода in situ и ex vivoLocal treatment of organs, tissues and isolated cells with carbon monoxide in situ and ex vivo

В настоящем изобретении представлены способы трансплантации органа(ов), тканей, групп клеток и/или выделенных клеток. Эти способы могут включать в себя стадию экспонирования органа(ов), тканей, группы клеток и/или выделенных клеток в присутствии композиции окиси углерода перед их трансплантацией. Такое экспонирование может происходить in situ и/или ex vivo. Орган(ы), ткани и/или выделенные клетки можно экспонировать в атмосфере, содержащей газ окись углерода, в жидкой композиции окиси углерода, например, в жидком перфузате, в растворе для хранения или в промывочном растворе с содержащейся в нем растворенной окисью углерода, или и в том, и в другом.The present invention provides methods for transplanting an organ (s), tissues, groups of cells and / or isolated cells. These methods may include the step of exposing the organ (s), tissues, group of cells and / or isolated cells in the presence of a carbon monoxide composition before transplantation. Such exposure may occur in situ and / or ex vivo. The organ (s), tissues and / or isolated cells can be exposed in an atmosphere containing carbon monoxide gas, in a liquid carbon monoxide composition, for example, in a liquid perfusion solution, in a storage solution or in a washing solution with dissolved carbon monoxide contained therein, or in both.

Экспонирование органа или ткани в присутствии жидких композиций окиси углерода можно осуществлять ex vivo и/или in situ с помощью любого способа, известного в данной области. Например, экспонирование можно осуществлять ex vivo в любой камере или в пространстве, обладающем достаточным объемом для погружения органа или ткани, полностью или частично, в композицию окиси углерода. В качестве другого примера, можно экспонировать данный орган в композиции окиси углерода путем помещения этого органа в любой подходящий контейнер, что позволяет композиции окиси углерода "омывать" помещенный орган так, чтобы этот орган подвергался непрерывному орошению композицией окиси углерода.Exposure of an organ or tissue in the presence of liquid carbon monoxide compositions can be carried out ex vivo and / or in situ using any method known in the art. For example, exposure can be carried out ex vivo in any chamber or space with sufficient volume to immerse an organ or tissue, in whole or in part, in a carbon monoxide composition. As another example, you can expose this organ in the carbon monoxide composition by placing this organ in any suitable container, which allows the carbon monoxide composition to “wash” the organ placed so that the organ is continuously irrigated with the carbon monoxide composition.

Альтернативно, трансплантируемый орган можно перфузировать композицией окиси углерода. Термин "перфузия" является общепризнанным термином и относится к протеканию жидкости, например, композиции окиси углерода, через кровеносные сосуды органа или ткани. Способы перфузии органов ex vivo и in situ хорошо известны в данной области. Орган можно перфузировать композицией окиси углерода ex vivo, например, с помощью аппарата для непрерывной гипотермической перфузии (см., Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994). Факультативно, при перфузиях in situ и ex vivo орган, перед перфузией с помощью композиции окиси углерода, можно перфузировать промывочным раствором, например, UW-раствором без окиси углерода, для удаления крови из донорского органа. Такую операцию следует осуществлять во избежание конкуренции за окись углерода гемоглобином донора. В качестве другого варианта, промывочный раствор может представлять собой композицию окиси углерода. Соответствующую жидкость можно пропускать через трубку, которая делает возможной диффузию газа; данная трубка проходит через атмосферу, содержащую окись углерода (например, через камеру, такую как оксигенатор с искусственной мембраной), для создания жидкой композиции окиси углерода, которая затем может переходить в орган (например, перфузировать орган путем присоединения трубки к этому органу).Alternatively, the transplanted organ can be perfused with a carbon monoxide composition. The term "perfusion" is a recognized term and refers to the flow of a fluid, for example, a carbon monoxide composition, through the blood vessels of an organ or tissue. Ex vivo and in situ organ perfusion methods are well known in the art. An organ can be perfused with an ex vivo carbon monoxide composition, for example, using a hypothermic continuous perfusion apparatus (see Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994). Optionally, for in situ and ex vivo perfusions, an organ, before perfusion with a carbon monoxide composition, can be perfused with a wash solution, for example, a carbon monoxide-free UW solution, to remove blood from a donor organ. Such an operation should be carried out in order to avoid competition for carbon monoxide donor hemoglobin. Alternatively, the wash solution may be a carbon monoxide composition. The appropriate liquid can be passed through a tube, which makes gas diffusion possible; this tube passes through an atmosphere containing carbon monoxide (for example, through a chamber such as an oxygenator with an artificial membrane) to create a liquid carbon monoxide composition that can then transfer to an organ (for example, to perfuse an organ by attaching a tube to this organ).

Трансплантируемый орган или ткань можно поместить, например, погрузить, в среду или раствор, который не содержит окись углерода, а также поместить в камеру, в которой находится среда или раствор, содержащий газовую среду с окисью углерода. Альтернативно или в дополнение, окись углерода можно "барботировать" в данную среду или раствор. Выдерживание in situ можно осуществлять с помощью любого способа, известного в данной области, например, промывая или перфузируя орган с помощью жидкой композиции окиси углерода (смотрите Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994).The transplanted organ or tissue can be placed, for example, immersed in a medium or solution that does not contain carbon monoxide, and also placed in a chamber in which the medium or solution containing a gas medium with carbon monoxide is located. Alternatively or in addition, carbon monoxide may be "sparged" into a given medium or solution. In situ aging can be accomplished using any method known in the art, for example, washing or perfusing an organ using a liquid carbon monoxide composition (see Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Oxford University Press, 1994).

Настоящее изобретение предполагает, что для данной операции трансплантации можно использовать любой или все вышеуказанные способы экспонирования органа или ткани в жидкой композиции окиси углерода, например, промывку, погружение, или перфузию.The present invention contemplates that for any given transplant operation, any or all of the above methods for exposing an organ or tissue to a liquid carbon monoxide composition, for example, rinsing, immersion, or perfusion, can be used.

Настоящее изобретение предполагает также, что можно создать твердую или полужидкую композицию окиси углерода. Например, жидкость, которая представляет собой композицию окиси углерода, как указано выше, можно создать в виде твердой или полужидкой композиции, в которую орган или ткань можно внедрить или покрыть ею. Альтернативно, полужидкую композицию окиси углерода можно вливать в трансплантируемый орган. Твердые или полужидкие композиции можно создавать, например, путем добавления к используемой жидкости загущающего агента, такого как желатинирующий агент (например, коллаген или альгинат).The present invention also contemplates that a solid or semi-liquid carbon monoxide composition can be provided. For example, a liquid that is a carbon monoxide composition as described above can be formulated as a solid or semi-liquid composition into which an organ or tissue can be embedded or coated with it. Alternatively, the semi-liquid carbon monoxide composition may be poured into the transplanted organ. Solid or semi-liquid compositions can be created, for example, by adding a thickening agent, such as a gelling agent (e.g., collagen or alginate) to the liquid used.

Культура клетокCell culture

В настоящем изобретении представлен способ поддержания или культивирования животной клетки in vivo. Способ может включать в себя стадии обеспечения емкости, содержащей герметизированный газ, в том числе газ окись азота, получение животной клетки in vitro и выпуск герметизированного газа из указанной емкости с образованием газовой среды, которая содержит газ окись углерода. Затем животную клетку культивируют или просто содержат в присутствии газовой среды, содержащей газ окись углерода.The present invention provides a method of maintaining or culturing an animal cell in vivo. The method may include the steps of providing a container containing a pressurized gas, including nitric oxide gas, producing an animal cell in vitro, and releasing the pressurized gas from said container to form a gas medium that contains carbon monoxide gas. The animal cell is then cultured or simply kept in the presence of a gas medium containing carbon monoxide gas.

Способ можно осуществить в любой камере или в пространстве, пригодных для создания газовой среды, которая включает в себя соответствующий уровень газа окись углерода. Такие камеры или площади содержат, например, инкубаторы, баллоны для смешивания, или любую емкость, пригодную для культивирования или содержания клеток, бутыли, содержимое которых перемешивается при их вращении, колбы для культивирования клеток, чашки Петри и пробирки. Например, можно использовать СО2-инкубатор, в который газ окись углерода поставляется непрерывной струей из емкости, которая содержит этот газ. В качестве другого примера, можно использовать бутыль, содержимое которой перемешивается при ее вращении и в которую включена окись углерода, для создания внутри перемешивающей бутыли соответствующей газовой среды.The method can be carried out in any chamber or space suitable for creating a gaseous medium, which includes an appropriate level of gas carbon monoxide. Such chambers or areas contain, for example, incubators, mixing cylinders, or any container suitable for culturing or containing cells, bottles whose contents are mixed during rotation, cell culture flasks, Petri dishes, and tubes. For example, you can use a CO 2 incubator, in which carbon monoxide gas is supplied by a continuous stream from a vessel that contains this gas. As another example, you can use a bottle, the contents of which are mixed during its rotation and which includes carbon monoxide, to create a suitable gas medium inside the mixing bottle.

Практикующим специалистам очевидно, что условия культивирования, например, температуру, можно выбрать и/или изменить в зависимости от типа культивируемой клетки (см., например, Cells: A Laboratory Manual, Spector and Leinwand, Eds., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1997). Например, клеточную линию βТС3 мышиной инсулиномы (DSMZ, Braunschweig, Германия) можно инкубировать в увлажненном воздухе, содержащем 5% СО2/95% воздуха при 37°С.It is obvious to practitioners that cultivation conditions, such as temperature, can be selected and / or changed depending on the type of cultured cell (see, for example, Cells: A Laboratory Manual, Spector and Leinwand, Eds., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1997). For example, the mouse insulinoma βTC3 cell line (DSMZ, Braunschweig, Germany) can be incubated in humidified air containing 5% CO 2 /95% air at 37 ° C.

Животную клетку можно поместить, например, суспендировать или промыть в жидкой среде. Эта среда может представлять собой любую среду, известную специалистам в данной области, пригодную для культивирования, сохранения, или промывания представляющих интерес клеток (см., например, Cells: A Laboratory Manual, Spector and Leinwand, Eds., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1997). Такого типа среды включают в себя, не ограничиваясь перечисленным, различные буферы, минимальную незаменимую среду Игла (MEM), минимальную незаменимую среду Игла в модификации Дюльбекко/Вогта (DMEM), или среду Roswell Park Memorial Institute (RPMI). Такая среда может также включать в себя соответствующие добавки, например, эмбриональную бычью сыворотку (FBS), индивидуальные аминокислоты, антибиотики и/или витамины. Например, эта среда может быть средой RPMI 1640 (Life Technologies, Grand Island, New York) c добавлением 2 мМ L-глутамина, 100 Ед/мл пенициллина G, 100 Ед/мл стрептомицина и 10% околоплодной сыворотки теленка (FCS) (Life Technologies). В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых культивируемые клетки находятся в жидкой среде, эти клетки можно выдерживать с композицией окиси углерода путем контактирования этой жидкой среды с герметизированным газом, содержащим окись углерода, например, с газом окись углерода, выпускаемым из источника герметизированного газа, в соответствии со способами настоящего изобретения.The animal cell can be placed, for example, suspended or washed in a liquid medium. This medium can be any medium known to those skilled in the art suitable for culturing, preserving, or washing cells of interest (see, for example, Cells: A Laboratory Manual, Spector and Leinwand, Eds., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1997). This type of medium includes, but is not limited to, various buffers, the minimum essential Eagle medium (MEM), the minimum essential Eagle medium modified by Dulbecco / Vogt (DMEM), or the Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium. Such a medium may also include appropriate additives, for example, fetal bovine serum (FBS), individual amino acids, antibiotics and / or vitamins. For example, this medium may be RPMI 1640 medium (Life Technologies, Grand Island, New York) supplemented with 2 mM L-glutamine, 100 U / ml penicillin G, 100 U / ml streptomycin and 10% fetal calf serum (FCS) (Life Technologies). In those embodiments of the present invention in which the cultured cells are in a liquid medium, these cells can be maintained with a carbon monoxide composition by contacting the liquid medium with a sealed carbon monoxide gas, for example carbon monoxide gas discharged from a sealed gas source, in accordance with the methods of the present invention.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения жидкая среда сама представляет собой композицию окиси углерода, созданную, как указано выше. Данную среду можно инфузировать окисью углерода до или после добавления клеток к среде.In another embodiment of the present invention, the liquid medium itself is a carbon monoxide composition formulated as described above. This medium can be infused with carbon monoxide before or after the addition of cells to the medium.

Кроме того, в настоящем изобретении предусматривается, что можно создать твердую или полужидкую среду, в которой твердая или полужидкая среда представляет собой композицию окиси углерода. Например, жидкую среду, которая представляет собой композицию окиси углерода, как указано выше, можно создать в виде твердой или полужидкой среды, в которую клетки могут быть погружены или включены. Такое действие можно осуществить, например, путем добавления в среду желатинирующего агента, такого как коллаген, альгинат или агар.In addition, the present invention provides that it is possible to create a solid or semi-liquid medium in which the solid or semi-liquid medium is a carbon monoxide composition. For example, a liquid medium, which is a carbon monoxide composition, as described above, can be created as a solid or semi-liquid medium in which cells can be immersed or incorporated. Such an action can be carried out, for example, by adding a gelling agent, such as collagen, alginate or agar, to the medium.

Использование гемокисгеназы-1, соединения, ассоциированные с гемоксигеназой-1, а также другие соединения, и обработкаUse of hemokisgenase-1, compounds associated with hemoxygenase-1, as well as other compounds, and treatment

В настоящем изобретении предусматривается также индукция или экспрессия гемоксигеназы-1 (HO-1) совместно с введением окиси углерода. HO-1 можно получить для пациента в результате индукции или экспрессии у пациента HO-1, или путем введения экзогенной HO-1 непосредственно данному пациенту. Используемый здесь термин "индуцировать" означает вызвать повышенное образование белка, например, HO-1, в выделенных клетках или в клетках ткани, органа или животного с использованием собственного клеточного эндогенного (например, нерекомбинантного) гена, который кодирует данный белок.The present invention also provides for the induction or expression of hemoxygenase-1 (HO-1) in conjunction with the introduction of carbon monoxide. HO-1 can be obtained for a patient by inducing or expressing HO-1 in a patient, or by administering exogenous HO-1 directly to a given patient. As used herein, the term “induce” means to cause increased formation of a protein, for example, HO-1, in isolated cells or in cells of a tissue, organ or animal using its own cellular endogenous (eg, non-recombinant) gene that encodes the protein.

HO-1 можно индуцировать у пациента, например, донора и/или реципиента, с помощью любого способа, известного в данной области. Например, наработку HO-1 можно индуцировать с помощью гемина, с помощью железосодержащего протопорфирина или с помощью кобальтсодержащего протопорфирина. Сильными индукторами экспрессии HO-1 являются также разнообразные негемовые агенты, в том числе тяжелые металлы, цитокины, гормоны, окись азота, COCl2, эндотоксин и тепловой шок (Otterbein et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 279:L1029-L1037, 2000; Choi et al., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 15:9-19, 1996; Maines, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37:517-554, 1997; и Tenhunen et al., J. Lab. Clin. Med. 75:410-421, 1970). HO-1 сильно индуцируется также разнообразными агентами и состояниями, которые порождают окислительный стресс, в том числе перекись водорода, истощающие глутатион агенты, УФ-облучение и гипероксия (Choi et al., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 15:9-19, 1996; Maines, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37:517-554, 1997; и Keyse et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 86:99-103, 1989). "Фармацевтическая композиция, содержащая индуктор HO-1", подразумевает фармацевтическую композицию, содержащую любой агент, способный индуцировать у пациента HO-1, например, любой из вышеописанных агентов, например, гемин, железосодержащий протопорфирин, и/или кобальтсодержащий протопорфирин.HO-1 can be induced in a patient, for example, a donor and / or recipient, using any method known in the art. For example, HO-1 production can be induced using hemin, using iron-containing protoporphyrin, or using cobalt-containing protoporphyrin. A variety of non-heme agents are also potent inducers of HO-1 expression, including heavy metals, cytokines, hormones, nitric oxide, COCl 2 , endotoxin, and heat shock (Otterbein et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 279: L1029-L1037, 2000; Choi et al., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 15: 9-19, 1996; Maines, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37: 517-554, 1997; and Tenhunen et al., J. Lab. Clin. Med. 75: 410-421, 1970). HO-1 is also strongly induced by a variety of agents and conditions that cause oxidative stress, including hydrogen peroxide, glutathione-depleting agents, UV radiation and hyperoxia (Choi et al., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 15: 9-19, 1996; Maines, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 37: 517-554, 1997; and Keyse et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 86: 99-103, 1989). “Pharmaceutical composition comprising an HO-1 inducer” means a pharmaceutical composition comprising any agent capable of inducing HO-1 in a patient, for example, any of the above agents, for example, hemin, iron-containing protoporphyrin, and / or cobalt-containing protoporphyrin.

Экспрессию HO-1 можно повысить путем генного переноса. Используемый здесь термин "экспрессировать(руемый)" означает вызвать в выделенных клетках или в клетках ткани, органа или животного, путем экзогенно введенного гена (например, рекомбинантного гена), повышенное образование белка, например, HO-1 или ферритина. Предпочтительно, чтобы в качестве реципиента трансплантата HO-1 или ферритина выступал представитель того же вида (например, человек, мышь, крыса и т.п.), с тем, чтобы минимизировать любую иммунную реакцию. Экспрессией можно управлять с помощью конститутивного промотора (например, цитомегаловирусных промоторов) или с помощью тканеспецифического промотора (например, промотора сыворотки молока в случае клеток молочной железы или альбуминового промотора в случае клеток печени). Соответствующий генотерапевтический вектор (например, ретровирус, аденовирус, аденоассоциированный вирус (AAV), поксвирус (например, вирус коровьей оспы), вирус иммунодефицита человека (HIV), карликовый вирус ("минут-вирус") мышей, вирус гепатита В, вирус гриппа, вирус-1 простого герпеса и лентивирус), кодирующий HO-1 или ферритин, следует вводить пациенту перорально, путем ингаляции, или путем инъекции в соответствующий сайт трансплантации для лечения отторжения трансплантата. Особенно предпочтительным является местное введение непосредственно в трансплантируемые орган, ткань или клетки донора, или в сайт трансплантации у реципиента. Аналогичным образом плазмидные векторы, кодирующие HO-1 или апоферритин, например, в виде оголенной ДНК можно вводить в составе липосом или микрочастиц.The expression of HO-1 can be increased by gene transfer. As used herein, the term “express (rudimentary)” means to induce, in isolated cells or in cells of a tissue, organ or animal, by an exogenously introduced gene (eg, a recombinant gene), increased protein formation, eg, HO-1 or ferritin. It is preferable that a representative of the same species (e.g., human, mouse, rat, etc.) act as a recipient of the HO-1 transplant or ferritin, so as to minimize any immune response. Expression can be controlled using a constitutive promoter (e.g., cytomegalovirus promoters) or a tissue-specific promoter (e.g., a milk serum promoter in the case of breast cells or an albumin promoter in the case of liver cells). An appropriate gene therapy vector (eg, retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus (AAV), poxvirus (eg, vaccinia virus), human immunodeficiency virus (HIV), dwarf virus (“minute virus”) in mice, hepatitis B virus, influenza virus, herpes simplex virus-1 and lentivirus) encoding HO-1 or ferritin should be administered to the patient orally, by inhalation, or by injection at the appropriate transplant site to treat transplant rejection. Particularly preferred is topical administration directly to the transplanted organ, tissue or donor cells, or to the transplantation site at the recipient. Similarly, plasmid vectors encoding HO-1 or apoferritin, for example, in the form of bare DNA, can be introduced as part of liposomes or microparticles.

Кроме того, экзогенный белок HO-1 можно вводить непосредственно пациенту с помощью любого способа, известного в данной области. Экзогенный HO-1 можно прямо вводить, в дополнение, или в виде альтернативы, для индукции у пациента экспрессии HO-1, как указано выше. Белок HO-1 может быть введен пациенту, например, в составе липосом, и/или в виде слитого белка, например, в виде TAT-слитого белка (см., например, Becker-Hapak et al., Methods 24:247-256, 2001).In addition, exogenous HO-1 protein can be administered directly to the patient using any method known in the art. Exogenous HO-1 can be directly administered, in addition, or alternatively, to induce patient expression of HO-1, as described above. The HO-1 protein can be administered to a patient, for example, as a liposome, and / or as a fusion protein, for example, as a TAT fusion protein (see, for example, Becker-Hapak et al., Methods 24: 247-256 , 2001).

Альтернативно или в дополнение, пациенту можно вводить любой из продуктов метаболизма HO-1, например, билирубин, биливердин, железо, и/или ферритин, вместе с окисью углерода или вместо нее, для предупреждения или лечения нарушения. Кроме того, настоящим изобретением предусматривается, что пациенту можно вводить отличные от ферритина молекулы, связывающие железо, например, дефероксамин (DFO), декстран-железо, и/или апоферритин. Любое из вышеуказанных соединений можно вводить пациенту местно и/или системно.Alternatively or in addition, any of the products of HO-1 metabolism, for example, bilirubin, biliverdin, iron, and / or ferritin, may be administered to the patient, together with or instead of carbon monoxide, to prevent or treat the disorder. In addition, the present invention contemplates that iron-binding molecules other than ferritin can be administered to a patient, for example, deferoxamine (DFO), dextran-iron, and / or apoferritin. Any of the above compounds may be administered to a patient topically and / or systemically.

В настоящем изобретении предполагается также введение пациенту окиси азота (NO) в орган(ы), ткань(и) и/или в выделенные клетки вместе с введением окиси углерода, HO-1 и/или соединений, ассоциированных с HO-1. Данный метод включает в себя снабжение NO донора, реципиента, или органа, ткани или клетки ex vivo, наряду с введением HO-1 и/или любого из продуктов деградации гема либо всех продуктов деградации гема, например, СО, биливердина, билирубина, железа и ферритина.The present invention also contemplates administration of nitric oxide (NO) to a patient in an organ (s), tissue (s) and / or isolated cells, together with administration of carbon monoxide, HO-1 and / or compounds associated with HO-1. This method involves supplying an NO donor, recipient, or organ, tissue or cell ex vivo, along with the administration of HO-1 and / or any of the products of heme degradation or all products of heme degradation, for example, CO, biliverdin, bilirubin, iron and ferritin.

Используемый здесь термин "окись азота" или ("NO") характеризует молекулярную форму окиси азота в ее газообразном состоянии или растворенном в водном растворе. Газообразные композиции, содержащие NO, вводят, как правило, путем ингаляции через рот или носовые ходы в легкие, где NO может действовать непосредственно или легко поглощаться кровотоком пациента. Компримированный или герметизированный газ, например, NO (и/или СО, как указано более подробно выше), пригодный для способов согласно изобретению, можно получить из любого коммерческого источника и в емкости любого типа, подходящей для хранения компримированного газа. Если понадобится, способы согласно изобретению можно осуществлять с использованием объединенных сосудов, содержащих индивидуальные газы. Альтернативно, СО и NO можно объединить в одном сосуде, разбавленными, при необходимости, инертным газом.As used herein, the term “nitric oxide” or (“NO”) refers to the molecular form of nitric oxide in its gaseous state or dissolved in an aqueous solution. Gaseous compositions containing NO are usually administered by inhalation through the mouth or nasal passages into the lungs, where NO can act directly or is readily absorbed by the patient’s bloodstream. Compressed or pressurized gas, for example, NO (and / or CO, as described in more detail above), suitable for the methods according to the invention, can be obtained from any commercial source and in any type of container suitable for storage of compressed gas. If necessary, the methods according to the invention can be carried out using combined vessels containing individual gases. Alternatively, CO and NO can be combined in one vessel, diluted, if necessary, with an inert gas.

NO для ингаляции коммерчески доступен (например, INOmaxTM, INO Therapeutics, Inc., Clinton, NJ). Этот газ можно приобрести, как правило, в виде смеси 200-800 ppm NO в чистом N2-газе. Поставляемый газ NO может представлять собой практически 100% NO или разбавленный N2 или любым иным инертным газом (например, гелием) до любой требуемой концентрации. Жизненно важным является то обстоятельство, что определенную NO получают и хранят в виде смеси, свободной от любой примеси О2 или высших окислов азота, потому что такие высшие окислы азота (которые можно получить в реакции О2 с NO) являются потенциально вредными для легочных тканей. При необходимости, степень очистки NO, перед введением ее пациенту, можно показать в хемилюминесцентном анализе с использованием известных способов. Хемилюминесцентные анализаторы NO-NOx коммерчески доступны (например, Model 14A, Thermo Environmental Instruments, Franklin, MA). Смесь NO-N2 можно смешать с газом, содержащим О2 (например, 100%-й О2 или воздух), непосредственно перед ингаляцией, с использованием, например, расходомера, калибровка которого была подтверждена раньше с помощью спирометра. Конечную концентрацию NO во вдыхаемой смеси можно проверить с помощью химического или хемилюминесцентного метода, хорошо известного специалистам в данной области (например, Fontijin et al., Anal. Chem. 42:575, 1970). Альтернативно, концентрации NO и NO2 можно контролировать с помощью электрохимического анализатора. Любые примеси, такие как NO2, можно очистить в результате их выдерживания с растворами NaOH, баралима или натронной извести. В качестве дополнительного контроля можно также определить FiO2 конечной газовой смеси.Inhalation NO is commercially available (e.g., INOmax , INO Therapeutics, Inc., Clinton, NJ). This gas can be purchased, as a rule, in the form of a mixture of 200-800 ppm NO in pure N 2 gas. The supplied NO gas may be substantially 100% NO or diluted with N 2 or any other inert gas (e.g. helium) to any desired concentration. It is vital that a certain NO is obtained and stored as a mixture free of any impurity of O 2 or higher nitrogen oxides, because such higher nitrogen oxides (which can be obtained in the reaction of O 2 with NO) are potentially harmful to lung tissue . If necessary, the degree of purification of NO, before its introduction to the patient, can be shown in chemiluminescent analysis using known methods. Chemiluminescent NO-NO x analyzers are commercially available (e.g. Model 14A, Thermo Environmental Instruments, Franklin, MA). A mixture of NO-N 2 can be mixed with a gas containing O 2 (for example, 100% O 2 or air), immediately before inhalation, using, for example, a flow meter, the calibration of which was confirmed earlier using a spirometer. The final concentration of NO in the respirable mixture can be checked using a chemical or chemiluminescent method, well known to specialists in this field (for example, Fontijin et al., Anal. Chem. 42: 575, 1970). Alternatively, the concentrations of NO and NO 2 can be controlled using an electrochemical analyzer. Any impurities, such as NO 2 , can be purified as a result of their exposure to solutions of NaOH, Baralim or soda lime. As an additional control, you can also determine the FiO 2 of the final gas mixture.

Фармацевтические композиции, содержащие NO, можно вводить любым из известных в данной области способов введения газов пациентам. Безопасные и эффективные способы введения NO путем ингаляции описываются, например, в патенте США №5570683; в патенте США №5904938; и у Frostell et al., Circulation 83:2038-2047, 1991. Некоторые примеры способов введения газов (таких как СО) пациентам подробно рассмотрены выше и могут использоваться для введения NO. Примеры способов и приборов, которые можно использовать для введения пациентам газообразных фармацевтических композиций, в том числе NO, включают в себя аппарат искусственной вентиляции легких, лицевые маски и палатки, портативные ингаляторы, внутривенные имитаторы дыхания (см., например, Hattker et al., Artif. Organs 18(11):806-812, 1994; и Golob et al., ASAIO J., 47(5):432-437, 2001), и барокамеры для создания нормального давления. Однако свойства NO могут допускать/требовать внесения некоторых модификаций в эти способы. В стационарных условиях или при неотложных полевых ситуациях введение газа NO можно осуществить, например, путем присоединения емкости с компримированным NO-газом в N2 со второй емкостью с кислородом или смесью кислород/N2 (такой как воздух), чтобы ингалятор создавал смешанный газ из двух источников. Концентрацию ингалируемого пациенту NO можно поддерживать на оптимальном уровне, контролируя поток газа из каждого источника. NO можно также смешивать с комнатным воздухом, с использованием медленно смешивающего смесителя (например, Bird Blender, Palm Springs, CA). NO можно создать из N2 и О2 (т.е., воздуха), используя электрический генератор NO. Подходящий генератор NO описан в патенте США № 5396882. Кроме того, NO можно создавать периодически в ингаляторном устройстве с помощью источника NO, такого как компримированная NO или электрический генератор NO. Использование ингалятора особенно выгодно, если второе соединение (например, фосфодиэстеразный ингибитор, который подробно описан ниже), вводится перорально или путем ингаляции, совместно с NO.Pharmaceutical compositions containing NO can be administered by any of the methods known in the art for administering gases to patients. Safe and effective methods for administering NO by inhalation are described, for example, in US Pat. No. 5,570,683; U.S. Patent No. 5,904,938; and Frostell et al., Circulation 83: 2038-2047, 1991. Some examples of methods for administering gases (such as CO) to patients are discussed in detail above and can be used to administer NO. Examples of methods and devices that can be used to administer gaseous pharmaceutical compositions, including NO, to patients include a ventilator, face masks and tents, portable inhalers, intravenous breathing simulators (see, for example, Hattker et al., Artif. Organs 18 (11): 806-812, 1994; and Golob et al., ASAIO J., 47 (5): 432-437, 2001), and pressure chambers for creating normal pressure. However, NO properties may allow / require some modifications to these methods. In stationary conditions or in urgent field situations, the introduction of NO gas can be accomplished, for example, by connecting a container with compressed NO gas in N 2 to a second tank with oxygen or an oxygen / N 2 mixture (such as air) so that the inhaler creates a mixed gas from two sources. The concentration of NO inhaled to the patient can be maintained at an optimal level by controlling the flow of gas from each source. NO can also be mixed with room air using a slow-mixing mixer (e.g. Bird Blender, Palm Springs, CA). NO can be created from N 2 and O 2 (i.e., air) using an electric NO generator. A suitable NO generator is described in US Pat. No. 5,396,882. In addition, NO can be generated periodically in an inhalation device using an NO source, such as compressed NO or an electric NO generator. The use of an inhaler is particularly advantageous if the second compound (for example, a phosphodiesterase inhibitor, which is described in detail below), is administered orally or by inhalation, together with NO.

Предпочтительно, если в фармацевтической композиции, содержащей газ NO, концентрация NO в воздухе, в чистом кислороде или в другом подходящем газе или газовой смеси в момент ингаляции составляет примерно от 0,1 ppm до 300 ppm, например, 0,5-290 ppm, 1,0-280 ppm, 5-250 ppm, 10-200 ppm, или 10-100 ppm. Подходящая стартовая доза для NO, вводимая путем ингаляции, может составлять 20 ppm (см., например, рекламный вкладыш в упаковку товара INOmaxTM), и эту дозу можно изменять, например, от 0,1 ppm до 100 ppm, в зависимости от возраста и состояния пациента, конкретного заболевания или расстройства, которое лечат, и иных факторов, которые лечащий врач может посчитать уместными. В настоящем изобретении предусматривается экстренное, субэкстренное и регулярное введение NO. NO можно доставлять пациенту в течение времени (в том числе и неопределенного), достаточного для лечения состояния и достижения намеченного фармакологического или биологического эффекта. Концентрацию можно временно повысить в течение короткого периода времени, например, 5 мин при 200 ppm NO. Это можно сделать, когда необходимо добиться непосредственного эффекта. Предпочтительные периоды, в течение которых пациент подвергается воздействию NO, включают в себя по меньшей мере один час, например, по меньшей мере шесть часов; по меньшей мере один день; по меньшей мере одну неделю, две недели, четыре недели, шесть недель, восемь недель, десять недель или двенадцать недель; по меньшей мере один год; по меньшей мере два года и по меньшей мере пять лет. Пациента можно подвергать воздействию газовой атмосферы непрерывно или периодически в течение таких периодов. Введение фармацевтических композиций, содержащих NO (и/или СО), можно осуществить путем спонтанного или механического вентилирования.Preferably, if in a pharmaceutical composition containing NO gas, the concentration of NO in air, in pure oxygen, or in another suitable gas or gas mixture at the time of inhalation is from about 0.1 ppm to 300 ppm, for example, 0.5-290 ppm, 1.0-280 ppm, 5-250 ppm, 10-200 ppm, or 10-100 ppm. A suitable starting dose for NO administered by inhalation may be 20 ppm (see, for example, the advertising insert in the INOmax TM product packaging), and this dose can be changed, for example, from 0.1 ppm to 100 ppm, depending on age and the condition of the patient, the particular disease or disorder that is being treated, and other factors that the attending physician may consider appropriate. The present invention provides for emergency, sub-emergency and regular administration of NO. NO can be delivered to the patient over a period of time (including indefinite), sufficient to treat the condition and achieve the intended pharmacological or biological effect. The concentration can be temporarily increased over a short period of time, for example, 5 minutes at 200 ppm NO. This can be done when it is necessary to achieve a direct effect. Preferred periods during which the patient is exposed to NO include at least one hour, for example at least six hours; at least one day; at least one week, two weeks, four weeks, six weeks, eight weeks, ten weeks or twelve weeks; at least one year; at least two years and at least five years. The patient can be exposed to a gaseous atmosphere continuously or intermittently during such periods. Administration of pharmaceutical compositions containing NO (and / or CO) can be accomplished by spontaneous or mechanical ventilation.

Когда вводят вдыхаемый NO, желательно контролировать эффекты, вызываемые NO-ингаляцией. Такой мониторинг у конкретного индивидуума можно использовать для проверки нужных эффектов и для идентификации нежелательных побочных эффектов, которые могут возникать. Такой мониторинг полезен также для регулировки дозового уровня, длительности и частоты введения вдыхаемого NO у данного индивидуума.When inhaled NO is administered, it is desirable to control the effects caused by NO inhalation. Such monitoring in a particular individual can be used to verify the desired effects and to identify unwanted side effects that may occur. Such monitoring is also useful for adjusting the dose level, duration, and frequency of administration of respirable NO in a given individual.

Газообразную NO можно растворить в водном растворе и использовать в этой форме. Например, такой раствор следует использовать для омывания органа, ткани или клеток ex vivo или использовать для перфузии органа или ткани in situ. Раствор может содержать другие активные агенты, такие как СО, HO-1, гем, биливердин, и/или билирубин.Gaseous NO can be dissolved in an aqueous solution and used in this form. For example, such a solution should be used to wash an organ, tissue or cell ex vivo, or used to perfuse an organ or tissue in situ. The solution may contain other active agents, such as CO, HO-1, heme, biliverdin, and / or bilirubin.

Было бы желательно пролонгировать благоприятное действие вдыхаемой NO на данного пациента. Чтобы определить, каким образом пролонгировать благоприятное действие вдыхаемой NO, полезно иметь в виду, что одно из in vivo-действий NO заключается в активации растворимой гуанилатциклазы, которая стимулирует образование цГМФ. По меньшей мере, несколько благоприятных эффектов NO может проистекать вследствие ее стимуляции биосинтеза цГМФ. В соответствии с этим, ингибитор фосфодиэстеразы можно вводить вместе с ингалируемой NO для подавления распада цГМФ эндогенной фосфодиэстеразой.It would be desirable to prolong the beneficial effect of respirable NO on a given patient. To determine how to prolong the beneficial effect of respirable NO, it is useful to bear in mind that one of the in vivo actions of NO is to activate soluble guanylate cyclase, which stimulates the formation of cGMP. At least several beneficial effects of NO can result from its stimulation of cGMP biosynthesis. Accordingly, a phosphodiesterase inhibitor can be administered together with inhaled NO to inhibit the degradation of cGMP by endogenous phosphodiesterase.

Фосфодиэстеразный ингибитор можно вводить пациенту с помощью любого подходящего способа, в том числе перорального, через слизистую оболочку, внутривенного, внутримышечного, подкожного или внутрибрюшинного. Альтернативно, пациент может вдыхать данный ингибитор. Для ингаляции фосфодиэстеразный ингибитор создается в виде сухого порошка или в виде аэрозоля, или в виде распыляемого раствора, имеющего размер частиц или капель менее 10 мкм для оптимального осаждения в альвеолах, и может факультативно вводиться в газ, содержащий NO.The phosphodiesterase inhibitor can be administered to the patient using any suitable method, including oral, through the mucous membrane, intravenous, intramuscular, subcutaneous or intraperitoneal. Alternatively, the patient may inhale the inhibitor. For inhalation, the phosphodiesterase inhibitor is created in the form of a dry powder or as an aerosol, or as a spray solution having a particle or drop size of less than 10 microns for optimal deposition in the alveoli and can optionally be introduced into a gas containing NO.

Подходящий фосфодиэстеразный ингибитор представляет собой Zaprinastтм (M&B 22948; 2-o-пропоксифенил-8-азапурин-6-он; Rhone-Poulenc Rorer, Dahenham Essex, UK). Zaprinastтм избирательно ингибирует гидролиз цГМФ с минимальным эффектом разрушения аденозинцикломонофосфата в клетках гладких мышц сосудов (Trapani et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 258:269, 1991; Harris et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 249:394, 1989; Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35:1743, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725, 1989). При использовании Zaprinastтм, в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительными путями введения являются внутривенный или пероральный. Подходящий дозовый диапазон может определить рядовой специалист в данной области. Основной раствор Zaprinastтм можно приготовить в 0,05 н NaOH. Сток-раствор можно разбавить до требуемой концентрации Zaprinast молочнокислым раствором Рингера непосредственно перед использованием.A suitable phosphodiesterase inhibitor is Zaprinast (M&B 22948; 2-o-propoxyphenyl-8-azapurin-6-one; Rhone-Poulenc Rorer, Dahenham Essex, UK). Zaprinast selectively inhibits cGMP hydrolysis with a minimal effect of the destruction of adenosine cyclomonophosphate in vascular smooth muscle cells (Trapani et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 258: 269, 1991; Harris et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 249 : 394, 1989; Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35: 1743, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98: 725, 1989). When using Zaprinast , in accordance with the present invention, the preferred routes of administration are intravenous or oral. A suitable dosage range may be determined by one of ordinary skill in the art. Zaprinast stock solution can be prepared in 0.05 N NaOH. The stock solution can be diluted to the desired concentration of Zaprinast with Ringer's lactic acid solution immediately before use.

На практике настоящее изобретение можно осуществить и с другими фосфодиэстеразными ингибиторами. В данной области известны разнообразные фосфодиэстеразные ингибиторы, в том числе Viagra® (силденафила цитрат) дипиридамоль и теофиллин. Соответствующий путь введения и соответствующий дозовый диапазон может определить рядовой специалист в данной области.In practice, the present invention can be carried out with other phosphodiesterase inhibitors. A variety of phosphodiesterase inhibitors are known in the art, including Viagra® (sildenafil citrate) dipyridamole and theophylline. An appropriate route of administration and an appropriate dosage range can be determined by one of ordinary skill in the art.

Введение NO вместе с фосфодиэстеразными ингибиторами можно осуществить следующим образом. NO вводят при 20 ppm в воздухе в течение 45 мин в начале 45-минутного периода путем внутривенного вливания в течение 4-х мин вводят Zaprinastтм из расчета 1,0 мг на кг массы тела, с последующим непрерывным вливанием 0,004 мг/кг/мин в течение последующего 45-минутного периода. Альтернативно, в начале 45-минутного периода в течение 4 мин вводят дипиридамоль из расчета 0,15 мг на кг массы тела с последующим непрерывным вливанием 0,004 мг/кг/мин в течение последующего 45-минутного периода. Zaprinastтм или дипиридамоль вводят в физиологическом растворе.The introduction of NO together with phosphodiesterase inhibitors can be carried out as follows. NO is injected at 20 ppm in air for 45 minutes at the beginning of a 45-minute period by intravenous infusion over 4 minutes. Zaprinast is administered at a rate of 1.0 mg per kg body weight, followed by a continuous infusion of 0.004 mg / kg / min over the next 45-minute period. Alternatively, at the beginning of the 45 minute period, dipyridamole is administered over a period of 4 minutes at a rate of 0.15 mg per kg body weight, followed by a continuous infusion of 0.004 mg / kg / min over the next 45 minute period. Zaprinast or dipyridamole is administered in saline.

В случае трансплантации в настоящем изобретении дополнительно предусматривается, что наряду с описанными здесь способами могут использоваться и другие способы повышения жизнеспособности функциональности трансплантата. Такие методы включают в себя, не ограничиваясь этим, иммунодепрессивную терапию и донорспецифичное переливание крови (DST). Например, DST можно назначить реципиенту до, во время и/или после введения СО, HO-1, других гемассоциированных продуктов и/или NO. Такое введение, например, назначение DST, наряду с описанным здесь лечением, можно осуществить до, во время и/или после трансплантации.In the case of transplantation, the present invention further provides that, along with the methods described herein, other methods can be used to increase the viability of the functionality of the transplant. Such methods include, but are not limited to, immunosuppressive therapy and donor-specific blood transfusion (DST). For example, DST may be administered to a recipient before, during and / or after administration of CO, HO-1, other hemassociated products and / or NO. Such administration, for example, administration of DST, along with the treatment described herein, can be carried out before, during and / or after transplantation.

Пример 1. Окись углерода защищает бета-клетки поджелудочной железы от апоптоза и улучшает островковую функциональность/выживаемость после трансплантацииExample 1. Carbon monoxide protects pancreatic beta cells from apoptosis and improves islet functionality / survival after transplantation

Клеточные культурыCell culture

Инсулиномную клеточную линию βТС3 мышей (DSMZ, Braunschweig, Германия) культивируют в модифицированной Дюльбекко среде Игла (DMEM) (Life technologies, Grand Island, NY, США) с добавлением 2 мМ L-глутамина, 100 Ед/мл пенициллина G, 100 Ед/мл стрептомицина и 10% околоплодной сыворотки теленка (FCS) (Life Technologies) и инкубируют в увлажненной атмосфере 5% СО2/95% воздуха при 37°С. Такая мышиная β-клеточная линия получена от трансгенных мышей, несущих гибридный инсулин-промоторный опухолевый антиген вируса SV 40, который, как известно, поддерживает признаки дифференцированных β-клеток на протяжении приблизительно 50 пассажей в культуре. Эти клетки продуцируют зрелый инсулин из проинсулина I и II способом, сопоставимым с β-клеточным способом in vivo, и индуцируются 30-кратно с помощью глюкозы (Efrat et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:9037-41, 1988). По сравнению с другими часто используемыми трансформированными β-клеточными линиями, такими как RIN-m5F и HIT, уровни секретируемого инсулина клетками линии βТС3 близки уровню секреции инсулина нормальными β-клетками. Следовательно, данные клетки пригодны для изучения β-клеточной регуляции и генной экспрессии (D'Ambra et al., Endocrinology 726:2815-22, 1990).The insulinoma cell line βTC3 of mice (DSMZ, Braunschweig, Germany) was cultured in Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) (Life technologies, Grand Island, NY, USA) with the addition of 2 mM L-glutamine, 100 U / ml penicillin G, 100 U / ml of streptomycin and 10% fetal calf serum (FCS) (Life Technologies) and incubated in a humidified atmosphere of 5% CO 2 /95% air at 37 ° C. Such a murine β-cell line was obtained from transgenic mice carrying the hybrid insulin promoter tumor antigen of the virus SV 40, which is known to support the signs of differentiated β-cells for approximately 50 passages in culture. These cells produce mature insulin from proinsulin I and II in a manner comparable to the β-cell in vivo method and are induced 30-fold using glucose (Efrat et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 9037-41, 1988). Compared to other commonly used transformed β-cell lines, such as RIN-m5F and HIT, the levels of insulin secreted by βTC3 cells are close to the level of insulin secretion by normal β-cells. Therefore, these cells are suitable for studying β-cell regulation and gene expression (D'Ambra et al., Endocrinology 726: 2815-22, 1990).

Островки Лангерганса поджелудочной железы мышей C57BL/6 были получены путем выделения островков с помощью оборудования в Joslin Diabetes Center.The pancreatic Langerhans islands of C57BL / 6 mice were obtained by isolating islets using equipment at the Joslin Diabetes Center.

Витальное окрашивание кристаллвиолетомVital crystal violet staining

βТС3 выращивают до концентрации 2 х 105 клеток (Nunc, Marsh Products, Rochester, NY, США). Клетки однократно промывают с помощью 500 мкл PBS и окрашивают с помощью 200 мкл 0,05%-го кристаллвиолета в 20%-м этаноле в течение 10 мин при КТ. Смывают кристаллвиолет. Для элюирования красителя из клеток в каждую лунку приливают по 100 мкл 50%-й уксусной кислоты. 50 мкл переносят в 96-луночный планшет для микротитрования и считывают с помощью считывающего устройства для микротитровальных планшет (биокинетическое считывающее устройство EL 340, Bio-Tek Instruments) величину поглощения при 562 нм.βTC3 is grown to a concentration of 2 x 10 5 cells (Nunc, Marsh Products, Rochester, NY, USA). Cells are washed once with 500 μl of PBS and stained with 200 μl of 0.05% crystal violet in 20% ethanol for 10 min at RT. Rinse off the crystal violet. To elute the dye from the cells, 100 μl of 50% acetic acid are poured into each well. 50 μl was transferred to a 96-well microtiter plate and read using a microtiter plate reader (EL 340 biokinetic reader, Bio-Tek Instruments) absorbance at 562 nm.

Экспрессирующие плазмидыExpressing plasmids

β-галактозидазный экспрессирующий вектор (Clontech Laboratories, Palo Alto, California) клонируют в pcDNA3-вектор (Sato et al., J. Immunol. 166:4185-4194, 2001). (Invitrogen, Carlsbad, California). 1,0 т.п.н. XhoI-HindIII-фрагмент, кодирующий полноразмерную кДНК HO-1 крысы, вырезают из prHO-1-вектора (Shibahara et al., J. Biochem. 113:214-218, 1993) и субклонируют в pcDNA3-вектор.A β-galactosidase expression vector (Clontech Laboratories, Palo Alto, California) is cloned into a pcDNA3 vector (Sato et al., J. Immunol. 166: 4185-4194, 2001). (Invitrogen, Carlsbad, California). 1.0 kb The XhoI-HindIII fragment encoding the full length rat HO-1 cDNA was excised from the prHO-1 vector (Shibahara et al., J. Biochem. 113: 214-218, 1993) and subcloned into the pcDNA3 vector.

Транзиторные трансфекцииTransient Transfections

βТС3 выращивают в 16 мм-овых лунках до концентрации 3 х 105 клеток и трансфицируют через 15-20 часов с помощью реагентов липофектамин плюсТМ (Life Technologies), в соответствии с инструкциями производителя. Тотальную ДНК сохраняют константной с использованием пустого pcDNA3-вектора. Процент жизнеспособных клеток оценивают путем деления процентной доли жизнеспособных клеток в каждом ДНК-препарате к числу контрольных трансфицированных клеток без апоптозного стимула (100%-я выживаемость) (Soares et al., Nature Med. 4:1073-1077, 1998; Sato et al., J. Immunol. 166:4185-4194).βTC3 is grown in 16 mm wells to a concentration of 3 x 10 5 cells and transfected after 15-20 hours using lipofectamine plus TM reagents (Life Technologies), in accordance with the manufacturer's instructions. Total DNA is kept constant using an empty pcDNA3 vector. The percentage of viable cells is estimated by dividing the percentage of viable cells in each DNA preparation to the number of control transfected cells without apoptotic stimulus (100% survival) (Soares et al., Nature Med. 4: 1073-1077, 1998; Sato et al ., J. Immunol. 166: 4185-4194).

Проточная цитометрияFlow cytometry

Культуры βТС3 инкубируют с рекомбинантным TNF-α (500 или 1000 Ед/мл) (R&D Systems) в течение 24 часов, и островковые культуры стимулируют TNF-α (5000 Ед/мл) (R&D Systems) и циклогексамида (CHX) (50 мкг/мл) в течение 48 часов. βТС3 или островки собирают, диспергируют, фиксируют в 70%-ном этаноле и суспендируют в буфере для окраски ДНК (PBS, рН 7,4, содержащий 0,1% Тритона Х-100, 0,1 мМ ЭДТА, 50 мкг/мл пропидийиодида, 50 мг/мл РНКазы А). Содержание ДНК анализируют на анализаторе FACScanTM, снабженном программным обеспечением Cell Questтм (Becton Dickinson, Palo Alto, CA). Клетки с нормальным содержанием ДНК (2n) оценивают в качестве жизнеспособных, а клетки с гипоплоидным содержанием ДНК (<2n, обозначенным А°) оценивают как апоптозные. Для исключения дебриса и неклеточных апоптозных фрагментов, все частички с профилем области FL-2 ниже такового у ядер эритроцитов цыпленка, были исключены из анализа.ΒTC3 cultures are incubated with recombinant TNF-α (500 or 1000 U / ml) (R&D Systems) for 24 hours, and islet cultures stimulate TNF-α (5000 U / ml) (R&D Systems) and cyclohexamide (CHX) (50 μg / ml) within 48 hours. βTC3 or islets are collected, dispersed, fixed in 70% ethanol and suspended in DNA staining buffer (PBS, pH 7.4, containing 0.1% Triton X-100, 0.1 mM EDTA, 50 μg / ml propidium iodide , 50 mg / ml RNase A). DNA content was analyzed on a FACScan analyzer equipped with Cell Quest software (Becton Dickinson, Palo Alto, CA). Cells with a normal DNA content (2n) are evaluated as viable, and cells with a hypoploid DNA content (<2n, designated A °) are evaluated as apoptotic. To exclude debris and non-cellular apoptotic fragments, all particles with a profile of the FL-2 region below that of chicken erythrocyte nuclei were excluded from the analysis.

Обработка клеток и реагентыCell Processing and Reagents

Мышиный рекомбинантный TNF-α (R&D Systems) растворяют в PBS с 1% бычьим сывороточным альбумином, и этот раствор вливают в культуральную среду (17,5 нг/мл = 500 Ед) через 24 часа после трансфекции. Ингибитор каспазы-3 Z-DEVD-FMK и ингибитор каспазы-8 IETD-CHO (Calbiochem, San Diego, California) растворяют в диметилсульфоксиде (DMSO, Sigma) и добавляют в культуральную среду (соответственно, 10 мкМ и 1 мкМ) через два часа после обработки TNF-α. Оловосодержащий протопорфирин (SnPPIX) (Pophyrin Products, Logan, Utah) растворяют (10 мМ) в 100 мМ NaOH и добавляют в культуральную среду (50 мкМ) через 6 часов после трансфекции. Гуанилилциклазный ингибитор 1Н[1,2,4]оксадиазоло[4,3-α]хиноксалин-1 (ODQ; Calbiochem) растворяют в DMSO и добавляют в культуральную среду (100 мкМ) через 6 часов после трансфекции. 8-Бромгуанозин-3'-5'-цикломонофосфат (8-Br-цГМФ) (Sigma), аналог цГМФ, растворяют в воде и добавляют в культуральную среду (10 мкМ) за 30 минут до индукции апоптоза. Ингибитор протеинкиназы G KT5823 (Calbiochem) растворяют в DMSO и добавляют в культуральную среду (1,6 мкМ) через 6 часов после трансфекции.Recombinant murine TNF-α (R&D Systems) was dissolved in PBS with 1% bovine serum albumin, and this solution was poured into the culture medium (17.5 ng / ml = 500 U) 24 hours after transfection. Caspase-3 inhibitor Z-DEVD-FMK and caspase-8 inhibitor IETD-CHO (Calbiochem, San Diego, California) were dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO, Sigma) and added to the culture medium (10 μM and 1 μM, respectively) after two hours after treatment with TNF-α. Tin-containing protoporphyrin (SnPPIX) (Pophyrin Products, Logan, Utah) was dissolved (10 mM) in 100 mM NaOH and added to the culture medium (50 μM) 6 hours after transfection. The guanylyl cyclase inhibitor 1H [1,2,4] oxadiazolo [4,3-α] quinoxaline-1 (ODQ; Calbiochem) was dissolved in DMSO and added to the culture medium (100 μM) 6 hours after transfection. 8-Bromguanosine-3'-5'-cyclomonophosphate (8-Br-cGMP) (Sigma), an analog of cGMP, was dissolved in water and added to the culture medium (10 μM) 30 minutes before the induction of apoptosis. KT5823 protein kinase G inhibitor (Calbiochem) was dissolved in DMSO and added to the culture medium (1.6 μM) 6 hours after transfection.

Экспонирование с СОExposure with CO

Клетки и островки экспонируют с 1% окиси углерода в компримированном воздухе, уравновешенном с 5% СО2, как описано в других источниках (см., например, Otterbein et al., Nature med. 6:422-428, 2000). Островки инкубируют в среде RPMI, предварительно насыщенной окисью углерода (4°С в течение ночи, 1% СО, 5% СО2) в течение двух часов при 37°С, наряду с обработкой 1% СО, 5% СО2.Cells and islets are exposed with 1% carbon monoxide in compressed air balanced with 5% CO 2 as described elsewhere (see, for example, Otterbein et al., Nature med. 6: 422-428, 2000). The islands are incubated in RPMI medium pre-saturated with carbon monoxide (4 ° C overnight, 1% CO, 5% CO 2 ) for two hours at 37 ° C, along with treatment with 1% CO, 5% CO 2 .

Мыши и индукция диабетаMice and the induction of diabetes

Самцов C57BL/6 закупают в Charles River Laboratories (Wilmington. Massachusetts) и содержат в соответствии с указаниями NIH. Данные эксперименты одобрены Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). У мышей-реципиентов (в возрасте 8 недель) воспроизводят диабет с помощью однократной внутрибрюшинной инъекции (220 мг/кг) Streptozotocinтм (Sigma), растворенного в цитратном буфере. Мышей-пациентов подвергают трансплантации в том случае, если в образце цельной крови были получены 2 последовательных измерения уровня глюкозы крови, устойчиво не превышающие значение 350 мг/дл.C57BL / 6 males are purchased from Charles River Laboratories (Wilmington. Massachusetts) and maintained as directed by the NIH. These experiments were approved by the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). In recipient mice (8 weeks old), diabetes is reproduced by a single intraperitoneal injection (220 mg / kg) of Streptozotocin (Sigma) dissolved in citrate buffer. Patient mice are transplanted if 2 consecutive measurements of blood glucose levels are obtained in the whole blood sample, stably not exceeding a value of 350 mg / dl.

Выделение островковIsolation

Островки Лангерганса поджелудочной железы (мыши C57BL/6), представленные Islet Core Laboratory of the JDRF Center for Islet Transplantation at Harvard Medical School, выделяют так, как описано ранее (Gotoh et al., Transplantation 40:437-438, 1985).Pancreatic islets of Langerhans (C57BL / 6 mice) presented by the Islet Core Laboratory of the JDRF Center for Islet Transplantation at Harvard Medical School are isolated as previously described (Gotoh et al., Transplantation 40: 437-438, 1985).

Трансплантация сингенных маргинальных островковTransplantation of syngene marginal islets

250 островков диаметром 150-250 мкм получают вручную с использованием микротомного микроскопа. Островки трансплантируют в почечную капсулу, как описано ранее (Kaufman et al., J. Exp. Med. 172:291-302, 1990). Одно и то же число контрольных и обработанных животных подвергают трансплантации каждым из островковых препаратов.250 islands with a diameter of 150-250 microns are obtained manually using a microtome microscope. The islands are transplanted into a kidney capsule as previously described (Kaufman et al., J. Exp. Med. 172: 291-302, 1990). The same number of control and treated animals are transplanted by each of the islet preparations.

Результаты анализа функционирования трансплантатаGraft Functional Analysis Results

Функцию трансплантата определяют как точку, в которой в первый из трех последовательных дней уровень глюкозы крови не натощак устойчиво составляет <200 мг/дл. Первичную конечную точку эксперимента определяют как время достижения нормогликемии.Graft function is defined as the point at which, on the first of three consecutive days, the fasting blood glucose level stably is <200 mg / dl. The primary endpoint of the experiment is defined as the time to reach normoglycemia.

Статистический анализStatistical analysis

Данные по глюкозе крови суммируют в виде среднего ± стандартное отклонение для мышей, получающих необработанные или обработанные островки. Время восстановления функции островка вычисляют с использованием таблиц продолжительности жизни по Kaplan-Meier, и различия между группами определяют с использованием логарифмического рангового критерия для трех островковых препаратов, обработанных в данном анализе в виде раздельных рядов, и среднего времени восстановления, с 95%-ным доверительным интервалом.Blood glucose data are summarized as mean ± standard deviation for mice receiving untreated or treated islets. The recovery time of islet function is calculated using Kaplan-Meier life expectancy tables, and differences between groups are determined using the logarithmic rank criterion for the three islet preparations processed in this analysis as separate series and the average recovery time, with a 95% confidence interval.

TNF-α индуцирует апоптоз в βТС3-клеткахTNF-α induces apoptosis in βTC3 cells

Исследовано влияние TNF-α на βТС3-клетки. Для получения данных, проиллюстрированных на Фиг.1А-С, используют следующие операции. Фиг.1А: βТС3-клетки обрабатывают увеличивающимися концентрациями TNF-α. Жизнеспособные клетки окрашивают через 24 часа после активации кристаллвиолетом. Экстинкцию измеряют при 562 нм и нормируют к необработанным клеткам. Фиг.1В: клетки βТС3 обрабатывают TNF-α, окрашивают пропидийиодидом через 24 часа и анализируют на ДНК-фрагментацию (FACScanTM). Фиг.1С: клетки βТС3 котрансфицируют векторам, экспрессирующим β-gal (pcDNA3/β-gal) плюс контроль (pcDNA3). Где указано, клетки обрабатывают ингибитором каспазы-3 Z-DEVD-FMK (C3-i) или ингибитором каспазы -8 IETD-CHO (C8-i). Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным с помощью TNF-α в течение 24 часов. Результаты представлены в виде среднего для продублированных лунок, соответствующих одному из трех репрезентативных экспериментов ± стандартное отклонение.The effect of TNF-α on βTC3 cells was investigated. The following operations are used to obtain the data illustrated in FIGS. 1A-C. Figa: βTC3 cells are treated with increasing concentrations of TNF-α. Viable cells are stained 24 hours after activation by crystal violet. Extinction is measured at 562 nm and normalized to untreated cells. Figv: βTC3 cells are treated with TNF-α, stained with propidium iodide after 24 hours and analyzed for DNA fragmentation (FACScan ). 1C: βTC3 cells are cotransfected with β-gal expressing vectors (pcDNA3 / β-gal) plus control (pcDNA3). Where indicated, cells are treated with a caspase-3 inhibitor Z-DEVD-FMK (C3-i) or a caspase inhibitor -8 IETD-CHO (C8-i). The gray histograms correspond to untreated β-cells, and the black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α for 24 hours. The results are presented as the average for duplicated wells corresponding to one of three representative experiments ± standard deviation.

TNF-α индуцирует высокий дозозависимый уровень клеточной смерти в инсулиномной клеточной линии βТС3 (Stephens et al., Endocrinology 140:3219-3227, 1999) (Фиг.1А). ДНК-фрагментация, демонстрируемая по окраске (Фиг.1В) пропидийиодидом (PI), дает основание полагать, что TNF-α индуцирует смерть β-клеток в результате апоптоза. TNF-α-опосредованный апоптоз напрямую зависит от активации каспазы-8 и частично зависит от каспазы-3, что иллюстрируется данными блокирования каспазы-8 специфическим ингибитором каспазы-8 (IETD-CHO), предотвращающим апоптоз (96%-е ингибирование), тогда как блокирование каспазы-3 специфическим ингибитором каспазы-3 (Z-DEVD-FMK) предотвращает апоптоз лишь частично (53%-е ингибирование) (Фиг.1С).TNF-α induces a high dose-dependent level of cell death in the βTC3 insulin cell line (Stephens et al., Endocrinology 140: 3219-3227, 1999) (Fig. 1A). DNA fragmentation, demonstrated by staining (Fig. 1B) with propidium iodide (PI), suggests that TNF-α induces β-cell death as a result of apoptosis. TNF-α-mediated apoptosis directly depends on caspase-8 activation and partially depends on caspase-3, which is illustrated by the blocking of caspase-8 by a specific caspase-8 inhibitor (IETD-CHO) that prevents apoptosis (96% inhibition), then how blocking caspase-3 by a specific caspase-3 inhibitor (Z-DEVD-FMK) prevents apoptosis only partially (53% inhibition) (Fig. 1C).

Окись углерода защищает βТс3-клеткиCarbon Monoxide Protects βTc3 Cells

Исследуют, может ли окись углерода защитить от апоптоза β-клетки (Фиг.2А-С). Для получения данных, проиллюстрированных на Фиг.2А-С, используют следующие операции. Фиг.2А: Экзогенная СО может заменить HO-1 в том случае, если активность HO-1 блокируется. Клетки βТС3 котрансфицируют вектором, экспрессирующим β-gal плюс контроль, или HO-1-экспрессирующим вектором (Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015-1026, 2000). В том случае, если указано, энзиматическую активность HO-1 ингибируют оловосодержащим протопорфирином (SnPP). Если указано, β-клетки экспонируют с экзогенной окисью углерода (1%), как описано ранее (Otterbein et al., Nature Med. 6:422-428, 2000). Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α. Полученные результаты представляют собой среднее для сдублированных лунок, соответствующих одному из трех репрезентативных экспериментов, ± стандартное отклонение. Фиг.2В: в анализе ДНК-фрагментации экзогенная окись углерода защищает β-клетки от апоптоза. Клетки βТС3 обрабатывают TNF-α. Тотчас после стимуляции клетки βТС3 экспонируют с экзогенной окисью углерода в течение 24 часов. Контрольные βТС3-клетки обрабатывают таким же образом, но не экспонируют с окисью углерода. Через 24 часа клетки окрашивают пропидийиодидом и анализируют на ДНК-фрагментацию в FACScanTM. Фиг.2С: экзогенная окись углерода в отсутствие HO-1 защищает β-клетки от апоптоза. Клетки βТС3 трансфицируют вектором, экспрессирующим β-gal, и экспонируют с экзогенной окисью углерода (Stephens et al., Endocrinology 740:3219-27, 1999). Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, и гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным, как указано, TNF-α или этопозида, или подвергают сывороточной депривации. Полученные результаты представляют собой среднее для повторных лунок, соответствующих одному из трех репрезентативных экспериментов, ± стандартное отклонение.Investigate whether carbon monoxide can protect against β-cell apoptosis (Figure 2A-C). The following operations are used to obtain the data illustrated in FIGS. 2A-C. Figa: Exogenous CO can replace HO-1 in the event that the activity of HO-1 is blocked. ΒTC3 cells are cotransfected with a vector expressing β-gal plus control or an HO-1 expressing vector (Brouard et al., J. Exp. Med. 192: 1015-1026, 2000). If indicated, the enzymatic activity of HO-1 is inhibited by tin-containing protoporphyrin (SnPP). If indicated, β cells are exposed with exogenous carbon monoxide (1%) as previously described (Otterbein et al., Nature Med. 6: 422-428, 2000). Gray histograms correspond to untreated β-cells, and black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α. The results obtained are the average of the duplicated wells corresponding to one of the three representative experiments, ± standard deviation. Figv: in the analysis of DNA fragmentation, exogenous carbon monoxide protects β cells from apoptosis. ΒTC3 cells are treated with TNF-α. Immediately after stimulation, βTC3 cells are exposed to exogenous carbon monoxide for 24 hours. Control βTC3 cells are treated in the same manner, but not exposed to carbon monoxide. After 24 hours, the cells are stained with propidium iodide and analyzed for DNA fragmentation in FACScan . 2C: exogenous carbon monoxide in the absence of HO-1 protects β cells from apoptosis. ΒTC3 cells are transfected with a β-gal expression vector and exposed to exogenous carbon monoxide (Stephens et al., Endocrinology 740: 3219-27, 1999). The gray histograms correspond to untreated β-cells, and the black histograms correspond to β-cells treated as indicated by TNF-α or etoposide or subjected to serum deprivation. The results obtained are the average of repeated wells corresponding to one of three representative experiments, ± standard deviation.

Чтобы оценить, действительно ли экспрессия HO-1 будет защищать β-клетки от апоптоза, опосредованного TNF-α, клетки βТС3 транзиторно трансфицируют экспрессирующим HO-1 вектором и тестируют их способность выживать при экспонировании с TNF-α. Сверхэкспрессия HO-1 защищает βТС3 от опосредованного TNF-α апоптоза (Pileggi et al., Diabetes 50:1983-1991, 2001) (87% выживания против 33% в контроле) (Фиг.2А). Если активность HO-1 блокировать оловосодержащим протопорфирином IX (SnPPIX) (Kappas et al., Hepatology 4:336-341, 1994), антиапоптозный эффект супрессируется (Фиг.2А), что наводит на мысль, что образование с помощью HO-1 по меньшей мере одного из конечных продуктов катаболизма гема, т.е. железа, билирубина и/или СО, необходимо для ее антиапоптозной функции.To evaluate whether HO-1 expression will really protect β cells from apoptosis mediated by TNF-α, βTC3 cells are transiently transfected with an HO-1 expression vector and tested for their ability to survive when exposed to TNF-α. Overexpression of HO-1 protects βTC3 from TNF-α-mediated apoptosis (Pileggi et al., Diabetes 50: 1983-1991, 2001) (87% survival versus 33% in control) (Fig. 2A). If the activity of HO-1 is blocked by tin-containing protoporphyrin IX (SnPPIX) (Kappas et al., Hepatology 4: 336-341, 1994), the anti-apoptotic effect is suppressed (Fig. 2A), which suggests that education using HO-1 by at least one of the end products of heme catabolism, i.e. iron, bilirubin and / or CO, is necessary for its anti-apoptotic function.

В предположении, что антиапоптозный эффект HO-1 может быть опосредован окисью углерода, проверяли, будет ли экспонирование экзогенной окиси углерода замещать HO-1 в защите β-клеток от апоптоза. Когда действие HO-1 супрессируется под действием SnPPIX, экспонирование окиси углерода вызывает супрессию опосредованного TNF-α апоптоза до уровня сходного с уровнем HO-1 (Фиг.2А). Экспонирование с одной только экзогенной окисью углерода оказывается защитным (11,7% апоптозных клеток против 20,3; в контроле без экспонирования с СО), что показано с помощью анализа ДНК-фрагментации (Фиг.2В). Аналогично, β-клеточный апоптоз, индуцированный этопозидом или в результате истощения сыворотки, тормозится при экспонировании с окисью углерода (Фиг.2С).Assuming that the anti-apoptotic effect of HO-1 could be mediated by carbon monoxide, it was tested whether exposure to exogenous carbon monoxide would replace HO-1 in protecting β cells from apoptosis. When the action of HO-1 is suppressed by SnPPIX, exposure to carbon monoxide suppresses TNF-α-mediated apoptosis to a level similar to that of HO-1 (Fig. 2A). Exposure with exogenous carbon monoxide alone is protective (11.7% of apoptotic cells versus 20.3; in the control without exposure to CO), as shown by DNA fragmentation analysis (Figure 2B). Similarly, β-cell apoptosis induced by etoposide or as a result of depletion of serum is inhibited by exposure to carbon monoxide (FIG. 2C).

Индукция у доноров и реципиентов HO-1 приводит к пролонгированному выживанию трансплантата островковInduction in donors and recipients of HO-1 leads to prolonged survival of islet transplant

Выясняют, будет ли индукция HO-1 у доноров и реципиентов защищать островковые клетки трансплантата. Для получения данных, представленных ниже в Таблице 1, осуществляют следующие действия. В экспериментах используют мышиную модель. Доноров островковых клеток подвергают воздействию кобальтсодержащего протопорфирина (CoPP) (20 мг/кг) один раз в день перед выделением островковых клеток. Реципиентов трансплантатов островковых клеток подвергают воздействию CoPP (20 мг/кг) один раз в день в дни 1, 3, 5, 7, либо воздействию CoPP (10 мг/кг) один раз в день в дни 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 и 17. Назначение CoPP индуцирует экспрессию гемоксигеназы-1 (HO-1).Find out if HO-1 induction in donors and recipients protects islet graft cells. To obtain the data presented below in Table 1, the following steps are taken. In experiments, a mouse model is used. Islet cell donors are exposed to cobalt-containing protoporphyrin (CoPP) (20 mg / kg) once a day before islet cell isolation. Islet cell transplant recipients are exposed to CoPP (20 mg / kg) once a day on days 1, 3, 5, 7, or CoPP (10 mg / kg) once a day on days 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 and 17. Administration of CoPP induces the expression of hemoxygenase-1 (HO-1).

Таблица 1Table 1 Индукция HO-1 у доноров и реципиентов приводит к пролонгированному выживанию островкового трансплантатаInduction of HO-1 in donors and recipients leads to prolonged survival of islet graft ОбработкаTreatment Численность островковThe number of islets День отторженияRejection day Средняя±SDAverage ± SD Отторжение/ВсегоRejection / Total CoPP 20 мг/кг х 5CoPP 20 mg / kg x 5 350-400350-400 17, 33, 33, 48, >58x2, >67 x 117, 33, 33, 48,> 58x2,> 67 x 1 44,85±17,8144.85 ± 17.81 4/74/7 CoPP 10 мг/кг х 10CoPP 10 mg / kg x 10 350-400350-400 30, 30, >51 x 230, 30,> 51 x 2 40,5±12,1240.5 ± 12.12 2/42/4 КонтрольThe control 350-400350-400 8,8,15,15,16,22,268,8,15,15,16,22,26 15,71±6,6515.71 ± 6.65 7/77/7

Перечисление в графе "день отторжения" соответствует дням, до которых выживают островки. Например, ">51х2", означает, что островки у 2-х реципиентов все еще остаются жизнеспособными после 51 дня. Срок отторжения в среднем представлен в четвертой колонке. Эти данные свидетельствуют о том, что индукция HO-1 приводит к более длительной выживаемости островков после трансплантации.The listing in the "day of rejection" column corresponds to the days until which the islets survive. For example, "> 51x2" means that the islands in 2 recipients still remain viable after 51 days. The rejection period is on average presented in the fourth column. These data indicate that the induction of HO-1 leads to longer islet survival after transplantation.

Экзогенная окись углерода защищает мышиные островковые клетки от апоптозаExogenous Carbon Monoxide Protects Mouse Islet Cells from Apoptosis

Выясняют также, защищает ли от апоптоза экзогенная окись углерода мышиные островковые клетки (Фиг.3). Для получения данных, представленных на Фиг.3, используют следующие методы. Апоптоз индуцируют в свежевыделенных мышиных островках (C57BL/6) путем стимуляции под действием TNF-α и циклогексимида (CHX). Сразу после стимуляции островки экспонируют в течение 24 часов с экзогенной окисью углерода. Контрольные островки обрабатывают таким же образом, но без экспонирования с окисью углерода. Через 48 часов клетки анализируют в FACScanTM на ДНК-фрагментацию. Этот эксперимент осуществляли дважды с неотличимыми результатами.They also find out whether exogenous carbon monoxide protects mouse islet cells from apoptosis (Figure 3). To obtain the data presented in figure 3, use the following methods. Apoptosis is induced in freshly isolated mouse islets (C57BL / 6) by stimulation with TNF-α and cycloheximide (CHX). Immediately after stimulation, the islands are exposed for 24 hours with exogenous carbon monoxide. Control islands are treated in the same manner, but without exposure to carbon monoxide. After 48 hours, cells were analyzed in FACScan for DNA fragmentation. This experiment was carried out twice with indistinguishable results.

Как установлено с помощью анализа ДНК-фрагментации (Фиг.3), экспонирование с окисью углерода в течение 24 часов защищает выделенные мышиные (C57BL/6) островки Лангерганса от апоптоза, опосредованного TNF-α плюс циклогексимид (CHX) (11,7% апоптозных клеток против 20,3% в контроле, которые не экспонируют с СО).As determined by DNA fragmentation analysis (Figure 3), exposure to carbon monoxide for 24 hours protects the isolated mouse (C57BL / 6) islets of Langerhans from apoptosis mediated by TNF-α plus cycloheximide (CHX) (11.7% apoptotic cells against 20.3% in the control, which do not exhibit with CO).

Антиапоптозный эффект экзогенной окиси углерода опосредуется гуанилатциклазной активацией и сигналами цГМФ-зависимых протеинкиназ (cGK)The antiapoptotic effect of exogenous carbon monoxide is mediated by guanylate cyclase activation and signals from cGMP-dependent protein kinases (cGK)

Выясняют, проявляет ли антиапоптозный эффект окись углерода путем активации растворимой гуанилатциклазы (sGC) и образования цГМФ (Фиг.4А-С). Для получения данных, представленных на Фиг.4А-С, осуществляют следующие действия. Фиг.4А: Антиапоптозный эффект экзогенной окиси углерода опосредован активацией гуанилатциклазы. Клетки βТС3 трансфицируют векторами, экспрессирующими β-gal, и экспонируют с экзогенной окисью углерода (1%). Там, где указано, клетки βТС3 обрабатывают гуанилилциклазновым ингибитором ODQ. Фиг.4В: аналог цГМФ заменяют окисью углерода для защиты от апоптоза. Клетки βТС3 трансфицируют с помощью векторов, экспрессирующих β-gal. Там, где указано, клетки βТС3 экспонируют с экзогенной окисью углерода. Там, где указано, клетки βТС3 обрабатывают цГМФ -аналогом 8-Br- цГМФ, но не экспонируют с окисью углерода. Фиг.4С: цГМФ-зависимые протеинкиназы (cGK) опосредуют антиапоптозный эффект окиси углерода. Клетки βТС3 котрансфицируют вектором, экспрессирующим β-gal. Там, где указано, клетки βТС3 экспонируют с экзогенной окисью углерода. Там, где указано, клетки обрабатывают KT5823 (KT), ингибитором протеинкиназы G. Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α. Полученные результаты представляют собой среднее для повторных лунок, соответствующих одному из трех репрезентативных экспериментов, ± стандартное отклонение.Determine if carbon monoxide exerts an antiapoptotic effect by activating soluble guanylate cyclase (sGC) and the formation of cGMP (Fig. 4A-C). To obtain the data presented in Fig.4A-C, carry out the following steps. Figa: Anti-apoptotic effect of exogenous carbon monoxide is mediated by the activation of guanylate cyclase. ΒTC3 cells are transfected with vectors expressing β-gal and exposed with exogenous carbon monoxide (1%). Where indicated, βTC3 cells are treated with a guanylyl cyclase ODQ inhibitor. 4B: The cGMP analogue is replaced with carbon monoxide to protect against apoptosis. ΒTC3 cells are transfected with vectors expressing β-gal. Where indicated, βTC3 cells are exposed with exogenous carbon monoxide. Where indicated, βTC3 cells are treated with the cGMP analog of 8-Br-cGMP, but are not exposed to carbon monoxide. 4C: cGMP-dependent protein kinases (cGKs) mediate the antiapoptotic effect of carbon monoxide. ΒTC3 cells are co-transfected with a vector expressing β-gal. Where indicated, βTC3 cells are exposed with exogenous carbon monoxide. Where indicated, cells are treated with KT5823 (KT), a protein kinase G inhibitor. Gray histograms correspond to untreated β-cells, and black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α. The results obtained are the average of repeated wells corresponding to one of three representative experiments, ± standard deviation.

Выясняют, проявляет ли антиапоптозный эффект окись углерода в результате активации растворимой гуанилатциклазы и образования цГМФ (как описано для фибробластов) (Petrache et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 278:L312-319, 2000). Ингибирование активности sGC оксадиазолохинооксалином (ODQ) супрессирует антиапоптозный эффект СО, что позволяет предположить, что растворимая гуанилатциклаза является основным посредником для окиси углерода в этой экспериментальной системе (Фиг.4А). cGK-активатор/цГМФ-аналог, 8-Br-цГМФ, супрессирует апоптоз βТС3-клеток до уровня, аналогичного тому, который наблюдается для окиси углерода (Фиг.4В). Кроме того, цГМФ-зависимые протеинкиназы благодаря специфическому ингибитору KT5823 супрессируют антиапоптозный эффект экзогенной окиси углерода (Фиг.4С), в предположении, что антиапоптозный эффект экзогенной окиси углерода опосредован активацией одной или нескольких цГМФ-зависимых протеинкиназ.Investigate whether carbon monoxide exerts an anti-apoptotic effect by activating soluble guanylate cyclase and the formation of cGMP (as described for fibroblasts) (Petrache et al., Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 278: L312-319, 2000). Inhibition of sGC activity by oxadiazolechinooxaline (ODQ) suppresses the anti-apoptotic effect of CO, suggesting that soluble guanylate cyclase is the main mediator for carbon monoxide in this experimental system (Fig. 4A). The cGK activator / cGMP analogue, 8-Br-cGMP, suppresses apoptosis of βTC3 cells to a level similar to that observed for carbon monoxide (Fig. 4B). In addition, cGMP-dependent protein kinases, due to the specific KT5823 inhibitor, suppress the anti-apoptotic effect of exogenous carbon monoxide (Fig. 4C), under the assumption that the anti-apoptotic effect of exogenous carbon monoxide is mediated by the activation of one or more cGMP-dependent protein kinases.

Экзогенная окись углерода создает защиту против апотоза в разных схемах опытаExogenous carbon monoxide provides protection against apotosis in different experimental designs

Исследуют способность окиси углерода защищать β-клетки после индукции апоптоза (Фиг.5А-С). Для получения данных, представленных на Фиг.5А-С, осуществляют следующие действия. Фиг.5А: одного часа экспонирования с окисью углерода оказывается достаточным для предотвращения апоптоза. Клетки βТС3 трансфицируют векторами, экспрессирующими β-gal. Апоптоз β-клеток индуцируют TNF-α. Сразу после TNF-α-активации клетки экспонируют в течение разного времени (0-24 часа) с 1% окисью углерода. Контрольные βТС3 обрабатывают таким же образом, но без экспонирования с окисью углерода. Выживаемость клеток определяют через 24 часа после применения TNF-α. Фиг.5В: окись углерода защищает β-клетки после индукции апоптоза. βТС3 трансфицируют векторами, экспрессирующими β-gal. Апоптоз индуцируют TNF-α. После разного времени индукции (0,5-12 часов, как указано) βТС3 экспонируют с 1% окисью углерода (Otterbein et al., Nat. Med. 6:422-428, 2000). Контрольные βТС3 обрабатывают таким же образом, но без экспонирования с окисью углерода. Выживаемость клеток определяют через 24 часа после применения TNF-α. Фиг.5С: преинкубация с окисью углерода предотвращает апоптоз β-клеток. βТС3 трансфицируют векторами, экспрессирующими β-gal, и апоптоз индуцируют под действием TNF-α. βТС3 предварительно экспонируют с 1% окисью углерода в течение одного часа. Контрольные βТС3 обрабатывают таким же образом, но без экспонирования с окисью углерода. Через 1-6 часов после окончания предварительной экспозиции, индуцируют апоптоз под действием TNF-α. Гистограммы серого цвета соответствуют необработанным β-клеткам, а гистограммы черного цвета соответствуют β-клеткам, обработанным TNF-α. Полученные результаты представляют собой среднее для повторных лунок, соответствующие одному из трех репрезентативных экспериментов, ± стандартное отклонение.Investigate the ability of carbon monoxide to protect β-cells after the induction of apoptosis (Figa-C). To obtain the data presented in Fig.5A-C, carry out the following steps. 5A: one hour of exposure with carbon monoxide is sufficient to prevent apoptosis. ΒTC3 cells are transfected with vectors expressing β-gal. Β-cell apoptosis induces TNF-α. Immediately after TNF-α activation, cells are exposed for various times (0-24 hours) with 1% carbon monoxide. Control βTC3 is treated in the same manner, but without exposure to carbon monoxide. Cell survival is determined 24 hours after application of TNF-α. 5B: carbon monoxide protects β cells after induction of apoptosis. βTC3 is transfected with vectors expressing β-gal. Apoptosis is induced by TNF-α. After different induction times (0.5-12 hours, as indicated), βTC3 is exposed with 1% carbon monoxide (Otterbein et al., Nat. Med. 6: 422-428, 2000). Control βTC3 is treated in the same manner, but without exposure to carbon monoxide. Cell survival is determined 24 hours after application of TNF-α. 5C: preincubation with carbon monoxide prevents β-cell apoptosis. βTC3 is transfected with vectors expressing β-gal, and apoptosis is induced by TNF-α. βTC3 is pre-exposed with 1% carbon monoxide for one hour. Control βTC3 is treated in the same manner, but without exposure to carbon monoxide. 1-6 hours after the end of the preliminary exposure, apoptosis is induced by TNF-α. Gray histograms correspond to untreated β-cells, and black histograms correspond to β-cells treated with TNF-α. The results obtained are the average for repeated wells corresponding to one of three representative experiments, ± standard deviation.

βТС3 экспонируют с окисью углерода в течение разных периодов времени (1-24 часа) сразу после добавления TNF-α и проверки на апоптоз через 24 часа. Одного часа экспозиции с окисью углерода оказывается достаточным для предотвращения апоптоза β-клеток (Фиг.5А).βTC3 is exposed with carbon monoxide for different periods of time (1-24 hours) immediately after adding TNF-α and checking for apoptosis after 24 hours. One hour of exposure to carbon monoxide is sufficient to prevent apoptosis of β-cells (Figa).

Чтобы выяснить, действительно ли экспозиция с окисью азота может блокировать последующий апоптоз, β-клетки экспонировали в течение одного часа с СО через 0,5-12 часов после индукции апоптоза под действием TNF-α. Даже через два часа после TNF-α-стимуляции экспонирование с окисью углерода все еще способно вызывать супрессию апоптоза β-клеток (Фиг.5В).To find out whether exposure to nitric oxide can actually block subsequent apoptosis, β-cells were exposed for one hour with CO 0.5-12 hours after apoptosis was induced by TNF-α. Even two hours after TNF-α stimulation, exposure to carbon monoxide is still capable of causing suppression of β-cell apoptosis (Fig. 5B).

Для того чтобы выяснить, действительно ли преинкубация с окисью углерода будет защищать β-клетки от апоптоза, βТС3 экспонировали с окисью углерода в течение 0,5-3 часов до индукции апоптоза. Одного часа преинкубации в присутствии окиси углерода оказывается достаточно для предотвращения апоптоза β-клеток (данные не представлены). Для того чтобы оценить, сколь долго длится этот эффект, если время между преинкубацией и апоптозным стимулом удлинено, β-клетки предварительно экспонировали в течение одного часа с СО за один-шесть часов до индукции апоптоза под действием TNF-α (Фиг.5С). Один час преинкубации с окисью углерода предупреждает апоптоз β-клеток, стимулированных TNF-α даже через два-три часа после окончания одночасовой обработки окисью углерода. Эти данные свидетельствуют, что относительно кратковременная обработка окисью углерода может вызывать антиапоптозный эффект и что этот антиапоптозный эффект сохраняется в течение длительного периода.In order to find out whether preincubation with carbon monoxide would really protect β cells from apoptosis, βTC3 was exposed with carbon monoxide for 0.5-3 hours before apoptosis was induced. One hour of incubation in the presence of carbon monoxide is enough to prevent β-cell apoptosis (data not shown). In order to evaluate how long this effect lasts, if the time between preincubation and apoptotic stimulus is extended, β-cells were pre-exposed for one hour with CO one to six hours before apoptosis was induced by TNF-α (Fig. 5C). One hour of preincubation with carbon monoxide prevents apoptosis of β-cells stimulated by TNF-α even two to three hours after the end of a one-hour treatment with carbon monoxide. These data indicate that a relatively short-term treatment with carbon monoxide can cause an anti-apoptotic effect and that this anti-apoptotic effect persists for a long period.

Экспозиция мышиных островков с окисью углерода повышает их выживаемость/функциональность после трансплантацииExposure of mouse islands with carbon monoxide increases their survival / functionality after transplantation

Для того чтобы определить, может ли окись углерода повысить функциональность островкового трансплантата in vivo, маргинальное (критическое) количество островков из 250 собранных вручную островков трансплантируют в сингенную систему, модель без первичной функции (Berney et al., Transplantation 71:125-32, 2001; Kaufman et al., Diabetes 43:778-83, 1994). Трансплантация маргинального (например, субоптимального) количества островков ("маргинальное количество") сингенному реципиенту с диабетом задерживает возврат к нормогликемии без отторжения или повторения аутоиммунного заболевания. При выяснении маргинального количества островков в сингенной системе C57/BL6 наблюдали, что трансплантация собранных вручную 500 островков в почечную капсулу реципиента приводит к быстрому возврату к нормогликемии (1,5±0,5 дней (n=4)), тогда как трансплантация 250 островков приводит к существенной ее задержке (14,2±2,94 дня (n=9)). Таким образом, было установлено, что 250 островков составляют маргинальное количество. Следовательно, использование маргинального количества не влечет за собой отторжения или повторения аутоиммунного заболевания (Berney et al., Transplantation 71:125-132, 2000).In order to determine whether carbon monoxide can enhance the functionality of an islet transplant in vivo, the marginal (critical) number of islands from 250 manually collected islets is transplanted into a syngeneic system, a model without primary function (Berney et al., Transplantation 71: 125-32, 2001 ; Kaufman et al., Diabetes 43: 778-83, 1994). Transplantation of a marginal (eg, suboptimal) number of islets (“marginal amount”) to a syngenic recipient with diabetes delays the return to normoglycemia without rejection or a repeat of an autoimmune disease. When determining the marginal number of islets in the syngeneic system C57 / BL6, it was observed that transplantation of manually collected 500 islets into the recipient's renal capsule leads to a quick return to normoglycemia (1.5 ± 0.5 days (n = 4)), while transplantation of 250 islets leads to a significant delay (14.2 ± 2.94 days (n = 9)). Thus, it was found that 250 islets constitute a marginal amount. Therefore, the use of a marginal amount does not entail rejection or repetition of an autoimmune disease (Berney et al., Transplantation 71: 125-132, 2000).

Исследуют, приводит ли преинкубация окиси углерода с островковыми трансплантатами перед их трансплантацией к улучшению их функциональной характеристики in vivo (Фиг.6А-В). Для получения данных, представленных на Фиг.6А-В, осуществляют следующие действия. Фиг.6А: двести пятьдесят свежевыделенных собранных вручную островков мышей C57BL/6 инкубируют в среде, предварительно насыщенной 1% окисью углерода, в течение двух часов при 37°С. Контрольные островки обрабатывают таким же способом, но без экспонирования с окисью углерода. Инкубированные островки трансплантируют в почечную капсулу сингенных реципиентов с диабетом, как описано прежде. После трансплантации ежедневно определяют уровень глюкозы в крови. Всего было подвергнуто трансплантации 16 животных (8 с предварительно экспонированными островками; 8 контрольных). Одно животное, подвергнутое трансплантации предварительно экспонированными островками, погибло на 3-й день по причинам, не связанным с экспонированием, и было включено в статистический анализ в качестве цензурированного животного. За первичную точку отсчета в этих экспериментах принимали первый день нормогликемии. Данные представлены в виде среднего ± стандартное отклонение. На Фиг.6В показана вероятность выздоровления (уровень глюкозы в крови ниже 200 мг/дл) животных, получивших островки, предварительно экспонированные с окисью углерода, или контрольные островки. *Р=0,001 в сравнении с контролем.Examine whether pre-incubation of carbon monoxide with islet grafts before their transplantation improves their functional characteristics in vivo (Fig. 6A-B). To obtain the data presented in Fig.6A-B, carry out the following steps. Fig. 6A: two hundred and fifty freshly isolated manually harvested islets of C57BL / 6 mice are incubated in a medium pre-saturated with 1% carbon monoxide for two hours at 37 ° C. Control islands are treated in the same way, but without exposure to carbon monoxide. Incubated islets are transplanted into the renal capsule of syngeneic recipients with diabetes, as described previously. After transplantation, the blood glucose level is determined daily. A total of 16 animals were transplanted (8 with previously exposed islands; 8 control). One animal transplanted with previously exposed islets died on day 3 for reasons other than exposure, and was included in the statistical analysis as a censored animal. The primary reference point in these experiments was the first day of normoglycemia. Data are presented as mean ± standard deviation. 6B shows the likelihood of recovery (blood glucose below 200 mg / dl) of animals that received islets previously exposed to carbon monoxide or control islets. * P = 0.001 in comparison with the control.

На основе того, что, как выяснилось, эффекты обработки окисью углерода растянуты во времени (Фиг.5А и В), и что относительно кратковременная предварительная обработка окисью углерода (применяемая до апоптотического стимула) является антиапоптозной (Фиг.5С), оценивали, может ли улучшить предварительное экспонирование островков с окисью углерода выживаемость островков и/или их функциональность после трансплантации. Маргинальное количество островков трансплантируют в почечную капсулу сингенных реципиентов с диабетом. Время, необходимое для достижения нормогликемии, оказалось значимо сниженным (Р=0,0011) после того, как островки преинкубировали в течение двух часов в среде, предварительно насыщенной окисью углерода (7 дней, 95%-ный доверительный интервал: 6-8 дней), по сравнению с контрольными островками, не экспонированными предварительно с окисью углерода (14 дней, 95%-ный доверительный интервал 12-18 дней) (Фиг.6). В итоге в этих экспериментах используют три отличающихся препарата островков. Статистически значимое различие по времени достижения нормогликемии для островков этих препаратов отсутствует (Р>0,25).Based on the fact that, as it turned out, the effects of carbon monoxide treatment are extended over time (Figs. 5A and B), and that the relatively short-term carbon monoxide pretreatment (used before the apoptotic stimulus) is anti-apoptotic (Fig. 5C), it was evaluated whether to improve the preliminary exposure of islands with carbon monoxide island survival and / or their functionality after transplantation. A marginal number of islets is transplanted into the kidney capsule of syngeneic recipients with diabetes. The time required to achieve normoglycemia was significantly reduced (P = 0.0011) after the islands were preincubated for two hours in a medium pre-saturated with carbon monoxide (7 days, 95% confidence interval: 6-8 days) , compared with control islands not previously exposed with carbon monoxide (14 days, 95% confidence interval 12-18 days) (Figure 6). As a result, three different islet preparations are used in these experiments. There is no statistically significant difference in time to reach normoglycemia for the islets of these drugs (P> 0.25).

Экспонирование с окисью углеродаExposure to carbon monoxide

В экспериментах с клеточной культурой в целях забуферивания используют 5% СО2. Перед закачиванием в камеру для экспонирования СО в концентрации 1% (10000 ppm) в компримированном воздухе смешивают в нержавеющем цилиндре с компримированным воздухом, содержащим или не содержащим СО2. Поток газовой среды в камеру для животных, сделанную из органического стекла в 3,70 футов2, поддерживают на уровне 12 л/мин, а в камеру в 1,2 футов2 для культивирования клеток - 2 л/мин. Камеру для культивирования клеток увлажняют и поддерживают температуру в ней на уровне 37°С. Для непрерывного измерения уровня СО в камерах используют СО-анализатор (Interscan, Chatsworth, CA). Через заборное отверстие в верхней части камер с помощью СО-анализатора образцы газа отбирают со скоростью 1 л/мин и анализируют их путем электрохимической детекции с чувствительностью 10-600 ppm. Уровень концентрации измеряют ежечасно. После того как в данной камере газовую среду уравновешивают (приблизительно в течение 5 мин), флуктуаций в концентрации СО не наблюдается.In cell culture experiments, 5% CO 2 is used for buffering purposes. Before pumping CO at a concentration of 1% (10,000 ppm) in compressed air into the chamber for exposure, it is mixed in compressed stainless steel with compressed air with or without CO 2 . The flow of the gaseous medium into the chamber for animals made of organic glass at 3.70 ft 2 is maintained at 12 L / min, and into the chamber at 1.2 ft 2 for cell culture - 2 L / min. The cell culture chamber is humidified and the temperature in it is maintained at 37 ° C. For continuous measurement of CO levels in chambers, a CO analyzer (Interscan, Chatsworth, CA) is used. Through a sampling hole in the upper part of the chambers using a CO analyzer, gas samples are taken at a rate of 1 l / min and analyzed by electrochemical detection with a sensitivity of 10-600 ppm. The concentration level is measured hourly. After the gas medium is balanced in this chamber (for approximately 5 minutes), fluctuations in the concentration of CO are not observed.

Животных выдерживают в камере из органического стекла объемом в 3,70 кубических футов, содержащей >98% О2 или смесь 98% О2+СО при скорости потока 12 л/мин. Во время выдерживания животным подают еду и воду. СО в концентрации 1% (10000 ppm) в компримированном воздухе смешивают с >98% О2 в нержавеющем цилиндре для смешивания перед поступлением газовой смеси в камеру для экспонирования. Изменяя скорость потока СО в цилиндре для смешивания, контролируют поставляемую концентрацию в камеру для экспонирования. Поскольку скорость потока прежде всего определяют с помощью потока О2, изменяется только поток СО для получения разной концентрации окиси углерода в камере. Концентрацию О2 в камере определяют с помощью газ-спектрометра.The animals are kept in a 3.70 cubic foot organic glass chamber containing> 98% O 2 or a mixture of 98% O 2 + CO at a flow rate of 12 L / min. The animals are fed food and water during aging. CO at a concentration of 1% (10,000 ppm) in compressed air is mixed with> 98% O 2 in a stainless cylinder for mixing before the gas mixture enters the exposure chamber. By varying the CO flow rate in the mixing cylinder, the delivered concentration in the exposure chamber is controlled. Since the flow rate is primarily determined using the O 2 stream, only the CO stream is changed to obtain different concentrations of carbon monoxide in the chamber. The concentration of O 2 in the chamber is determined using a gas spectrometer.

Методика выделения клетокCell isolation technique

Нижеследующий пример иллюстрирует методику, используемую для выделения островковых клеток у крыс или мышей. Содержимое одного флакона с Rat Liberaseтм (от Boehringer Mannheim/Roche кат. № 1815032) растворяют в 4 мл стерильного раствора HBSS, охлаждают на льду в течение 30 мин, делят на аликвоты по 0,5 мл и хранят при -20°С. К каждой 0,5 мл-овой аликвоте приливают 33 мл среды, например, M199, HBSS или RPMI 1640 без сыворотки теленка.The following example illustrates the technique used to isolate islet cells in rats or mice. The contents of one vial of Rat Liberase (from Boehringer Mannheim / Roche Cat. No. 1815032) was dissolved in 4 ml of a sterile HBSS solution, cooled on ice for 30 minutes, divided into 0.5 ml aliquots and stored at -20 ° C. 33 ml of medium, for example, M199, HBSS or RPMI 1640 without calf serum, is poured into each 0.5 ml aliquot.

Крыс анестезируют избыточной дозой нембутала. Для мышей готовят 3 мл-овые шприцы, наполненные 2 мл раствора Liberase и снабженные 27 g-иглой, изогнутой под углом 90°. Для проведения операции используют 2 пары ножниц; одну большую пару используют для вскрытия брюха и одну пару небольшого размера - для разрезания желчных протоков. Для вырезания поджелудочной железы используют две пары пинцетов. Для высвобождения желчного протока используют один хемостат.Rats are anesthetized with an excess dose of Nembutal. For mice, 3 ml syringes are prepared, filled with 2 ml of Liberase solution and equipped with a 27 g-needle bent at an angle of 90 °. For the operation, 2 pairs of scissors are used; one large pair is used to open the belly and one small pair is used to cut the bile ducts. For cutting the pancreas, two pairs of tweezers are used. One chemostat is used to release the bile duct.

Вскрывают брюхо и обнажают, насколько возможно, поджелудочную железу, производя v-образный разрез от самого низа брюха. Проток поджелудочной железы освобождают от зажима (с гемостатом у крыс и небольшим зажимом "бульдог" у мышей) в его дуоденальном внедрении, захватывая без повреждения окружающую панкреатическую ткань. Желчный проток отделяют с проксимального конца. Перед введением канюли удаляют жир, удостоверяясь в отсутствии прокола портальной вены. Маленькими ножницами вырезают данный проток на одну треть от перехода, и в этот проток вставляют канюлю. Канюля удерживается в протоке с помощью слабого зажима. Быстро инъецируют раствор Liberaseтм. Поджелудочная железа оказывается растянутой и полностью расширенной после инъекции 6 мл жидкости. У мышей иглу вставляют в проток ближе к печени, насколько возможно, и инъецируют раствор Liberaseтм. Затем крысу или мышь умерщвляют, вырезая диафрагму и сердце или аорту.They open the belly and expose, as far as possible, the pancreas, making a v-shaped incision from the very bottom of the belly. The pancreatic duct is released from the clamp (with a hemostat in rats and a small “bulldog” clamp in mice) in its duodenal implant, capturing the surrounding pancreatic tissue without damage. The bile duct is separated from the proximal end. Before the introduction of the cannula, fat is removed, making sure that there is no puncture of the portal vein. This duct is cut out with small scissors one third of the transition, and a cannula is inserted into this duct. The cannula is held in the duct using a weak clamp. Quickly inject a solution of Liberase tm . The pancreas is stretched and fully expanded after injection of 6 ml of fluid. In mice, the needle is inserted into the duct as close to the liver as possible, and a Liberase solution is injected. The rat or mouse is then killed by cutting out the diaphragm and the heart or aorta.

После проникновения Liberaseтм в поджелудочную железу ее удаляют, начиная удаление кишок, затем желудка и затем селезенки. Когда поджелудочная железа остается прикрепленной только к желчному протоку, ее вырезают из крысы. Вырезанную поджелудочную железу помещают в 50 мл-овую коническую пробирку, и пробирку помещают в водяную баню при 37°С на 30 мин.After penetration of Liberase tm into the pancreas, it is removed, starting the removal of the intestines, then the stomach and then the spleen. When the pancreas remains attached only to the bile duct, it is excised from the rat. The excised pancreas is placed in a 50 ml conical tube, and the tube is placed in a water bath at 37 ° C. for 30 minutes.

После инкубации в каждую пробирку приливают 20 мл среды + NCS. Остальную процедуру выделения заканчивают на льду. Пробирки энергично встряхивают в руках в течение 5-10 секунд для разрушения ткани. Полученные островки несколько раз промывают в клинической центрифуге при 800 об/мин (приблизительно 180хg) в течение 120 сек или 1200 об/мин (приблизительно 200хg) в течение 90 сек для удаления Liberaseтм. Полученный супернатант сливают декантированием и добавляют 25-35 мл среды и осторожно встряхивают (макс. около 1/2). Стадию центрифугирования повторяют с последующей 2-3-кратной промывкой. Ткань ресуспендируют в 20 мл среды, и полученную суспензию фильтруют через армированную сетку с диаметром отверстий 400 мкм (Thomas scientific mesh 35 кат. № 8321-М22) для удаления оставшейся неразрушенной ткани, жира и лимфы. В пробирку добавляют еще 5-10 мл среды для промывки оставшихся островков - и фильтруют через указанное сито.After incubation, 20 ml of medium + NCS is poured into each tube. The rest of the isolation procedure is completed on ice. The tubes are shaken vigorously in the hands for 5-10 seconds to destroy tissue. The resulting islands are washed several times in a clinical centrifuge at 800 rpm (approximately 180xg) for 120 seconds or 1200 rpm (approximately 200xg) for 90 seconds to remove Liberase tm . The resulting supernatant is decanted off and 25-35 ml of medium is added and gently shaken (max. About 1/2). The centrifugation step is repeated, followed by 2-3 times washing. The tissue is resuspended in 20 ml of medium, and the resulting suspension is filtered through a reinforced mesh with a hole diameter of 400 μm (Thomas scientific mesh 35 cat. No. 8321-M22) to remove the remaining intact tissue, fat and lymph. An additional 5-10 ml of medium for washing the remaining islets is added to the test tube and filtered through the indicated sieve.

Полученные клетки осаждают центрифугированием при 1200 об/мин в течение 90 сек. Супернатант удаляют, оставляя по возможности минимальное количество среды.The resulting cells are pelleted by centrifugation at 1200 rpm for 90 seconds. The supernatant is removed, leaving as little media as possible.

Для создания градиента полученный осадок ресуспендируют в 10-15 мл Histopaque 1077тм (Sigma кат.№ H 1077) и встряхивают до получения гомогенной суспензии (так же как и для промывки). Наслаивают 10 мл среды без NCS, тщательно сохраняя резкий раздел между Histopaqueтм и имеющейся средой. Данную среду медленно добавляют с помощью пипетки по боковой стенке пробирки. Созданный градиент центрифугируют в течение 20 минут при 2400 об/мин (900 g) при 10°С с очень медленным ускорением и не тормозя.To create a gradient, the resulting precipitate was resuspended in 10-15 ml of Histopaque 1077 tm (Sigma Cat. No. H 1077) and shaken until a homogeneous suspension was obtained (as well as for washing). Layered 10 ml of medium without NCS, carefully preserving the sharp section between Histopaque tm and the existing medium. This medium is slowly added with a pipette along the side of the tube. The created gradient is centrifuged for 20 minutes at 2400 rpm (900 g) at 10 ° C with very slow acceleration and without braking.

После центрифугирования с помощью одноразовой серологической пипетки на 10 см3 (Falcon) из интерфазы собирают слой островков и помещают их в конические пробирки на 50 см3. Островки промывают несколько раз для удаления Histopaqueтм путем добавления 25-35 мл среды + NCS. Начальное центрифугирование осуществляют при 1200 об/мин в течение 2 мин, а последующие центрифугирования осуществляют в течение 90 сек. После 3-х промывок островки ресуспендируют с помощью пипетирования вверх и вниз. Каждые 7-10 мл островков вручную закладывают в 60 мм-овые стерильные культуральные чашки.After centrifugation using a disposable 10 cm 3 serological pipette (Falcon), an islet layer is collected from the interphase and placed in 50 cm 3 conical tubes. The islands are washed several times to remove Histopaque by adding 25-35 ml of medium + NCS. Initial centrifugation is carried out at 1200 rpm for 2 minutes, and subsequent centrifugation is carried out for 90 seconds. After 3 washes, the islets are resuspended by pipetting up and down. Every 7-10 ml of islets are manually placed in 60 mm sterile culture dishes.

Ручной отбор островковых клеток осуществляют под микроскопом с использованием 100 мкл стерильного наконечника для пипеток. Каждый островок отбирают отдельно и осторожно, чтобы избежать захвата клеток любой другой ткани. Отбирают гладкие островки диаметром между 50 и 225 мкм, а также круглой или овальной формы.Manual selection of islet cells is carried out under a microscope using 100 μl of a sterile pipette tip. Each islet is taken separately and carefully to avoid capture of cells of any other tissue. Smooth islands with a diameter of between 50 and 225 μm, as well as round or oval, are selected.

Пример II. Окись углерода вызывает супрессию отторжения мышиных кардиальных трансплантатов у крысExample II Carbon monoxide suppresses rejection of murine cardiac grafts in rats

ЖивотныеAnimals

Для трансплантации инбредным взрослым самцам крыс линии Lewis используют в качестве донорских органов сердца мышей линии BALB/c (Harlan Sprague-Dawley, Indianopalis, IN). Животных содержат в соответствии с указаниями American Association for Laboratory Animal Care, а научно-исследовательские протоколы апробированы Institutional Animal Care and Use Committees of the Beth Israel Deaconess Medical Center.For transplantation into inbred adult male rats, Lewis strains were used as the donor organs of the heart of BALB / c mice (Harlan Sprague-Dawley, Indianopalis, IN). Animals are kept in accordance with the guidelines of the American Association for Laboratory Animal Care, and research protocols have been tested by the Institutional Animal Care and Use Committees of the Beth Israel Deaconess Medical Center.

Хирургическая модельSurgical model

Во время всех процедур животных анестезируют сочетанной ингаляцией метоксифлурана (Pitman-Moore, Mundelain, IL) и пентобарбитала (Abbott, North Chicago, IL) в дозе 30-50 мг/кг в/б. Гетеротопическую пересадку сердца осуществляют, как описано прежде (Berk et al., Physiol. Rev. 8:999-1030, 2001; Petkova et al., J. Biol. Chem. 276:7932-7936, 2001). Жизнеспособность трансплантата оценивают путем ежедневной пальпации. Отторжение диагностируют по прекращению сокращения желудочков и подтверждают гистологической проверкой.During all procedures, animals are anesthetized with combined inhalation of methoxyflurane (Pitman-Moore, Mundelain, IL) and pentobarbital (Abbott, North Chicago, IL) at a dose of 30-50 mg / kg ip. A heterotopic heart transplant is performed as previously described (Berk et al., Physiol. Rev. 8: 999-1030, 2001; Petkova et al., J. Biol. Chem. 276: 7932-7936, 2001). Graft viability is assessed by daily palpation. Rejection is diagnosed by the cessation of ventricular contraction and confirmed by histological examination.

Используемые реагентыReagents Used

Фактор яда кобры (CVF; который блокирует активацию комплемента) (Quidel, San Diego, CA) вводят в/б в день - 1 (60 Ед/кг) и в день 0 (20 Ед/кг) по отношению ко дню трансплантации (день 0). Циклоспорин А (CsA; Novartis, Basel, Switzeland), который блокирует активацию Т-клеток, вводят в/м (15 мг/кг) начиная со дня 0, а затем ежедневно до конца каждого эксперимента. Оловосодержащий протопорфирин (SnPPIX), кобальтсодержащий протопорфирин (CoPPIX) и железосодержащий протопорфирин (FePPIX; Porphyrin Products, Logan, UT) разбавляют в 100 мМ NaOH для получения 50 мМ маточного раствора и держат при -70°С перед использованием. По возможности освещение ограничивают. И SnPPIX, и FePPIX в PBS вводят в/б (30 мкМ/кг). FePPIX и SnPPIX вводят донору в дни -2 и -1 (30 мкМ/кг), а реципиенту - во время трансплантации (день 0) и затем ежедневно (30 мкМ/кг).Cobra venom factor (CVF; which blocks complement activation) (Quidel, San Diego, CA) is given ip in day - 1 (60 units / kg) and on day 0 (20 units / kg) in relation to the day of transplantation (day 0). Cyclosporin A (CsA; Novartis, Basel, Switzeland), which blocks the activation of T cells, is administered IM (15 mg / kg) starting from day 0 and then daily until the end of each experiment. Tin-containing protoporphyrin (SnPPIX), cobalt-containing protoporphyrin (CoPPIX) and iron-containing protoporphyrin (FePPIX; Porphyrin Products, Logan, UT) are diluted in 100 mM NaOH to obtain 50 mM stock solution and kept at -70 ° C before use. Lighting is limited if possible. Both SnPPIX and FePPIX in PBS were administered ip (30 μM / kg). FePPIX and SnPPIX are administered to the donor on days -2 and -1 (30 μM / kg), and to the recipient during transplantation (day 0) and then daily (30 μM / kg).

СО-экспонированиеCO exposure

Вкратце, СО в концентрации 1% (10000 частей на миллион; ppm) в компримированном воздухе смешивают в цилиндре из нержавеющей стали для смешивания со сбалансированным воздухом (21% кислород), перед его поступлением в камеру для экспонирования. Концентрации СО контролируют путем изменения скорости потока СО в цилиндре для смешивания перед доставкой в камеру. Поскольку скорость потока исходно определяют по скорости О2, изменяют только скорость потока СО, которую поставляют в конечной концентрации в камеру для экспонирования. Для непрерывного измерения уровня СО в камере используют СО-анализатор (Interscan Corporation, Chatsworth, CA). Донорские трансплантаты помещают в камеру для экспонирования с СО за 2 дня до трансплантации. Трансплантаты реципиентов помещают в камеру для экспонирования сразу после трансплантации и выдерживают в камере для экспонирования в течение 14 (n=3) или 16 (n=3) дней. Концентрацию СО поддерживают в течение всего времени между 250 и 400 ppm. Животных извлекают из камеры ежедневно для оценки жизнеспособности трансплантата и для введения CsA, SnPPIX или FePPIX, как описано выше.Briefly, CO at a concentration of 1% (10,000 ppm; ppm) in compressed air is mixed in a stainless steel cylinder for mixing with balanced air (21% oxygen), before it enters the exposure chamber. CO concentrations are controlled by varying the flow rate of CO in the mixing cylinder before delivery to the chamber. Since the flow rate is initially determined by the rate of O 2 , only the CO flow rate is changed, which is delivered in the final concentration to the exposure chamber. A CO analyzer (Interscan Corporation, Chatsworth, CA) is used to continuously measure CO levels in the chamber. Donor transplants are placed in a chamber for exposure with CO 2 days before transplantation. Transplant recipients are placed in the camera for exposure immediately after transplantation and kept in the camera for exposure for 14 (n = 3) or 16 (n = 3) days. The concentration of CO is maintained throughout the time between 250 and 400 ppm. Animals were removed from the chamber daily to assess graft viability and to administer CsA, SnPPIX or FePPIX as described above.

Ферментативная активность HOEnzymatic activity HO

Ферментативную активность HO измеряют по образованию билирубина в микросомах сердца и печени. Животных умерщвляют, а их сердца и печень промывают ледяным PBS и замораживают при -70°С до использования. Органы подвергают измельчению в четырех объемах сахарозного (250 мМ) Трис-HCl (10 мМ/л) буфера (рН 7,4) на льду и центрифугируют (28000 об/мин 3Х, 20 мин, 4°С). Полученный супернатант центрифугируют (105000 об/мин 3Х, 60 мин, 4°С), а осадок микросом ресуспендируют в MgCl2 (2 мМ)-калий-фосфатном (100 мМ) буфере (рН 7,4) и подвергают ультразвуковой обработке на льду. Полученные образцы (1 мг белка) вносят в реакционную смесь (400 мкл), содержащую цитозоль крысиной печени (2 мг белка), гемин (50 мкМ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу (0,25 Ед) и NADPH (0,8 мМ) на 60 мин при 37°С в темноте. Образуемый билирубин экстрагируют хлороформом, а OП измеряют при 464-530 нм (коэффициент экстинкции, 40 мМ/см по билирубину). Ферментативную активность выражают в виде пикомолей билирубина, образованного на миллиграмм белка за 60 мин (пкмоль/мг/ч). Концентрацию белка определяют с помощью анализа белка по бицинхониновой кислоте (Pierce, Georgetown). Фон составляет ~5 пкмоль/мг/ч. Все реагенты, используемые в данном анализе, произведены компанией Sigma (St. Louis, MO), если не указано иначе. Уровень карбоксигемоглобина измеряют через 2 дня после трансплантации с помощью газового анализатора крови Corning 865 (Clinical Chemistry, Massachusetts General Hospital, Boston, MA).The enzymatic activity of HO is measured by the formation of bilirubin in the microsomes of the heart and liver. Animals are sacrificed, and their hearts and liver are washed with ice-cold PBS and frozen at -70 ° C until use. The organs are ground in four volumes of sucrose (250 mM) Tris-HCl (10 mM / L) buffer (pH 7.4) on ice and centrifuged (28000 rpm 3X, 20 min, 4 ° C). The resulting supernatant was centrifuged (105,000 rpm 3X, 60 min, 4 ° C), and the precipitate of the microsomes was resuspended in MgCl 2 (2 mm) potassium phosphate (100 mm) buffer (pH 7.4) and subjected to ultrasonic treatment on ice . The resulting samples (1 mg protein) are added to the reaction mixture (400 μl) containing rat liver cytosol (2 mg protein), hemin (50 μM), glucose-6-phosphate dehydrogenase (0.25 U) and NADPH (0.8 mm ) for 60 min at 37 ° C in the dark. The resulting bilirubin is extracted with chloroform, and the OD measured at 464-530 nm (extinction coefficient, 40 mm / cm for bilirubin). Enzymatic activity is expressed as picomoles of bilirubin formed per milligram of protein in 60 minutes (pmol / mg / h). Protein concentration is determined by protein analysis by bicinchoninic acid (Pierce, Georgetown). The background is ~ 5 pmol / mg / h. All reagents used in this assay are manufactured by Sigma (St. Louis, MO), unless otherwise indicated. Carboxyhemoglobin levels are measured 2 days after transplantation using a Corning 865 gas blood analyzer (Clinical Chemistry, Massachusetts General Hospital, Boston, MA).

Гистоморфометрический анализHistomorphometric analysis

Трансплантаты собирают через 3 дня после операции трансплантации, заключают в парафин, фиксируют в формалине и последовательно режут (5 мкм), полностью, от верхушки до основания. Десять срезов помещают на предметное стекло, всего около 20-25 предметных стекол. Каждое пятое предметное стекло окрашивают гематоксилином и эозином (H&E) для гистоморфометрического анализа. На каждом предметном стекле просматривают два изображения под микроскопом Nicon Eclipse E600тм (Nikon, Melville, NY), соединенным с цветной фотокамерой Hitachi 3-CCD (модель HV-C20; Hitachi, Tokyo, Япония) и мощным компьютером Macintoshтм 7300/200 (Apple Computer, Cupertino, CA), снабженным цифровым программным обеспечением IPLab Spectrum (Signal Analytics Corporation, Vienna, VA). Для двух-трех животных на группу просматривают около 50 изображений каждого трансплантируемого сердца. Изображения анализируют, вручную передвигая участки, просматривая на каждом срезе инфарктные и неинфарктные области в правом и левом желудочке. С помощью цифрового программного обеспечения изображения подсчитывают области, корреспондирующие с инфарктной и неинфарктной тканью, в виде числа пикселей, корреспондирующих с этими областями. Затем подсчитывают процентные доли инфарктной и неинфарктной областей по всей области просмотра. Объединенные данные для каждой группы, выраженные в виде области в пикселях или в виде процентной доли инфаркта, анализируют с использованием ANOVA. Полученные таким образом результаты аналогичны результатам с использованием или пикселей, или процентной доли для инфаркта, но представлены результаты с использованием только процентной доли инфаркта (см. Таблицу II). Результаты выражены в виде среднего = SD.The grafts are harvested 3 days after the transplantation operation, enclosed in paraffin, fixed in formalin and sequentially cut (5 μm), completely, from the apex to the base. Ten slices are placed on a glass slide, a total of about 20-25 glass slides. Every fifth glass slide is stained with hematoxylin and eosin (H&E) for histomorphometric analysis. Two images are viewed on each slide under a Nicon Eclipse E600 tm microscope (Nikon, Melville, NY) connected to a Hitachi 3-CCD color camera (model HV-C20; Hitachi, Tokyo, Japan) and a powerful Macintosh tm 7300/200 computer ( Apple Computer, Cupertino, CA) equipped with IPLab Spectrum digital software (Signal Analytics Corporation, Vienna, VA). For two or three animals, about 50 images of each transplanted heart are viewed per group. Images are analyzed by manually moving the plots, looking at each section infarct and non-infarction areas in the right and left ventricle. Using digital image software, areas corresponding to heart attack and non-infarction tissue are counted as the number of pixels corresponding to these areas. Then calculate the percentage of infarct and non-infarction areas throughout the viewing area. The combined data for each group, expressed as a region in pixels or as a percentage of a heart attack, is analyzed using ANOVA. The results obtained in this way are similar to the results using either pixels or a percentage for a heart attack, but the results are presented using only the percentage of a heart attack (see Table II). Results are expressed as mean = SD.

ИммуногистологияImmunohistology

Трансплантаты собирают через 3 дня после трансплантации, моментально замораживают в жидком азоте и хранят при -80°С. Криостатные срезы фиксируют и окрашивают, как описано прежде (Soares et al., Nature Med. 4:1073, 1998). Популяции крысиных лейкоцитов обычно анализируют с использованием Ag (LCA, CD45; OX-1), αβ TCR (TCR αβ-цепи; R73), В-клеток (CD45RB; OX-33), NK-клеток (NKR-P1; 3.2.3), а также МФ (CD68; ED-1), монАТ (Serotec, Harlan Bioproducts for Science, Indianopalis, IN) против крысиных лейкоцитов. Детекцию фибрин/фибриногена осуществляют с использованием кроличьих поликлональных AТ против фибрин/фибриногена человека (Dako, Carpinteria, CA). Активацию внутритрансплантатного комплемента детектируют с использованием противокрысиного C1q (The Binding Site, Birmingham, U.K.), C3 (ED11; Serotec) или монАТ C5b-9 (Dako). Крысиный IgM детектируют с помощью мышиного монАТ MARM-4 против IgM крысы (любезно подаренный Dr. H. Bazin, University of Louvain, Brussels, Бельгия). В каждый эксперимент включают подобранные по изотипу монАТ или очищенные Ig, так же как и контроль для остаточной эндогенной пероксидазной активности. Детекцию апоптоза осуществляют с использованием набора для детекции апоптоза ApopTagтм in situ (Oncor, Gaithersburg, MD), в соответствии с инструкциями производителя.Transplants are harvested 3 days after transplantation, instantly frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C. Cryostatic sections are fixed and stained as previously described (Soares et al., Nature Med. 4: 1073, 1998). Rat leukocyte populations are usually analyzed using Ag (LCA, CD45; OX-1), αβ TCR (TCR αβ chains; R73), B cells (CD45RB; OX-33), NK cells (NKR-P1; 3.2. 3), as well as MF (CD68; ED-1), monAT (Serotec, Harlan Bioproducts for Science, Indianopalis, IN) against rat leukocytes. Fibrin / fibrinogen detection is carried out using rabbit polyclonal antibodies against human fibrin / fibrinogen (Dako, Carpinteria, CA). Activation of the graft complement was detected using the anti-rat C1q (The Binding Site, Birmingham, UK), C3 (ED11; Serotec) or monAT C5b-9 (Dako). Rat IgM was detected using mouse monAT MARM-4 against rat IgM (kindly donated by Dr. H. Bazin, University of Louvain, Brussels, Belgium). MonAT matched or purified Ig isotypes are included in each experiment, as is the control for residual endogenous peroxidase activity. Apoptosis detection is carried out using the ApopTag in situ apoptosis detection kit (Oncor, Gaithersburg, MD), in accordance with the manufacturer's instructions.

Анализ гемолиза, опосредованного комплементом (СН50)Complement Hemolysis Assay (CH50)

Показатель СН50 определяют как степень разбавления крысиной сыворотки, необходимая для получения 50% максимального лизиса AT-чувствительных эритроцитов барана. Вкратце, AT-чувствительные эритроциты барана (1 х 108 клеток/мл; Sigma) инкубируют (30 мин, 37°С) в присутствии крысиной сыворотки в желатине на вероналовом буфере (GVB++; Sigma). Клетки центрифугируют, и высвобождаемый гемоглобин измеряют (λ= 550 нм). Фон измеряют в отсутствие эритроцитов барана или в отсутствие сыворотки и вычитывают из показаний для всех образцов.The CH50 value is defined as the degree of dilution of rat serum required to obtain 50% of the maximum lysis of AT-sensitive sheep erythrocytes. Briefly, AT-sensitive ram erythrocytes (1 x 10 8 cells / ml; Sigma) are incubated (30 min, 37 ° C) in the presence of rat serum in gelatin on veronal buffer (GVB ++ ; Sigma). The cells are centrifuged and the released hemoglobin is measured (λ = 550 nm). The background is measured in the absence of ram red blood cells or in the absence of serum and subtracted from the readings for all samples.

Клеточный ELISACellular ELISA

Содержание в крысиной сыворотке антимышиных AT измеряют с помощью непрямого клеточного ELISA. В качестве антигенной мишени используют мышиную эндотелиальную клеточную линию 2F-2B (CRL-2168; American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA). Вкратце, клетки 2F-2B культивируют в DMEM (Life Technologies, Rockville, MD), 10% FCS, 100 Ед/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина (Life Technologies). Фиксированные в глутаральдегиде клетки 2F-2B инкубируют (1 ч, 37°С в присутствии крысиной сыворотки, последовательно разбавленной в PBS-0,05 Твин 20 (Sigma), и крысиные антимышиные AT детектируют с использованием мышиных антикрысиных IgM (MARM-4), IgG1 (MARG1-2), IgG2a (Marg2a-1), IgG2b (MARGb-8) или IgG2c (Marg2c-5) (любезно подаренных проф. H.Bazin, University of Louvain, Brussels, Бельгия). Мышиные антикрысиные AT детектируют с использованием меченного HRP козьего антимышиного Fab', истощенного перекрестно реагирующим антикрысиным Ig (0,1 мкг/мл, 1 ч, комнатная температура; Pierce, Rockford, IL). HRP обнаруживают с использованием орто-фенилдиамина (Sigma) и Н2О2 (0,03%) в цитратном буфере (рН 4,9). Поглощение измеряют при λ=490 нм. Относительное количество циркулирующих в сыворотке AT против трансплантата выражают в виде ОП (λ=490), взятой для одного последовательного разведения в линейном диапазоне данного анализа (1:32-1:1024).Rat mouse anti-mouse AT serum was measured using an indirect cell ELISA. A mouse endothelial cell line 2F-2B (CRL-2168; American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA) was used as an antigenic target. Briefly, 2F-2B cells were cultured in DMEM (Life Technologies, Rockville, MD), 10% FCS, 100 U / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin (Life Technologies). Glutaraldehyde-fixed cells 2F-2B were incubated (1 h, 37 ° C in the presence of rat serum diluted sequentially in PBS-0.05 Tween 20 (Sigma), and rat anti-mouse ATs were detected using mouse anti-rat IgM (MARM-4), IgG1 (MARG1-2), IgG2a (Marg2a-1), IgG2b (MARGb-8) or IgG2c (Marg2c-5) (kindly donated by Prof. H. Bazin, University of Louvain, Brussels, Belgium). Mouse anti-rat ATs are detected with using HRP-labeled goat anti-mouse Fab 'depleted in cross-reacting anti-rat Ig (0.1 μg / ml, 1 hr, room temperature; Pierce, Rockford, IL). HRP was detected using by calling ortho-phenyldiamine (Sigma) and H 2 O 2 (0.03%) in citrate buffer (pH 4.9). Absorption is measured at λ = 490 nm. The relative amount of anti-graft AT circulating in serum is expressed as OD (λ = 490) taken for one serial dilution in the linear range of this analysis (1: 32-1: 1024).

Связывание крысиного С3 с мышиными эндотелиальными клетками измеряют с помощью модифицированного метода клеточного ELISA для мышиных эндотелиальных клеток 2F-2B в качестве антигенов-мишеней (Miyatake et al., J. Immunol. 160:4114, 1998). Вкратце, нефиксированные эндотелиальные клетки 2F-2B инкубируют в присутствии крысиной сыворотки, последовательно разбавленной в GVB++-буфере (1 ч, 37°С). Клетки фиксируют в PBS, 0,05% глутаральдегиде, и осадок крысиного С3 детектируют с использованием мышиных монАТ к крысиному С3 (Serotec).The binding of rat C3 to murine endothelial cells is measured using a modified 2F-2B murine endothelial cell ELISA method as target antigens (Miyatake et al., J. Immunol. 160: 4114, 1998). Briefly, non-fixed endothelial cells 2F-2B are incubated in the presence of rat serum diluted sequentially in a GVB ++ buffer (1 h, 37 ° C). Cells were fixed in PBS, 0.05% glutaraldehyde, and rat C3 pellet was detected using murine monAT to rat C3 (Serotec).

Анализ агрегации тромбоцитовPlatelet Aggregation Analysis

Мышиные эндотелиальные клетки 2F-2B культивируют в покрывающем шестилуночные планшеты 0,2% желатине (Sigma), в 88% DMEM (Life Technologies), 10% FCS (FCS), 100 Ед/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина (Life technologies). Слитые эндотелиальные клетки либо оставляют необработанными, либо обрабатывают CoPPIX (50 мкМ; 18 ч), агентом, индуцирующим HO, SnPPIX (50 мкМ, 18 ч), ингибитором HO, или и тем и другим - CoPPIX (50 мкМ, 15 ч) и SnPPIX (50 мкМ, 3 ч). Богатую тромбоцитами плазму получают центрифугированием (290 - g, 12 мин, 19°С) нормальной крысиной плазмы в 3,8%-м натрийцитрате. Крысиные тромбоциты (3-108 клеток/мл) суспендируют в HT-буфере (8,9 мМ NaHCO3, 0,8 мМ KH2PO4, 5,6 мМ декстрозы, 2,8 мМ-ном растворе KCl, 0,8 мМ MgCl2, 129 мМ NaCl, 10 мМ HEPES). Тромбоциты наслаивают на мышиные эндотелиальные клетки, и анализ агрегации тромбоцитов осуществляют, как описано ранее (Kaczmarek et al., J. Biol. Chem. 271:33116, 1996), с использованием агрегометра (Chrono-Log, Harestown, PA) и ADP (0,5-4 мкМ) в качестве агониста.2F-2B murine endothelial cells were cultured in 0.2% gelatin (Sigma) coating six-well plates, 88% DMEM (Life Technologies), 10% FCS (FCS), 100 U / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin (Life technologies) ) Fused endothelial cells are either left untreated or treated with CoPPIX (50 μM; 18 h), an HO inducing agent, SnPPIX (50 μM, 18 h), an HO inhibitor, or both with CoPPIX (50 μM, 15 h) and SnPPIX (50 μM, 3 h). Platelet-rich plasma is obtained by centrifugation (290 g, 12 min, 19 ° C) of normal rat plasma in 3.8% sodium citrate. Rat platelets (3-10 8 cells / ml) are suspended in HT-buffer (8.9 mm NaHCO 3 , 0.8 mm KH 2 PO 4 , 5.6 mm dextrose, 2.8 mm solution of KCl, 0, 8 mM MgCl 2 , 129 mM NaCl, 10 mM HEPES). Platelets are layered on murine endothelial cells, and platelet aggregation analysis is performed as previously described (Kaczmarek et al., J. Biol. Chem. 271: 33116, 1996) using an aggregometer (Chrono-Log, Harestown, PA) and ADP ( 0.5-4 μM) as an agonist.

Клеточные экстракты и Вестерн-блот-анализCell Extracts and Western Blot Analysis

Эндотелиальные клетки промывают в PBS (рН 7,2), собирают соскобом и лизируют в буфере Лэммли. Электрофорез осуществляют в денатурирующих условиях в 10%-ном полиакриламидном геле. Белки переносят на поливинилдифлуоридиновую мембрану (Immobilon P; Millipore, Bedford, MA) методом электроблотинга и детектируют с помощью кроличьих поликлональных AT против HO-1 или HO-2 человека (SressGen, Victoria, Канада) или β-тубулина (Boehringer Mannheim, Mannheim, Германия). Белки визуализируют, используя конъюгированные HRP ослиные антикроличьи IgG или козьи антимышиные IgG (Pierce) и ECL-анализ (Amersham Life Science, Arlington Heights, IL), в соответствии с инструкциями производителя.Endothelial cells were washed in PBS (pH 7.2), harvested by scraping and lysed in Laemmli buffer. Electrophoresis is carried out under denaturing conditions in a 10% polyacrylamide gel. Proteins are transferred onto a polyvinyl difluoridine membrane (Immobilon P; Millipore, Bedford, MA) by electroblotting and detected using rabbit polyclonal ATs against human HO-1 or HO-2 (SressGen, Victoria, Canada) or β-tubulin (Boehringer Mannheim, Mannheim, Germany). Proteins are visualized using HRP conjugated donkey anti-rabbit IgG or goat anti-mouse IgG (Pierce) and ECL analysis (Amersham Life Science, Arlington Heights, IL), according to the manufacturer's instructions.

Транзиторная трансфекция и апоптозный анализTransient Transfection and Apoptotic Analysis

Мышиную линию эндотелиальных клеток 2F-2B (ATCC) транзиторно трансфицируют, как описано в другой публикации (Soares et al., Nature Med/4:1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015, 2000). Все эксперименты осуществляют через 24-48 часов после трансфекции. Клетки, трансфицированные β-галактозидазой, детектируют, как описано в другой публикации (Soares et al., Nature Med. 4:1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015, 2000). Процент жизнеспособных клеток устанавливают путем оценки числа клеток, экспрессирующих β-галактозидазу, которые сохраняют нормальную морфологию, как описано в другой публикации (Soares et al., Nature Med. 4:1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015, 2000). Определяют число подсчитываемых случайных полей, которое составляет, минимум, 200 жизнеспособных трансфицированных клеток на контрольную лунку. Процент жизнеспособных клеток нормируют для каждого ДНК-препарата по числу трансфицированных клеток, подсчитанных в отсутствие агента, индуцирующего апоптоз (100% выживаемость). Все эксперименты осуществляют по меньшей мере трижды с повтором. Актиномицин D (Act. D; Sigma) растворяют в PBS и добавляют в культуральную среду (10 мкг/мл) через 24 часа после трансфекции. SnPPIX (Porphyrin Products) растворяют (10 мкМ) в 100 мМ NaOH и до использования хранят при -20°С. SnPPIX добавляют в культуральную среду (50 мкМ) через 6 ч после трансфекции. Человеческий рекомбинантный TNF-α (R&D Systems, Minneapolis, MN) растворяют в PBS, 1% BSA, и добавляют в культуральную среду (10-100 нг/мл) через 24 ч после трансфекции.The mouse 2F-2B endothelial cell line (ATCC) is transiently transfected as described in another publication (Soares et al., Nature Med / 4: 1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192: 1015, 2000) . All experiments are carried out 24-48 hours after transfection. Cells transfected with β-galactosidase are detected as described in another publication (Soares et al., Nature Med. 4: 1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192: 1015, 2000). The percentage of viable cells is determined by estimating the number of cells expressing β-galactosidase that maintain normal morphology, as described in another publication (Soares et al., Nature Med. 4: 1073, 1998; Brouard et al., J. Exp. Med. 192: 1015, 2000). The number of random fields calculated is determined, which is at least 200 viable transfected cells per control well. The percentage of viable cells is normalized for each DNA preparation according to the number of transfected cells counted in the absence of an apoptosis inducing agent (100% survival). All experiments are carried out at least three times with repetition. Actinomycin D (Act. D; Sigma) was dissolved in PBS and added to the culture medium (10 μg / ml) 24 hours after transfection. SnPPIX (Porphyrin Products) was dissolved (10 μM) in 100 mM NaOH and stored at -20 ° C until use. SnPPIX was added to the culture medium (50 μM) 6 hours after transfection. Human recombinant TNF-α (R&D Systems, Minneapolis, MN) was dissolved in PBS, 1% BSA, and added to the culture medium (10-100 ng / ml) 24 hours after transfection.

Экспонирование культивируемых эндотелиальных клеток с СОExposure of cultured endothelial cells with CO

Клетки экспонируют с компримированным воздухом или при изменяющихся концентрациях СО (250 и 10000 ppm), как описано в другой публикации (Otterbein et al., Nature Med. 6:422, 2000; и Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015, 2000).Cells are exposed with compressed air or with varying concentrations of CO (250 and 10,000 ppm), as described in another publication (Otterbein et al., Nature Med. 6: 422, 2000; and Brouard et al., J. Exp. Med. 192 : 1015, 2000).

Модель трансплантата аортыAortic transplant model

Трансплантацию аорты осуществляют так, как описано в другой публикации (Plissonnier et al., Transplantation 60:414-424, 1995). Вкратце, аорту и нижнюю полую вену отрезают так, чтобы она кровоточила после гепаринизации. После левой дополнительной торакотомии лигируют три или четыре пары межреберных артерий с использованием 7-0 нейлонового шва (Keisei Medical Industrial Co., LTD, Tokyo, Япония), извлекают 2 см-овый кусок нисходящей аорты. Трансплантат с помощью стандартной микрохирургической операции с использованием 9-0 нейлоновых швов (EthilonTM, Ethicon, Inc., Somerville, New Jersey) помещают между почечными артериями и раздвоением аорты. Нативную брюшную аорту, находящуюся слева по обоим краям, лигируют.Aortic transplantation is performed as described in another publication (Plissonnier et al., Transplantation 60: 414-424, 1995). Briefly, the aorta and the inferior vena cava are cut so that it bleeds after heparinization. After left additional thoracotomy, three or four pairs of intercostal arteries are ligated using a 7-0 nylon suture (Keisei Medical Industrial Co., LTD, Tokyo, Japan), a 2 cm piece of the descending aorta is removed. A graft using standard microsurgery using 9-0 nylon sutures (Ethilon , Ethicon, Inc., Somerville, New Jersey) is placed between the renal arteries and aortic bifurcation. The native abdominal aorta located on the left at both edges is ligated.

СО в концентрации 1% (10000 частей на миллион; ppm) в компримированном воздухе смешивают со сбалансированным воздухом (21% кислорода), как описано прежде (Otterbein et al., Am. J. Physiol. 276(4 Pt 1):L688-L694, 1999). Для данной модели трансплантации донорский трансплантат помещают в СО-камеру за два дня перед трансплантацией. Реципиентов помещают в камеру сразу после трансплантации и держат здесь 56 дней. Концентрацию СО все время поддерживают на уровне 250 ppm.CO at a concentration of 1% (10,000 ppm; ppm) in compressed air is mixed with balanced air (21% oxygen) as previously described (Otterbein et al., Am. J. Physiol. 276 (4 Pt 1): L688- L694, 1999). For this transplantation model, a donor transplant is placed in a CO-chamber two days before transplantation. The recipients are placed in the chamber immediately after transplantation and kept here for 56 days. The concentration of CO is always maintained at 250 ppm.

Взрослых самцов (250-350 г) крыс Brown Norway (RT1 используют в качестве доноров аортального трансплантата, а взрослых самцов (250-350 г) крыс Lewis (RT1) используют в качестве реципиентов (Charles River Lab. Wilmington, MA). Самцов C57BL/6, нуль-мышей p21-/- и p53-/- закупают в Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Нуль-мыши MKK3(-/-) были выведены, как описано прежде (Lu et al., EMBO J. 18:1845-1857, 1999). Мышам давали возможность в течение одной недели привыкнуть к пище для грызунов и воде ad libitum.Adult male (250-350 g) Brown Norway rats (RT1 used as aortic transplant donors, and adult male (250-350 g) Lewis rats (RT1) used as recipients (Charles River Lab. Wilmington, MA). C57BL males / 6, null mice p21 - / - and p53 - / - were purchased from the Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). MKK3 null mice (- / -) were bred as previously described (Lu et al., EMBO J. 18: 1845-1857, 1999.) Mice were allowed to get used to rodent food and ad libitum water for one week.

RT-PCRRT-PCR

RT-PCR осуществляют после выделения трансплантируемых сердец с использованием набора для экстрагирования РНК в соответствии с инструкциями производителя (Qiagen, Chatsworth, CA). Праймеры, используемые для мышиного β-актина, представляют собой: смысловой (5'-3'). CCTGACCGAGCGTGGCTACAGC (SEQ ID NO:1); антисмысловой (3'-5'), AGCCTCCAGGGCATCGGAC (SEQ ID NO:2); а для мышиной HO-1: смысловой (5'-3'), TCCCAGACACCGCTCCTCCAG (SEQ ID NO:3); антисмысловой (3'-5') GGATTTGGGGCTGCTGGTTTC (SEQ ID NO:4).RT-PCR is carried out after isolation of the transplanted hearts using the RNA extraction kit in accordance with the manufacturer's instructions (Qiagen, Chatsworth, CA). The primers used for mouse β-actin are: semantic (5'-3 '). CCTGACCGAGCGTGGCTACAGC (SEQ ID NO: 1); antisense (3'-5 '), AGCCTCCAGGGCATCGGAC (SEQ ID NO: 2); and for mouse HO-1: semantic (5'-3 '), TCCCAGACACCGCTCCTCCAG (SEQ ID NO: 3); antisense (3'-5 ') GGATTTGGGGCTGCTGGTTTC (SEQ ID NO: 4).

Ферментативная активность является ключевой для супрессии острого отторжения сосудовEnzymatic activity is key to suppressing acute vascular rejection

Мышиные сердца, трансплантируемые необработанным крысам, подвержены острому отторжению сосудов через 2-3 дня после трансплантации, согласно наблюдению, согласующемуся с предшествующими сообщениями (Soares et al., Nature Med. 4:1073 1998; и Koyamada et al., Transplantation 65:1210, 1998). При обработке фактором яда кобры (CVF) плюс циклоспорин А (CsA) мышиные кардиальные трансплантаты жизнеспособны длительное время (см. Таблицу II, ниже) - наблюдение, также согласующееся с предшествующими сообщениями. При обработке CVF плюс CsA жизнеспособность трансплантата ассоциируется с повышенной регуляцией экспрессии HO-1 в трансплантируемых эндотелиальных и гладких мышечных клетках, а также в кардиальных миоцитах (Фиг.7). Экспрессию мРНК HO-1 детектируют с помощью RT-PCR через 12-14 ч после трансплантации, а белок HO-1 через 24-72 ч после трансплантации (Фиг.7). Продолжительной выживаемости трансплантата не удается достичь, если SnPPIX, ингибитор HO, вводят донору, а затем и реципиенту, несмотря на обработку CVF плюс CsA. В этих условиях все трансплантаты отторгаются на 3-й - 7-й день (Таблица II). Контрольная обработка FePPIX, протопорфирином, который не ингибирует активность HO, не приводит к отторжению трансплантата (Таблица II).Murine hearts transplanted with untreated rats are prone to acute vascular rejection 2–3 days after transplantation, according to an observation consistent with previous reports (Soares et al., Nature Med. 4: 1073 1998; and Koyamada et al., Transplantation 65: 1210 , 1998). When treated with cobra venom factor (CVF) plus cyclosporin A (CsA), mouse cardiac grafts are viable for a long time (see Table II below), an observation also consistent with previous reports. In CVF plus CsA treatment, transplant viability is associated with increased regulation of HO-1 expression in transplanted endothelial and smooth muscle cells, as well as in cardiac myocytes (Figure 7). Expression of HO-1 mRNA is detected by RT-PCR 12-14 hours after transplantation, and HO-1 protein 24-72 hours after transplantation (Figure 7). Long-term transplant survival cannot be achieved if SnPPIX, an HO inhibitor, is administered to the donor and then to the recipient despite treatment with CVF plus CsA. Under these conditions, all grafts are rejected on the 3rd – 7th day (Table II). Control treatment with FePPIX, protoporphyrin, which does not inhibit HO activity, does not lead to transplant rejection (Table II).

Таблица IITable II Ингибирование активности HO-1 под действием SnPPIX ускоряет отторжение трансплантатаInhibition of HO-1 activity by SnPPIX accelerates transplant rejection ОбработкаTreatment Время жизниLifetime CVF+CsACVF + CsA >50 (n=8)> 50 (n = 8) CVF+CsA+FePPIXCVF + CsA + FePPIX >50 (n=4)> 50 (n = 4) CVF+CsA+SnPPIXCVF + CsA + SnPPIX 3, 4, 5 (n=2); 6 (n=4); 7 (n=2)3, 4, 5 (n = 2); 6 (n = 4); 7 (n = 2)

Для получения данных Таблицы II мышиные сердца трансплантируют крысам, обработанным CVF плюс CsA. Трансплантаты реципиентов обрабатывают FePPIX или SnPPIX. Обработка SnPPIX индуцирует отторжение трансплантата через 3-7 дней после трансплантации (р<0,0001 по сравнению с крысами, обработанными только CVF плюс CsA, либо CVF плюс CsA плюс FePPIX). Статистический анализ осуществляют с использованием точного критерия Фишера.To obtain the data of Table II, murine hearts are transplanted into rats treated with CVF plus CsA. Recipient transplants are treated with FePPIX or SnPPIX. SnPPIX treatment induces transplant rejection 3-7 days after transplantation (p <0.0001 compared to rats treated with only CVF plus CsA or CVF plus CsA plus FePPIX). Statistical analysis is performed using Fisher's exact test.

Чтобы показать, что SnPPIX, но не FePPIX, блокируют функцию HO-1 in vivo, в трансплантируемых и реципиентных сердцах через 2 дня после трансплантации количественно определяют общую ферментативную активность HO (Фиг.8). Необработанные мышиные сердца, по сравнению с необработанными сердцами, производят 35,5±4 пикомолей билирубина на миллиграмм общего белка в час (пкмоль/мг/ч; Фиг.8). Активность HO существенно возрастает в мышиных сердцах, трансплантируемых необработанным крысам (98±7,21 пкмоль/мг/ч; р=0,001), крысам, обработанным CVF плюс CsA (98,3±7,23 пкмоль/мг/ч), или крысам, обработанным CVF плюс CsA плюс FePPIX (77,3±5,51 пкмоль/мг/ч; р=0,0009) (Фиг.8). В соответствии с представленными данными, в необработанных мышиных сердцах, трансплантируемых крысам, обработанным с помощью CVF плюс CsA плюс SnPPIX (32,37±7,23 пкмоль/мг/ч), активность HO ингибируется до базисного уровня. Это соответствует высоко значимому ингибированию по сравнению с мышиными сердцами, трансплантируемыми необработанным крысам (р=0,0009), крысам, обработанным CVF плюс CsA (р=0,0009), или крысам, обработанным CVF плюс CsA плюс FePPIX (р=00,18; Фиг.8). HO-активность в печени реципиентов также повышается после трансплантации, наподобие того, как это происходит при трансплантации сердца (данные не представлены). Однако это не относится к собственному сердцу реципиента, в котором HO-активность не повышается после трансплантации (Фиг.8). В трансплантатах, трансплантируемых крысам, обработанным SnPPIX, наблюдается прогрессирующий инфаркт миокарда, который становится явным уже через 2 дня после трансплантации (данные не представлены). Это не наблюдается в трансплантатах у контрольных крыс, обработанных FePPIX (данные не представлены).To show that SnPPIX, but not FePPIX, block the function of HO-1 in vivo, the total enzymatic activity of HO is quantified in transplanted and recipient hearts 2 days after transplantation (Fig. 8). Untreated murine hearts, compared to untreated hearts, produce 35.5 ± 4 picomoles of bilirubin per milligram of total protein per hour (pmol / mg / h; FIG. 8). HO activity increases significantly in mouse hearts transplanted into untreated rats (98 ± 7.21 pcmol / mg / h; p = 0.001), rats treated with CVF plus CsA (98.3 ± 7.23 pcmol / mg / h), or rats treated with CVF plus CsA plus FePPIX (77.3 ± 5.51 pmol / mg / h; p = 0.0009) (Fig. 8). According to the data presented, in untreated mouse hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA plus SnPPIX (32.37 ± 7.23 pmol / mg / h), HO activity is inhibited to a baseline level. This corresponds to a highly significant inhibition compared to murine hearts transplanted with untreated rats (p = 0.0009), rats treated with CVF plus CsA (p = 0.0009), or rats treated with CVF plus CsA plus FePPIX (p = 00, 18; Fig. 8). HO activity in the liver of recipients also increases after transplantation, similar to how it occurs during heart transplantation (data not shown). However, this does not apply to the recipient's own heart, in which HO activity does not increase after transplantation (Fig. 8). In transplants transplanted into rats treated with SnPPIX, there is a progressive myocardial infarction, which becomes apparent 2 days after transplantation (data not shown). This is not observed in transplants in control rats treated with FePPIX (data not shown).

Ранее было показано, что у крыс, которые подвергаются пересадке мышиного сердца, обработанного CVF плюс CsA, образуются антимышиные AT, которые представлены исключительно изотипом IgM (Koyamada et al., Transplantation 65:1210, 1998). Дополнительная обработка SnPPIX или FePPIX не влияет на данный AT-ответ (Фиг.9). Образование AT к трансплантату коррелирует с активацией комплемента, что показано по отложению С3 в мышиных эндотелиальных клетках (Фиг.9). Обработка SnPPIV или FrPPIX не влияет на отложение C3 в мышиных эндотелиальных клетках (Фиг.9).It was previously shown that rats that undergo CVF plus CsA-treated mouse heart transplantation produce anti-mouse ATs that are exclusively represented by the IgM isotype (Koyamada et al., Transplantation 65: 1210, 1998). Additional processing of SnPPIX or FePPIX does not affect this AT response (Figure 9). The formation of AT to the graft correlates with complement activation, as shown by C3 deposition in murine endothelial cells (Figure 9). Treatment with SnPPIV or FrPPIX does not affect C3 deposition in murine endothelial cells (Figure 9).

Экзогенная СО полностью заменяет ферментативную активность HO-1 в супрессии острого отторжения сосудовExogenous CO completely replaces the enzymatic activity of HO-1 in the suppression of acute vascular rejection

Все мышиные сердца, трансплантированные крысам, обработанным SnPPIX и экспонированным с СО (400 ppm; 0,04%), сохраняют жизнеспособность длительное время (см. Таблицу III, ниже). Использованная доза СО (400-500 ppm) приблизительно соответствует одной двадцатой от летальной дозы (данные не представлены). У крыс и мышей, экспонированных с СО, неблагоприятных реакций не наблюдалось. СО-экспонирование, прерываемое через 14 (n=3) или 16 (n=3) дней после трансплантации, не влияет на жизнеспособность трансплантата, т.е. трансплантаты продолжают функционировать в течение >50 дней (Таблица III).All mouse hearts transplanted into rats treated with SnPPIX and exposed to CO (400 ppm; 0.04%) remained viable for a long time (see Table III, below). The used dose of CO (400-500 ppm) approximately corresponds to one twentieth of the lethal dose (data not shown). In rats and mice exposed with CO, adverse reactions were not observed. CO exposure interrupted 14 (n = 3) or 16 (n = 3) days after transplantation does not affect the viability of the graft, i.e. transplants continue to function for> 50 days (Table III).

Таблица IIITable III Экзогенная СО полностью заменяет HO-1 в супрессии отторжения трансплантатаExogenous CO completely replaces HO-1 in transplant rejection suppression ОбработкаTreatment Время жизни (дни)Life time (days) CVF+CsA+SnPPIXCVF + CsA + SnPPIX 3, 4, 5 (n=2); 6 (n=4); 7 (n=2)3, 4, 5 (n = 2); 6 (n = 4); 7 (n = 2) CVF+CsA+SnPPIX+COCVF + CsA + SnPPIX + CO >50 (n=6)> 50 (n = 6)

Для получения данных Таблицы III мышиные сердца трансплантируют крысам, обработанным CVF плюс CsA. В тех случаях, когда указано, трансплантаты реципиентов обрабатывают SnPPIX и экспонируют или не экспонируют с СО. Отторжение трансплантата, наблюдаемое у крыс, обработанных SnPPIX, супрессируется при экспонировании с экзогенной СО (р<0,0001 по сравнению с реципиентами, обработанными CVF плюс CsA плюс SnPPIX). Статистический анализ осуществляют с использованием точного критерия Фишера.To obtain the data of Table III, murine hearts are transplanted into rats treated with CVF plus CsA. Where indicated, recipient transplants are treated with SnPPIX and exhibit or not exhibit with CO. Graft rejection observed in rats treated with SnPPIX is suppressed when exposed to exogenous CO (p <0.0001 compared with recipients treated with CVF plus CsA plus SnPPIX). Statistical analysis is performed using Fisher's exact test.

Чтобы определить, препятствует ли экзогенная СО ингибированию ферментативной активности HO-1 с помощью SnPPIX, что можно было бы оценить по способности СО супрессировать отторжение трансплантата, изучали, влияет ли СО на ферментативную активность HO в сердцах, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX. Как показано на Фиг.10, это не происходит. Общая ферментативная активность HO сердец, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX (32,37±7,23 пкмоль/мг/ч), существенно не отличается от активности HO сердец, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX и экспонированным с СО (43,6±7,57 пкмоль/мг/ч; р=0,1095; Фиг.10). Аналогичные результаты получают для печени и сердец реципиентов (Фиг.10).To determine whether exogenous CO inhibits the inhibition of HO-1 enzymatic activity by SnPPIX, which could be assessed by the ability of CO to suppress transplant rejection, we studied whether CO affects the enzymatic activity of HO in hearts transplanted with rats treated with SnPPIX. As shown in FIG. 10, this does not occur. The total enzymatic activity of HO hearts transplanted into rats treated with SnPPIX (32.37 ± 7.23 pmol / mg / h) is not significantly different from the activity of HO hearts transplanted into rats treated with SnPPIX and exposed to CO (43.6 ± 7, 57 pcmol / mg / h; p = 0.1095; Figure 10). Similar results are obtained for the liver and hearts of recipients (Figure 10).

Экзогенная СО может заменять HO-1-активность в предупреждении отторжения трансплантата. Это может происходить благодаря механизму, связанному с "загрузкой" в результате ингаляции экзогенной СО в RBC и последующей ее доставки в трансплантат через кровообращение в адекватной концентрации. В соответствии с данным предположением, если эндогенная активность HO-1 ингибируется под действием SnPPIX, экзогенная СО должна имитировать действие эндогенной СО, которая продуцируется в том случае, если ферментативная активность HO-1 не ослаблена. Экспонирование трансплантата реципиента с 400 ppm экзогенной СО повышает уровень карбоксигемоглобина с 0,5±1,5% до 32,1±6,9 (Фиг.10). Тот факт, что трансплантированные сердца выживали у животных, экспонированных с СО, даже при этих супрессивных эффектах SnPPIX, может свидетельствовать о том, что такого уровня СО достаточно, чтобы адекватно "зарядить" RBС, доставляя СО в трансплантат, и вызвать супрессию отторжения трансплантата (Фиг.10). Альтернативно, окись углерода, растворенная в плазме, может быть доставлена в трансплантат и во все ткани организма.Exogenous CO can replace HO-1 activity in preventing transplant rejection. This can occur due to the mechanism associated with the "loading" as a result of inhalation of exogenous CO in RBC and its subsequent delivery to the graft through blood circulation in an adequate concentration. In accordance with this assumption, if the endogenous activity of HO-1 is inhibited by SnPPIX, exogenous CO should mimic the action of endogenous CO, which is produced if the enzymatic activity of HO-1 is not attenuated. Exposure of a transplant of a recipient with 400 ppm of exogenous CO increases the level of carboxyhemoglobin from 0.5 ± 1.5% to 32.1 ± 6.9 (Figure 10). The fact that transplanted hearts survived in animals exposed to CO, even with these suppressive effects of SnPPIX, may indicate that such a level of CO is sufficient to adequately “charge” RBC, delivering CO to the graft, and to suppress transplant rejection ( Figure 10). Alternatively, carbon monoxide dissolved in plasma can be delivered to the graft and to all body tissues.

Изучали вопрос, супрессирует ли экзогенная СО развитие инфаркта миокарда, при котором происходит отторжение трансплантата у крыс, обработанных SnPPIX. Трансплантаты собирали через 3 дня после трансплантации и количественно, в процентах, определяли площадь, пораженную инфарктом. Сердца, трансплантированные необработанным крысам, поражались почти полным трансмуральным инфарктом правого желудочка (87,1±4,9% площади правого желудочка), наряду с обширным эндомиокардиальным и трансмуральным инфарктом левого желудочка (32,0±6,7% площади левого желудочка; данные не представлены). Инфаркты свидетельствовали о нежизнеспособности эозинофильного миокарда, не содержащего ядер, с интерстициальной геморрагией, отеком и нейтрофилами. Инфаркты левого желудочка всегда были эндомиокардиальными с трансмуральным распространением, в зависимости от степени инфаркта, а инфаркты левого желудочка - более диффузными по природе. Выраженная в процентах площадь поражения инфарктом в обоих желудочках, как правило, увеличивается от верхушки сердца к его основанию. Сердца, трансплантированные крысам, обработанным CVF плюс CsA, характеризовались лишь небольшими диффузными, нетрансмуральными площади инфаркта в правом желудочке (4,5±4,9%), но не в левом (0,7±2,1%) (см. Таблицу IV, ниже). В сердцах, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA плюс FePPIX, были обнаружены небольшие диффузные площади инфаркта в правом желудочке (12,2±9,5%), но не в левом (0,7±1,3%) (Таблица IV). Эти сердца неотличимы от сердец, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA без обработки FePPIX (данные не представлены). В сердцах, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA плюс SnPPIX, обнаруживали существенные трансмуральные инфаркты правого желудочка (26,1±12,7%) с обширными эндомиокардиальными и трансмуральными инфарктами левого желудочка (37,6±15,5%) (Таблица IV), которые по характеру неотличимые от таковых для сердец, трансплантированных необработанным крысам (данные не представлены). Эти поражения были специфичны для трансплантированного сердца. В нативных сердцах реципиентов никакого инфаркта не развивается. Выраженные в процентах площади поражения инфарктом в сердцах, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX, оказались существенно выше (р<0,001), по сравнению с сердцами, трансплантированными крысам, обработанным CVF плюс CsA, а также с обработанным или не обработанным FePPIX (Таблица IV). Сердца, трансплантированные крысам, обработанным SnPPIX, которые подвергались воздействию экзогенной СО, очень незначительно поражались инфарктом в правом (8,4±5,3%) и в левом (1,8±3,4%) желудочках (Таблица IV), причем характер поражения был сходен с таковым в сердцах, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA, а также FePPIX (данные не представлены). Выраженные в процентах площади, пораженные инфарктом, в сердцах, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX, которые подвергались воздействию экзогенной СО, существенно не отличались от выраженных в процентах пораженных инфарктом площадей в сердцах, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA, наряду с обработкой FePPIX или без нее. Вместе с тем, выраженные в процентах площади поражения инфарктом в этих сердцах существенно отличаются (р<0,001) от таковых в сердцах, трансплантированных при такой же обработке, но не подвергнутых воздействию экзогенной СО.We studied the question of whether exogenous CO suppresses the development of myocardial infarction, in which transplant rejection occurs in rats treated with SnPPIX. Transplants were harvested 3 days after transplantation and the area affected by a heart attack was quantified as a percentage. Hearts transplanted with untreated rats were affected by almost complete transmural infarction of the right ventricle (87.1 ± 4.9% of the area of the right ventricle), along with extensive endomyocardial and transmural infarction of the left ventricle (32.0 ± 6.7% of the area of the left ventricle; data not presented). Myocardial infarction testified to the non-viability of a nuclear-free eosinophilic myocardium with interstitial hemorrhage, edema, and neutrophils. Left ventricular infarction has always been endomyocardial with transmural spread, depending on the degree of myocardial infarction, and left ventricular infarction is more diffuse in nature. The percentage area of infarction in both ventricles, as a rule, increases from the top of the heart to its base. Hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA showed only small diffuse, non-transmural infarct areas in the right ventricle (4.5 ± 4.9%), but not in the left (0.7 ± 2.1%) (see Table IV, below). In the hearts transplanted to rats treated with CVF plus CsA plus FePPIX, small diffuse infarcted areas were found in the right ventricle (12.2 ± 9.5%), but not in the left (0.7 ± 1.3%) (Table IV ) These hearts are indistinguishable from hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA without FePPIX treatment (data not shown). Significant transmural right ventricular infarction (26.1 ± 12.7%) with extensive endomyocardial and transmural left ventricular infarction (37.6 ± 15.5%) was found in hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA plus SnPPIX (Table IV ) which are indistinguishable in nature from those for hearts transplanted with untreated rats (data not shown). These lesions were specific to a transplanted heart. In the native hearts of the recipients, no heart attack develops. Expressed as a percentage of the area of infarct lesion in hearts transplanted into rats treated with SnPPIX, they were significantly higher (p <0.001) compared with hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA, as well as with treated or untreated FePPIX (Table IV). Hearts transplanted into rats treated with SnPPIX that were exposed to exogenous CO were very slightly affected by a heart attack in the right (8.4 ± 5.3%) and left (1.8 ± 3.4%) ventricles (Table IV), moreover the nature of the lesion was similar to that in hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA, as well as FePPIX (data not shown). The percent areas affected by heart attack in hearts transplanted into rats treated with SnPPIX exposed to exogenous CO did not differ significantly from the percentages affected by heart attack in hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA, with or without FePPIX her. At the same time, expressed as a percentage of the area of infarction lesion in these hearts, they significantly differ (p <0.001) from those in hearts transplanted with the same treatment, but not exposed to exogenous CO.

Таблица IVTable IV Морфометрический анализMorphometric analysis ОбработкаTreatment Правый желудочекRight ventricle Левый желудочекLeft ventricle CVF+CsACVF + CsA 4,5±4,94,5 ± 4,9 0,7±2,10.7 ± 2.1 CVF+CsA+FePPIXCVF + CsA + FePPIX 12,2±9,512.2 ± 9.5 0,7±1,30.7 ± 1.3 CVF+CsA+SnPPIXCVF + CsA + SnPPIX 26,1+12,7*26.1 + 12.7 * 37,6±15,5*37.6 ± 15.5 * CVF+CsA+SnPPIX+COCVF + CsA + SnPPIX + CO 8,4±5,38.4 ± 5.3 1,8±3,41.8 ± 3.4

Для получения данных Таблицы IV мышиные сердца трансплантировали крысам (n=3 в группе), обработанным CVF плюс CsA. Если указано, трансплантаты реципиентов были обработаны FePPIX или SnPPIX и экспонированы с СО. Результаты представлены в виде процентов пораженной инфарктом площади. Статистический анализ осуществляли с использованием анализа ANOVA. Знаком звездочки отмечено значимое различие при сравнении со всеми другими обработками.To obtain the data of Table IV, mouse hearts were transplanted into rats (n = 3 in the group) treated with CVF plus CsA. If indicated, recipient grafts were treated with FePPIX or SnPPIX and exposed with CO. The results are presented as percent of infarcted area. Statistical analysis was performed using ANOVA analysis. An asterisk indicates a significant difference when compared with all other treatments.

Экзогенная СО вызывает супрессию тромбоза сосудов и инфильтрацию моноцитов/макрофагов, которая характеризует острое отторжение сосудов.Exogenous CO causes suppression of vascular thrombosis and infiltration of monocytes / macrophages, which characterizes acute rejection of blood vessels.

Мышиные сердца трансплантировали крысам, обработанным CVF плюс CsA. Вводили SnPPIX или FePPIX, и трансплантаты реципиентов экспонировали с СО (250-400 ppm). Через 3 дня после трансплантации собирали трансплантаты (n=3 в группе) и окрашивали на крысиный IgM, крысиный и мышиный комплемент C1q, крысиный и мышиный Р-селектин, крысиный и мышиный фибрин/фибриноген и крысиные лейкоциты, экспрессирующие CD45. Мышиные сердца, трансплантированные крысам, обработанным CVF плюс CsA, наряду с FePPIX или без него, обнаруживали обширное внутрисосудистое отложение крысиных IgM и C1q (данные не представлены), но не обнаруживали IgG, C3, или C5b-9 (данные не представлены). HO-2, HO-1 и ферритин детектировались в трансплантате эндотелиальных клеток и гладких мышц, а также в миоцитах сердца (данные не представлены). Обнаруживался лишь минимальный тромбоз сосудов или инфильтрация лейкоцитами хозяина, обычно ассоциированными с очаговыми областями инфаркта (данные не представлены). В эндотелии сосудов обнаруживали слабую, но детектируемую экспрессию Р-селектина (данные не представлены). Сердца, трансплантированные крысам, обработанным CVF плюс CsA, при ингибировании активности HO-1 с помощью SnPPIX, обнаруживали аналогичные уровни внутрисосудистого отложения IgM и С1q, по сравнению с контрольными крысами, обработанными FePPIX, и не обнаруживали IgG, C3 или C5b-9 (данные не представлены). Был обнаружен широко распространенный васкулярный тромбоз крупных коронарных сосудов, ассоциированный с агрегатами тромбоцитов, экспрессирующих Р-селектин, и с внутрисосудистыи фибрином. Тромбы постоянно наблюдались в крупных коронарных сосудах в основании сердца. Агрегаты тромбоцитов, экспрессирующие Р-селектин, не обнаруживались в микрососудах (данные не представлены). Была обнаружена обширная инфильтрация в трансплантате нейтрофилами хозяина, а также CD45++-лейкоцитами, экспрессирующими маркер CD68/ED-1 моноцитов- МФ и антигены MHC класса II (данные не представлены). Инфильтрирующие моноциты/МФ, обнаруживаемые вблизи артериол и рассеянные по всему миокарду, были ассоциированы с областями инфаркта.Mouse hearts were transplanted into rats treated with CVF plus CsA. SnPPIX or FePPIX was administered and recipient grafts were exposed with CO (250-400 ppm). 3 days after transplantation, grafts were collected (n = 3 in the group) and stained for rat IgM, rat and mouse complement C1q, rat and mouse P-selectin, rat and mouse fibrin / fibrinogen and rat leukocytes expressing CD45. Mouse hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA, with or without FePPIX, showed extensive intravascular deposition of rat IgM and C1q (data not shown), but did not detect IgG, C3, or C5b-9 (data not shown). HO-2, HO-1 and ferritin were detected in the transplant of endothelial cells and smooth muscles, as well as in myocytes of the heart (data not shown). Only minimal vascular thrombosis or host leukocyte infiltration, usually associated with focal areas of a heart attack, was detected (data not shown). A weak but detectable expression of P-selectin was found in vascular endothelium (data not shown). Hearts transplanted into CVF plus CsA treated rats while inhibiting HO-1 activity with SnPPIX showed similar levels of intravascular IgM and C1q deposition compared to control FePPIX treated rats and did not detect IgG, C3 or C5b-9 (data not presented). Widespread vascular thrombosis of large coronary vessels was found, associated with aggregates of platelets expressing P-selectin and with intravascular fibrin. Blood clots were constantly observed in large coronary vessels at the base of the heart. Platelet aggregates expressing P-selectin were not detected in microvessels (data not shown). Extensive infiltration was detected in the transplant with host neutrophils, as well as CD45 ++ leukocytes expressing the CD68 / ED-1 marker of MF monocytes and MHC class II antigens (data not shown). Infiltrating monocytes / MFs found near arterioles and scattered throughout the myocardium were associated with heart attack regions.

Сердца, трансплантированные крысам, обработанным SnPPIX и экспонированным с СО, были практически неотличимы от сердец, трансплантированных крысам, обработанным CVF плюс CsA, наряду с FePPIX или без него (данные не представлены). В этих сердцах обнаруживался аналогичный уровень IgM и отложение C1q в сосудах при сравнении с сердцами, трансплантированными реципиентам, обработанным SnPPIX, но не экспонированным с СО (данные не представлены). При СО-экспонировании признаки васкулярного тромбоза отсутствовали, что обнаруживалось по отсутствию агрегатов тромбоцитов, экспрессирующих Р-селектин, или внутрисосудистому фибрину. Р-селектин обнаруживался в эндотелии сосудистого трансплантата. Был обнаружен определенный уровень инфильтрации моноцит/МФ, ассоциированной с небольшими очаговыми областями инфаркта (данные не представлены).Hearts transplanted into rats treated with SnPPIX and exposed with CO were practically indistinguishable from hearts transplanted into rats treated with CVF plus CsA, along with or without FePPIX (data not shown). A similar IgM level and C1q deposition in vessels were found in these hearts when compared with hearts transplanted to recipients treated with SnPPIX but not exposed to CO (data not shown). When CO-exposure, there were no signs of vascular thrombosis, which was detected by the absence of platelet aggregates expressing P-selectin, or intravascular fibrin. P-selectin was detected in the vascular graft endothelium. A certain level of monocyte / MF infiltration was found, associated with small focal areas of myocardial infarction (data not shown).

Повышение HO-1 в эндотелиальных клетках ингибирует агрегацию тромбоцитов.An increase in HO-1 in endothelial cells inhibits platelet aggregation.

Исследовали вопрос, обусловлено ли отсутствие агрегации тромбоцитов в трансплантатах, трансплантированных крысам, экспонированным с СО, или агрегация тромбоцитов in vitro подавляется экспрессией HO-1 в эндотелиальных клетках. Мышиные эндотелиальные клетки экспонировали с CoPPIX или SnPPIX, чтобы, соответственно, индуцировать или подавить в этих клетках HO-активность. Тромбоциты наслаивали на эндотелиальные клетки и тестировали их способность к агрегации, стимулируемую с помощью AДФ (2 мкМ). Тромбоциты, наслаиваемые на необработанные эндотелиальные клетки, нормально агрегировали при стимуляции AДФ (Фиг.11). Когда тромбоциты экспонируют с эндотелиальными клетками, предварительно обработанными SnPPIX, агрегация тромбоцитов усиливалась по сравнению с тромбоцитами, экспонированными с необработанными эндотелиальными клетками (Фиг.11). Это наблюдение свидетельствует о том, что необработанные эндотелиальные клетки имеют исходный уровень HO-активности, что, по-видимому, можно отнести на счет конститутивной экспрессии HO-2 в этих клетках (Фиг.11). Когда тромбоциты экспонировали с эндотелиальными клетками, предварительно обработанными CoPPIX, агрегация тромбоцитов существенно ингибировалась по сравнению с таковой тромбоцитов, экспонированных с необработанными или с SnPPIX-обработанными эндотелиальными клетками (Фиг.11). Данный ингибирующий эффект угнетался, когда тромбоциты экспонировали с эндотелиальными клетками, обработанными и CoPPIX, и SnPPIX (Фиг.11). И CoPPIX, и SnPPIX усиливали экспрессию HO-1 в культивируемых эндотелиальных клетках (данные не представлены). Разное действие этих протопорфиринов должно быть связано со способностью SnPPIX действовать в качестве сильного ингибитора ферментативной активности HO-1.The question was examined whether the lack of platelet aggregation in transplants transplanted into rats exposed to CO was caused or whether platelet aggregation in vitro is suppressed by the expression of HO-1 in endothelial cells. Mouse endothelial cells were exposed with CoPPIX or SnPPIX, respectively, to induce or inhibit HO-activity in these cells. Platelets layered on endothelial cells and tested their ability to aggregate, stimulated by ADP (2 μm). Platelets layered on untreated endothelial cells were normally aggregated upon ADP stimulation (Figure 11). When platelets were exposed to endothelial cells pretreated with SnPPIX, platelet aggregation was enhanced compared to platelets exposed to untreated endothelial cells (Figure 11). This observation indicates that untreated endothelial cells have an initial level of HO activity, which, apparently, can be attributed to the constitutive expression of HO-2 in these cells (Figure 11). When platelets were exposed with endothelial cells pretreated with CoPPIX, platelet aggregation was significantly inhibited compared to platelets exposed with untreated or SnPPIX-treated endothelial cells (Figure 11). This inhibitory effect was inhibited when platelets were exposed with endothelial cells treated with both CoPPIX and SnPPIX (Figure 11). Both CoPPIX and SnPPIX enhanced HO-1 expression in cultured endothelial cells (data not shown). The different effects of these protoporphyrins should be related to the ability of SnPPIX to act as a potent inhibitor of the enzymatic activity of HO-1.

HO-1 генерирует СО, которая угнетает апоптоз эндотелиальных клеток.HO-1 generates CO, which inhibits apoptosis of endothelial cells.

Одним из основных признаков, который характеризует отторжение мышиных сердец, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX, является обширный апоптоз эндотелиальных клеток и миоцитов сердца (Фиг.12). Апоптоз не происходит в мышиных сердцах, трансплантированных крысам, обработанным FePPIX (Фиг.12). Выясняли, угнетается ли апоптоз эндотелиальных клеток in vitro данной способностью HO-1 (Soares et al., Nature Med. 4:1073-1077, 1998; и Brouard et al., J. Exp. Med. 192:1015, 2000), или данный цитопротекторный эффект опосредуется в результате образования СО. Апоптоз не происходил в мышиных сердцах, трансплантированных крысам, обработанным SnPPIX и экспонированным с СО, что дает основание полагать, что дело обстоит именно так (Фиг.12). Изучали in vitro, при ингибировании активности HO-1 под действием SnPPIX, будет ли экзогенная СО предохранять эндотелиальные клетки от опосредованного TNF-α апоптоза. Представленные на Фиг.6 данные позволяют предположить, что это так и есть. Сверхэкпрессия HO-1 угнетала опосредованный TNF-α апоптоз эндотелиальных клеток, происходящий в присутствии актиномицина D (Фиг.12). Антиапоптозный эффект HO-1 опосредован ее ферментативной активностью, поскольку экспонирование эндотелиальных клеток со SnPPIX блокировало антиапоптозный эффект HO-1 (Фиг.12). При ингибировании активности HO-1 под действием SnPPIX, экзогенная СО (10000 ppm) вызывала супрессию опосредованного TNF-α апоптоза, что наводит на мысль, что HO-1 подавляет апоптоз эндотелиальной клетки в результате образования СО (Фиг.12).One of the main signs that characterizes the rejection of mouse hearts transplanted into rats treated with SnPPIX is extensive apoptosis of endothelial cells and heart myocytes (Fig. 12). Apoptosis does not occur in mouse hearts transplanted into rats treated with FePPIX (FIG. 12). It was ascertained whether endothelial cell apoptosis is inhibited in vitro by this HO-1 ability (Soares et al., Nature Med. 4: 1073-1077, 1998; and Brouard et al., J. Exp. Med. 192: 1015, 2000), or this cytoprotective effect is mediated as a result of the formation of CO. Apoptosis did not occur in mouse hearts transplanted into rats treated with SnPPIX and exposed to CO, which suggests that this is the case (Fig. 12). We studied in vitro, when inhibiting HO-1 activity by SnPPIX, whether exogenous CO will protect endothelial cells from TNF-α-mediated apoptosis. The data presented in Fig.6 suggest that this is so. Overexpression of HO-1 inhibited TNF-α-mediated endothelial cell apoptosis occurring in the presence of actinomycin D (Figure 12). The anti-apoptotic effect of HO-1 is mediated by its enzymatic activity, since exposure to endothelial cells with SnPPIX blocked the anti-apoptotic effect of HO-1 (Figure 12). Upon inhibition of HO-1 activity by SnPPIX, exogenous CO (10,000 ppm) induced suppression of TNF-α-mediated apoptosis, suggesting that HO-1 inhibits endothelial cell apoptosis as a result of CO formation (Figure 12).

Окись углерода подавляет развитие трансплантат-ассоциированного атеросклероза.Carbon monoxide inhibits the development of transplant-associated atherosclerosis.

Аорты крыс Brown Norway трансплантировали крысам Brown Norway (сингенным) необработанным крысам линии Lewis (аллогенным) или крысам Lewis, экспонированным с окисью углерода (250 ppm; аллогенным, с окисью углерода). Образцы собирали через 56 дней после трансплантации и окрашивали модифицированным elastic tissue-masson trichrome или гематоксилинэозином. Участки аорты крыс Brown Norway трансплантировали крысам с возникшими атеросклеротическими нарушениями, которые соответствуют нарушениям, ассоциированным с хроническим отторжением трансплантата (данные не представлены). Эти нарушения становились заметными через 20-30 дней после трансплантации и резко выраженными через 50-60 дней (данные не представлены). По этой причине все анализы осуществляли по прошествии 56 дней после трансплантации. Эти нарушения характеризовались гиперплазией интимы, утратой медиальных клеток гладких мышц (SMC) и накоплением лейкоцитов в адвентициальной оболочке и не наблюдались в аортах реципиентов трансплантатов (данные не представлены). Симптомов этих нарушений не наблюдали, если участки крысиной аорты трансплантировали сингенным реципиентам. Чтобы проверить, действительно ли СО будет подавлять развитие этих нарушений, трансплантаты аорты пересаживали аллогенным реципиентам, которых затем экспонировали с СО (250 ppm) сразу после трансплантации и в последующие 56 дней. Гиперплазия интимы подавлялась в трансплантатах аорты реципиентов, экспонированных с СО, по сравнению с трансплантатами, которые пересаживали реципиентам, экспонированным с воздухом, поскольку в адвентициальной оболочке происходило накопление лейкоцитов (данные не представлены). СО существенно не влияла на утрату медиальных SMC по сравнению с трансплантатами, пересаживаемыми необработанным реципиентам (данные не представлены).Brown Norway rat aortas were transplanted into Brown Norway rats (syngenic) untreated Lewis (allogeneic) or Lewis rats exposed to carbon monoxide (250 ppm; allogeneic, carbon monoxide). Samples were collected 56 days after transplantation and stained with modified elastic tissue-masson trichrome or hematoxylineosine. Brown Norway rat aortic portions were transplanted into rats with arteriosclerotic disturbances that were consistent with those associated with chronic transplant rejection (data not shown). These disorders became noticeable 20-30 days after transplantation and pronounced after 50-60 days (data not shown). For this reason, all analyzes were performed 56 days after transplantation. These disorders were characterized by intimal hyperplasia, loss of medial smooth muscle cells (SMC), and accumulation of leukocytes in the adventitia membrane and were not observed in the aorta of transplant recipients (data not shown). Symptoms of these disorders were not observed if sections of the rat aorta were transplanted to syngeneic recipients. To check whether CO will actually inhibit the development of these disorders, aortic transplants were transplanted to allogeneic recipients, who were then exposed to CO (250 ppm) immediately after transplantation and for the next 56 days. Intimal hyperplasia was suppressed in the aortic grafts of recipients exposed to CO, compared with grafts that were transplanted to recipients exposed to air, because leukocyte accumulation occurred in the adventitia membrane (data not shown). CO did not significantly affect the loss of medial SMC compared with grafts transplanted to untreated recipients (data not shown).

Пример III. Методики обработки органов и тканей, донора и реципиента в процессе проведения трансплантации. Example III Methods of processing organs and tissues, donor and recipient in the process of transplantation .

Нижеследующие примеры иллюстрируют методы, используемые при обработке донора, органа и реципиента окисью углерода во время операции трансплантации. В процессе операции трансплантации можно использовать любой один или несколько из следующих методов.The following examples illustrate the methods used in treating a donor, organ, and recipient with carbon monoxide during a transplant operation. During the transplant operation, you can use any one or more of the following methods.

Обработка донораDonor Processing

Перед заготовкой органа или ткани, можно донора подвергнуть ингаляции окисью углерода (250 ppm) в течение одного часа. Окись углерода можно вводить в дозах, варьирующих от 10 ppm до 1000 ppm в течение времени от одного часа до шести часов, или в течение всего периода с того момента, когда становится возможным обрабатывать донора, мозг которого утратил биологическую активность (труп), во время удаления данного органа. Обработку следует начинать как можно скорее после установления факта утраты мозгом биологической активности. В некоторых случаях желательно начинать обработку до утраты мозгом биологической активности.Before harvesting an organ or tissue, the donor can be inhaled with carbon monoxide (250 ppm) for one hour. Carbon monoxide can be administered in doses ranging from 10 ppm to 1000 ppm over a period of one hour to six hours, or during the entire period from the moment when it becomes possible to process a donor whose brain has lost biological activity (corpse) during removal of this organ. Treatment should begin as soon as possible after the fact that the brain has lost biological activity is established. In some cases, it is desirable to begin treatment before the brain has lost its biological activity.

Что касается животных, не являющихся человеком (например, свиньи), которых используют в качестве доноров для ксенотрансплантации, живое животное можно обрабатывать относительно высокими уровнями вдыхаемой окиси углерода, поскольку продуцируемый карбоксигемоглобин не снижает жизнеспособность и функциональность органа, который подлежит трансплантации. Например, можно использовать уровни, превышающие 500 ppm (например, 1000 ppm или выше, вплоть до 10000 ppm, особенно кратковременно).For non-human animals (e.g. pigs) that are used as xenograft donors, a live animal can be treated with relatively high levels of respirable carbon monoxide because the carboxyhemoglobin produced does not reduce the viability and functionality of the organ to be transplanted. For example, you can use levels in excess of 500 ppm (for example, 1000 ppm or higher, up to 10,000 ppm, especially for short periods).

Обработка органа in situIn situ organ treatment

Перед извлечением органа у донора его можно полить раствором, например, буфером или средой без эритроцитов, пока он еще находится у донора. Цель состоит в том, чтобы полить данный орган раствором, насыщенным окисью углерода, и сохранять его в атмосфере окиси углерода, так чтобы окись углерода оставалась в режиме насыщения. Поливка может иметь место в течение определенного времени по меньшей мере 10 минут, например, 1 час, несколько часов или дольше. В идеальном случае данный раствор должен доставлять клеткам донорского органа окись углерода в наивысшей концентрации.Before removing the organ from the donor, it can be poured with a solution, for example, a buffer or medium without red blood cells, while it is still with the donor. The goal is to water the organ with a solution saturated with carbon monoxide and keep it in a carbon monoxide atmosphere so that the carbon monoxide remains in saturation mode. Watering can take place for a certain time of at least 10 minutes, for example, 1 hour, several hours or longer. In the ideal case, this solution should deliver the highest concentration of carbon monoxide to the cells of the donor organ.

Обработка органа или тканиOrgan or tissue treatment

Орган или ткань можно предварительно хранить в среде, которая содержит окись углерода, начиная со время его удаления из донора до момента трансплантации реципиенту. Это можно осуществлять путем хранения органа или ткани в среде, содержащей СО, или путем их перфузии такой средой. Так как это происходит предпочтительно ex vivo, а не в организме животного, можно применять очень высокие концентрации СО-газа (например, 10000 ppm для поддержания среды в режиме насыщения СО).An organ or tissue can be pre-stored in a medium that contains carbon monoxide, from the time it is removed from the donor until transplantation to the recipient. This can be done by storing an organ or tissue in a medium containing CO, or by perfusing them with such a medium. Since this occurs preferably ex vivo, and not in the animal’s body, very high concentrations of CO gas can be used (for example, 10,000 ppm to maintain the medium in CO saturation mode).

Обработка реципиентаRecipient Processing

Реципиента можно обработать окисью углерода. Обработку можно начать в день трансплантации по меньшей мере за 30 минут до начала хирургической операции. Альтернативно, обработку можно начать по меньшей мере за 30 минут до реперфузии данного органа у реципиента. Ее можно продолжать по меньшей мере в течение 30 минут, например, 1 часа. Дозы окиси углерода между 10 ppm и 3000 ppm можно доставлять, варьируя время, например, минуты или часы, и можно вводить в день трансплантации и на следующий день после трансплантации. Например, реципиент может вдыхать концентрацию окиси углерода, например, 3000 ppm, задерживая дыхание в течение трех последовательных 10 секунд. Альтернативно, реципиент может вдыхать, скажем, 200 ppm в течение длительного срока, такого как 20 дней. Концентрации карбоксигемоглобина можно использовать в качестве ведущего показателя для надлежащего введения пациенту окиси углерода. Как правило, обработка реципиентов не вызывает у них повышение уровня карбоксигемоглобина выше уровней, приемлемых для пациента, нуждающегося в трансплантации.The recipient can be treated with carbon monoxide. Treatment can be started on the day of transplantation at least 30 minutes before surgery. Alternatively, treatment can be started at least 30 minutes prior to reperfusion of the organ in the recipient. It can be continued for at least 30 minutes, for example, 1 hour. Doses of carbon monoxide between 10 ppm and 3000 ppm can be delivered by varying the time, for example minutes or hours, and can be administered on the day of transplantation and the day after transplantation. For example, the recipient can inhale a concentration of carbon monoxide, for example, 3000 ppm, holding his breath for three consecutive 10 seconds. Alternatively, the recipient can inhale, say, 200 ppm for an extended period, such as 20 days. Carboxyhemoglobin concentrations can be used as a leading indicator for the proper administration of carbon monoxide to a patient. Typically, treatment of recipients does not cause them to increase carboxyhemoglobin levels above levels acceptable to a patient in need of transplantation.

Другие варианты осуществления настоящего изобретенияOther embodiments of the present invention

Следует иметь в виду, что несмотря на то, что настоящее изобретение описано в заявке довольно подробно, представленное описание предназначено для иллюстрации изобретения и не ограничивается рамками настоящего описания, которые определяются прилагаемой формулой изобретения. Другие аспекты, преимущества и модификации находятся в рамках нижеследующей формулы изобретения.It should be borne in mind that although the present invention is described in the application in sufficient detail, the presented description is intended to illustrate the invention and is not limited to the scope of the present description, which are defined by the attached claims. Other aspects, advantages, and modifications are within the scope of the following claims.

Claims (69)

1. Способ трансплантации органа, предусматривающий
(a) введение донору фармацевтической композиции, содержащей окись углерода;
(b) получение у донора органа, выбранного из группы, состоящей из почки, печени, сердца, кожи, тонкого кишечника и поджелудочной железы; и
(c) трансплантацию указанного органа реципиенту, где количество окиси углерода, вводимое донору, является количеством, достаточным для повышения выживаемости или функциональности органа у реципиента после трансплантации.
1. The method of organ transplantation, providing
(a) administering to the donor a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide;
(b) obtaining from a donor an organ selected from the group consisting of a kidney, liver, heart, skin, small intestine, and pancreas; and
(c) transplanting the indicated organ to the recipient, where the amount of carbon monoxide administered to the donor is an amount sufficient to increase the survival or functionality of the organ in the recipient after transplantation.
2. Способ по п.1, где фармацевтическую композицию вводят живому донору или донору после смерти его мозга.2. The method according to claim 1, where the pharmaceutical composition is administered to a living donor or donor after the death of his brain. 3. Способ по п.1, где фармацевтическую композицию, содержащую окись углерода, вводят донору до или после смерти его мозга.3. The method according to claim 1, where the pharmaceutical composition containing carbon monoxide is administered to the donor before or after the death of his brain. 4. Способ по п.1, где фармацевтическая композиция представляет собой первую фармацевтическую композицию, а способ дополнительно предусматривает обработку органа in situ у донора второй фармацевтической композицией, содержащей окись углерода.4. The method according to claim 1, where the pharmaceutical composition is a first pharmaceutical composition, and the method further comprises treating the organ in situ at the donor with a second pharmaceutical composition containing carbon monoxide. 5. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий обработку органа ех vivo перед стадией трансплантации второй фармацевтической композицией, содержащей окись углерода.5. The method of claim 1, further comprising treating the ex vivo organ prior to the transplantation step with a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide. 6. Способ по п.1, где фармацевтическая композиция представляет собой первую фармацевтическую композицию, а способ дополнительно предусматривает стадию введения реципиенту второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, перед стадией (с), в течение стадии (с), после стадии (с), перед и в течение стадии (с), перед и после стадии (с) или перед, в течение и после стадии (с).6. The method according to claim 1, where the pharmaceutical composition is a first pharmaceutical composition, and the method further comprises the step of administering to the recipient a second pharmaceutical composition containing carbon monoxide, before step (c), during step (c), after step (c) before and during stage (c), before and after stage (c), or before, during and after stage (c). 7. Способ по п.1, где орган представляет собой почку.7. The method according to claim 1, where the organ is a kidney. 8. Способ по п.1, где донор и реципиент относятся к одному и тому же виду или к разным видам.8. The method according to claim 1, where the donor and recipient belong to the same species or to different species. 9. Способ трансплантации органа реципиенту, предусматривающий
(a) получение органа от донора,
(b) введение в полученный орган фармацевтической композиции, содержащей окись углерода; и
(c) трансплантацию органа реципиенту, где количество окиси углерода, вводимое в орган на стадии (b), является количеством, достаточным для повышения выживаемости или функциональности указанного органа у реципиента после трансплантации данного органа.
9. A method for transplanting an organ to a recipient, comprising
(a) receiving an organ from a donor,
(b) introducing into the resulting organ a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide; and
(c) organ transplantation to the recipient, where the amount of carbon monoxide introduced into the organ in step (b) is an amount sufficient to increase the survival or functionality of the organ in the recipient after transplantation of the organ.
10. Способ по п.9, где стадию (b) осуществляют путем перфузии органа in situ, пока орган находится у донора.10. The method according to claim 9, where stage (b) is carried out by perfusion of the organ in situ while the organ is located at the donor. 11. Способ по п.9, где стадию (b) осуществляют ex vivo.11. The method according to claim 9, where stage (b) is carried out ex vivo. 12. Способ по п.11, дополнительно предусматривающий перед стадией (b) стадии введения донору второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода; и изъятие органа у донора.12. The method according to claim 11, further comprising prior to step (b) the step of introducing to the donor a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide; and organ removal from the donor. 13. Способ по п.12, согласно которому вторую фармацевтическую композицию вводят живому донору или донору после смерти его мозга.13. The method according to p. 12, according to which the second pharmaceutical composition is administered to a living donor or a donor after the death of his brain. 14. Способ по п.12, при котором вторую фармацевтическую композицию вводят донору перед и после смерти его мозга.14. The method of claim 12, wherein the second pharmaceutical composition is administered to the donor before and after the death of his brain. 15. Способ по п.9, дополнительно предусматривающий стадию введения реципиенту второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, перед стадией (с), в течение стадии (с), после стадии (с), перед и в течение стадии (с), перед и после стадии (с) или перед, в течение и после стадии (с).15. The method according to claim 9, further comprising the step of administering to the recipient a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide, before step (c), during step (c), after step (c), before and during step (c), before and after step (c) or before, during and after step (c). 16. Способ по п.9, где орган представляет собой печень, почку, сердце, поджелудочную железу, легкое, тонкий кишечник или кожу.16. The method according to claim 9, where the organ is a liver, kidney, heart, pancreas, lung, small intestine or skin. 17. Способ по п.9, согласно которому донор и реципиент относятся к одному и тому же виду или к разным видам.17. The method according to claim 9, according to which the donor and recipient belong to the same species or to different species. 18. Способ трансплантации органа, предусматривающий
(a) получение от донора органа, выбранного из группы, состоящей из печени, почки, сердца, поджелудочной железы, легкого, тонкого кишечника или кожи;
(b) трансплантацию органа реципиенту и
(c) введение реципиенту до, в процессе или после стадии (b) фармацевтической композиции, содержащей окись углерода в количестве, достаточном для повышения выживаемости трансплантированного органа у реципиента.
18. The method of organ transplantation, providing
(a) obtaining from a donor an organ selected from the group consisting of a liver, kidney, heart, pancreas, lung, small intestine, or skin;
(b) organ transplantation to the recipient and
(c) administering to the recipient, before, during, or after step (b) a pharmaceutical composition containing enough carbon monoxide to increase the survival of the transplanted organ in the recipient.
19. Способ по п.18, где фармацевтическую композицию вводят реципиенту в пределах 1-20-дневного срока после (b), по меньшей мере, однократно в период, начиная с 21 дня после (b), или многократно либо непрерывно в течение периода, начиная с 21 дня после (b).19. The method according to p. 18, where the pharmaceutical composition is administered to the recipient within 1-20 days after (b), at least once in the period starting from 21 days after (b), or repeatedly or continuously during the period starting 21 days after (b). 20. Способ по п.18, где фармацевтическую композицию вводят реципиенту при установлении того, что трансплантированный орган подвергается или близок к тому, чтобы подвергнуться хроническому отторжению, или при установлении того, что трансплантированный орган подвергается или близок к тому, чтобы подвергнуться острому отторжению.20. The method according to p, where the pharmaceutical composition is administered to the recipient when it is established that the transplanted organ is undergoing or close to undergoing chronic rejection, or in establishing that the transplanted organ is undergoing or close to undergoing acute rejection. 21. Способ по п.18, дополнительно предусматривающий перед получением органа от донора стадию введения донору второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода.21. The method of claim 18, further comprising, prior to receiving the organ from the donor, the step of administering to the donor a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide. 22. Способ по п.21, где вторую фармацевтическую композицию вводят живому донору или донору после смерти его мозга.22. The method according to item 21, where the second pharmaceutical composition is administered to a living donor or donor after the death of his brain. 23. Способ по п.18, дополнительно предусматривающий перед стадией (b) стадию введения в орган второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода.23. The method of claim 18, further comprising, before step (b), the step of introducing into the body a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide. 24. Способ по п.23, при котором вторую фармацевтическую композицию вводят в орган донора in situ и/или ex vivo.24. The method according to item 23, in which the second pharmaceutical composition is introduced into the organ of the donor in situ and / or ex vivo. 25. Способ по п.18, где донор и реципиент относятся к одному и тому же виду или к разным видам.25. The method according to p, where the donor and recipient belong to the same species or to different species. 26. Способ повышения функциональности донорского органа, предусматривающий
(a) получение органа у донора, находящегося в критическом состоянии, и
(b) экспозицию полученного органа с фармацевтической композицией, содержащей окись углерода.
26. A method of increasing the functionality of a donor organ, comprising
(a) receiving an organ from a critical donor, and
(b) exposure of the resulting organ with a pharmaceutical composition containing carbon monoxide.
27. Способ поддержания выделенной животной клетки in vitro перед трансплантацией, предусматривающий
(a) обеспечение сосуда, содержащего герметизированный газ, содержащий газ окиси углерода,
(b) получение выделенной клетки in vitro, причем клетка представляет собой первичную клетку,
(c) высвобождение герметизированного газа из указанного сосуда с целью образования атмосферы, содержащей газ окись углерода, и
(d) поддержание животной клетки in vitro в присутствии атмосферы, содержащей газ окись углерода.
27. A method of maintaining an isolated animal cell in vitro prior to transplantation, comprising
(a) providing a vessel containing a pressurized gas containing carbon monoxide gas,
(b) obtaining an isolated cell in vitro, wherein the cell is a primary cell,
(c) releasing the pressurized gas from said vessel to form an atmosphere containing carbon monoxide gas, and
(d) maintaining the animal cell in vitro in the presence of an atmosphere containing carbon monoxide gas.
28. Способ поддержания выделенной животной клетки in vitro перед трансплантацией, предусматривающий
(a) обеспечение культуральной среды, содержащей, по меньшей мере, 0,0001 г СО/100 г среды; и
(b) поддержание выделенной клетки в указанной среде.
28. A method of maintaining an isolated animal cell in vitro prior to transplantation, comprising
(a) providing a culture medium containing at least 0.0001 g CO / 100 g medium; and
(b) maintaining an isolated cell in said medium.
29. Способ по п.27 или 28, дополнительно предусматривающий введение композиции окиси углерода реципиенту перед трансплантацией, во время трансплантации, после трансплантации, перед и после трансплантации или перед, в течение и после трансплантации.29. The method according to item 27 or 28, further comprising administering the carbon monoxide composition to the recipient before transplantation, during transplantation, after transplantation, before and after transplantation, or before, during and after transplantation. 30. Способ по п.27 или 28, где животная клетка представляет собой часть островка поджелудочной железы, клетку печени, β-клетку поджелудочной железы, фибробласт, клетку костного мозга, нейронную клетку или клетку миоцит.30. The method according to item 27 or 28, where the animal cell is a part of the islet of the pancreas, a liver cell, a β-cell of the pancreas, fibroblast, a bone marrow cell, a neural cell or a myocyte cell. 31. Применение животной клетки, поддерживаемой согласно способу по п.27, для трансплантации.31. The use of an animal cell supported according to the method according to item 27, for transplantation. 32. Применение окиси углерода для получения культуральной среды для поддержания животной клетки перед трансплантацией реципиенту.32. The use of carbon monoxide to obtain a culture medium for maintaining the animal cells before transplantation to the recipient. 33. Применение по п.32, где животную клетку получают у реципиента или у донора, который не является реципиентом.33. The application of clause 32, where the animal cell is obtained from a recipient or from a donor who is not a recipient. 34. Применение по п.32, где животную клетку получают у донора способом, предусматривающим
(a) введение донору композиции, содержащей окись углерода;
и
(b) получение клетки из ткани донора.
34. The application of clause 32, where the animal cell is obtained from a donor by a method comprising
(a) administering to the donor a composition comprising carbon monoxide;
and
(b) obtaining cells from donor tissue.
35. Способ повышения выживаемости животной клетки после ее изъятия у донора, предусматривающий
(a) введение фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, живому донору или донору после смерти его мозга и
(b) получение выделенной клетки у донора, где введенного донору количества окиси углерода достаточно для повышения выживаемости клетки после ее изъятия из организма донора.
35. A method of increasing the survival of an animal cell after its removal from a donor, comprising
(a) administering a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide to a living donor or donor after the death of his brain, and
(b) obtaining an isolated cell from the donor, where the amount of carbon monoxide introduced to the donor is sufficient to increase cell survival after it is removed from the donor's body.
36. Способ по п.35, где фармацевтическая композиция представляет собой герметизированный газ.36. The method according to clause 35, where the pharmaceutical composition is a sealed gas. 37. Способ по п.35, дополнительно предусматривающий
(c) поддержание клетки in vitro в присутствии второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода.
37. The method according to clause 35, further providing
(c) maintaining the cell in vitro in the presence of a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide.
38. Способ по п.37, где клетку со стадии (с) помещают в жидкую среду.38. The method according to clause 37, where the cell from stage (C) is placed in a liquid medium. 39. Способ по п.38, где стадию (с) осуществляют путем создания источника герметизированного газа окиси углерода и контакта жидкой среды с газом окисью углерода, высвобождаемым из источника герметизированного газа окиси углерода.39. The method according to § 38, where stage (c) is carried out by creating a source of pressurized carbon monoxide gas and contacting the liquid medium with carbon monoxide gas released from the source of pressurized carbon monoxide gas. 40. Способ по п.38, где указанная жидкая среда включает в себя окись углерода.40. The method according to § 38, where the specified liquid medium includes carbon monoxide. 41. Способ по п.35, где клетка представляет собой часть островка поджелудочной железы, клетку печени, β-клетку поджелудочной железы, фибробласт, клетку костного мозга, нейронную клетку или клетку миоцит.41. The method according to clause 35, where the cell is a part of the islet of the pancreas, a liver cell, β-cell of the pancreas, fibroblast, bone marrow cell, neural cell or myocyte cell. 42. Способ трансплантации животной клетки, предусматривающий
(a) введение живому донору или донору после смерти его мозга фармацевтической композиции, содержащей окись углерода;
(b) получение из организма донора выделенной клетки и
(c) трансплантацию клетки реципиенту, где введенного донору количества окиси углерода достаточно для повышения выживаемости клетки после ее изъятия из организма донора.
42. A method of transplanting an animal cell, comprising
(a) administering to a living donor or donor after the death of his brain a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide;
(b) obtaining from the body of the donor an isolated cell;
(c) transplanting the cell to the recipient, where the amount of carbon monoxide introduced to the donor is sufficient to increase cell survival after it is removed from the donor's body.
43. Способ по п.42, где донор не является реципиентом или донор и реципиент представляют собой одно и то же животное.43. The method according to § 42, where the donor is not a recipient, or the donor and recipient are the same animal. 44. Способ по п.42, дополнительно предусматривающий стадию введения реципиенту второй фармацевтической композиции, содержащей окись углерода, перед стадией трансплантации, в течение стадии трансплантации, после стадии трансплантации, перед и после стадии трансплантации или перед, в течение и после стадии трансплантации.44. The method of claim 42, further comprising the step of administering to the recipient a second pharmaceutical composition comprising carbon monoxide before the transplantation stage, during the transplantation stage, after the transplantation stage, before and after the transplantation stage, or before, during and after the transplantation stage. 45. Способ по п.42, где клетка представляет собой часть островка поджелудочной железы, клетку печени, β-клетку поджелудочной железы, фибробласт, клетку костного мозга, нейронную клетку или клетку миоцит.45. The method according to § 42, where the cell is a part of the islet of the pancreas, a liver cell, a β-cell of the pancreas, fibroblast, a bone marrow cell, a neural cell or a myocyte cell. 46. Способ повышения выживаемости или функционирования животной клетки, трансплантированной реципиенту, предусматривающий
(а) трансплантацию животной клетки реципиенту и
(b) вдыхание реципиентом фармацевтической композиции перед, в течение и/или после стадии трансплантации количества окиси углерода, достаточного для повышения выживаемости или функционирования трансплантированной клетки у реципиента.
46. A method of increasing the survival or functioning of an animal cell transplanted to a recipient, comprising
(a) transplanting an animal cell to a recipient; and
(b) inhalation by the recipient of the pharmaceutical composition before, during and / or after the transplantation step, an amount of carbon monoxide sufficient to increase the survival or functioning of the transplanted cell in the recipient.
47. Способ по п.46, где газ окиси углерода поставляется в сосуде, содержащем герметизированный газ, содержащий окись углерода.47. The method according to item 46, where the carbon monoxide gas is supplied in a vessel containing a sealed gas containing carbon monoxide. 48. Способ по п.46, дополнительно предусматривающий стадию экспонирования клетки с композицией окиси углерода ex vivo перед стадией трансплантации.48. The method of claim 46, further comprising the step of exposing the cell to the ex vivo carbon monoxide composition prior to the transplantation step. 49. Способ по п.46, где перед стадией трансплантации животную клетку поддерживают в жидкой среде, которая содержит, по меньшей мере, 0,0001 г окиси углерода/100 г среды.49. The method according to item 46, where before the stage of transplantation, the animal cell is supported in a liquid medium that contains at least 0.0001 g of carbon monoxide / 100 g of medium. 50. Способ по п.46, где перед стадией трансплантации клетку поддерживают in vitro в атмосфере, содержащей окись углерода.50. The method according to item 46, where before the stage of transplantation, the cell is maintained in vitro in an atmosphere containing carbon monoxide. 51. Способ по п.46, где клетку получают у реципиента или у донора, который не является реципиентом.51. The method according to item 46, where the cell is obtained from a recipient or from a donor who is not a recipient. 52. Способ по п.46, где клетку извлекают из организма донора, перед тем как ее трансплантировать реципиенту; а фармацевтическую композицию, содержащую окись углерода, вводят донору перед и/или во время извлечения клетки из организма донора.52. The method according to item 46, where the cell is removed from the body of the donor, before it is transplanted to the recipient; and a pharmaceutical composition comprising carbon monoxide is administered to the donor before and / or during the extraction of the cell from the donor organism. 53. Способ по п.46, где клетка представляет собой часть островка поджелудочной железы, клетку печени, β-клетку поджелудочной железы, фибробластную клетку, клетку костного мозга, нейронную клетку или клетку миоцит.53. The method according to item 46, where the cell is a part of the islet of the pancreas, a liver cell, a β-cell of the pancreas, a fibroblast cell, a bone marrow cell, a neural cell or a myocyte cell. 54. Применение газа окиси углерода для приготовления фармацевтической композиции для улучшения выживаемости трансплантированной клетки у реципиента после трансплантации.54. The use of carbon monoxide gas to prepare a pharmaceutical composition for improving the survival of a transplanted cell in a recipient after transplantation. 55. Набор для поддержания выделенной животной клетки перед, в процессе или после трансплантации клетки пациенту, включающий в себя сосуд, содержащий герметизированный газ, содержащий по меньшей мере 0,001 млн-1 окиси углерода и этикетку с описанием способа применения газа для повышения выживаемости выделенной животной клетки перед, в процессе или после трансплантации клетки пациенту.55. Set for maintaining an animal cell selected prior to, during or after the cell transplantation to a patient, comprising a vessel containing pressurized gas containing at least 0.001 million -1 carbon monoxide and a label describing a method of application of the gas to enhance survival of isolated animal cells before, during or after cell transplantation to the patient. 56. Стерильная клеточная среда для поддержания выделенной животной клетки перед трансплантацией, содержащая (а) питательные вещества, пригодные для поддержания животной клетки в культуре, и (b) по меньшей мере около 0,0001 г окиси углерода/100 г среды.56. A sterile cell medium for maintaining an isolated animal cell before transplantation, containing (a) nutrients suitable for maintaining the animal cell in culture, and (b) at least about 0.0001 g of carbon monoxide / 100 g of medium. 57. Способ поддержания in vitro выделенной животной клетки, пригодной для трансплантации, предусматривающий
(a) обеспечение сосуда, содержащего герметизированный газ, содержащий газ окиси углерода,
(b) получение выделенной животной клетки in vitro, где клетку помещают в среду, содержащую растворенную окись углерода,
(c) высвобождение герметизированного газа из указанного сосуда с целью образования атмосферы, содержащей газ окиси углерода; и
(d) поддержание клетки в присутствии указанной атмосферы.
57. A method of maintaining in vitro an isolated animal cell suitable for transplantation, comprising
(a) providing a vessel containing a pressurized gas containing carbon monoxide gas,
(b) obtaining an isolated animal cell in vitro, where the cell is placed in a medium containing dissolved carbon monoxide,
(c) releasing pressurized gas from said vessel to form an atmosphere containing carbon monoxide gas; and
(d) maintaining the cell in the presence of said atmosphere.
58. Применение газа окиси углерода для получения среды для поддержания животной клетки перед ее трансплантацией реципиенту.58. The use of carbon monoxide gas to provide an environment for maintaining an animal cell before transplantation to a recipient. 59. Применение животной клетки, поддерживаемой согласно способу по п.57, для трансплантации.59. The use of an animal cell maintained according to the method of claim 57 for transplantation. 60. Способ по п.20, где фармацевтическую композицию вводят реципиенту при установлении того, что трансплантированный орган подвергается или близок к тому, чтобы подвергнуться хроническому отторжению.60. The method according to claim 20, where the pharmaceutical composition is administered to the recipient when it is established that the transplanted organ undergoes or is close to undergoing chronic rejection. 61. Применение окиси углерода для производства фармацевтической композиции для лечения или предупреждения хронического отторжения у пациента, который подвергается или близок к тому, чтобы подвергнуться хроническому отторжению трансплантированного органа или ткани.61. The use of carbon monoxide in the manufacture of a pharmaceutical composition for treating or preventing chronic rejection in a patient who is or is about to undergo chronic rejection of a transplanted organ or tissue. 62. Применение по п.61, где фармацевтическая композиция представлена в газообразной форме.62. The use of claim 61, wherein the pharmaceutical composition is in gaseous form. 63. Применение по п.62, где окись углерода присутствует в газообразной композиции в количестве от 0,001 до 3000 млн-1.63. Use according to claim 62, wherein the carbon monoxide gas is present in the composition in an amount of from 0.001 to 3000 million -1. 64. Применение по любому из пп.61-63, где органом или тканью является печень, почка, сердце, поджелудочная железа, тонкий кишечник или кожа.64. The use according to any one of claims 61 to 63, wherein the organ or tissue is a liver, kidney, heart, pancreas, small intestine or skin. 65. Способ лечения или предупреждения хронического отторжения у пациента, который подвергается или близок к тому, чтобы подвергнуться хроническому отторжению трансплантированного органа или ткани, предусматривающий введение пациенту фармацевтической композиции, содержащей эффективное количество окиси углерода.65. A method of treating or preventing chronic rejection in a patient who is or is about to undergo chronic rejection of a transplanted organ or tissue, comprising administering to the patient a pharmaceutical composition containing an effective amount of carbon monoxide. 66. Способ по п.65, где фармацевтическая композиция представлена в газообразной форме.66. The method of claim 65, wherein the pharmaceutical composition is in gaseous form. 67. Способ по п.66, где окись углерода присутствует в газообразной композиции в количестве от 0,001 до 3000 млн-1.67. The method of claim 66, wherein the carbon monoxide gas is present in the composition in an amount of from 0.001 to 3000 million -1. 68. Способ по любому из пп.65-67, где органом или тканью является печень, почка, сердце, поджелудочная железа, тонкий кишечник или кожа.68. The method according to any one of claims 65-67, wherein the organ or tissue is a liver, kidney, heart, pancreas, small intestine or skin. 69. Способ по п.19, где фармацевтическую композицию вводят реципиенту по меньшей мере однократно в течение периода, начиная с 21 дня после (b), или многократно либо непрерывно в течение периода, начиная с 21 дня после (b). 69. The method according to claim 19, where the pharmaceutical composition is administered to the recipient at least once during the period starting from 21 days after (b), or repeatedly or continuously during the period starting from 21 days after (b).
RU2004101410/15A 2001-06-21 2002-06-21 Application of carbon oxide for improvement of tissue and organ transplantation issue and apoptosis suppression RU2376997C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30028901P 2001-06-21 2001-06-21
US60/300,289 2001-06-21
US33434001P 2001-11-29 2001-11-29
US60/334,340 2001-11-29
US60/337,974 2001-12-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004101410A RU2004101410A (en) 2005-04-10
RU2376997C2 true RU2376997C2 (en) 2009-12-27

Family

ID=35611627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004101410/15A RU2376997C2 (en) 2001-06-21 2002-06-21 Application of carbon oxide for improvement of tissue and organ transplantation issue and apoptosis suppression

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2376997C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Oxford Textbook of Surgery, Morris and Malt, Eds., Chapter 10, Oxford University Press, 1994. THOMSON. J.A. et al «Embrionic Stem Cell Lines Derived from Human Blastocysts» Science, 6 November 1998, vol.282, №5391, pp.1145-1147. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004101410A (en) 2005-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002318377B2 (en) Carbon monoxide improves outcomes in tissue and organ transplants and suppresses apoptosis
AU2002318377A1 (en) Carbon monoxide improves outcomes in tissue and organ transplants and suppresses apoptosis
US7691416B2 (en) Methods of treating vascular disease
US5994402A (en) Anti-inflammatory and anti-pyretic method
JP2007509163A (en) Methods, compositions, and devices for inducing stasis in tissues and organs
US8097585B2 (en) Methods of treating inflammation by administration of heme oxygenase-1 and products of heme degradation
JP2005532351A (en) Methods of treating angiogenesis, tumor growth, and metastasis
Nakao et al. Application of carbon monoxide for transplantation
Yeatman et al. Human complement regulatory proteins protect swine lungs from xenogeneic injury
RU2376997C2 (en) Application of carbon oxide for improvement of tissue and organ transplantation issue and apoptosis suppression
KR20090110362A (en) Carbon monoxide improves outcomes in tissue and organ transplants and suppresses apoptosis
CN103260631A (en) Methods for increasing isolation yields of cellular products
Balogun Functional role of haem oxygenase-1 (HO-1) introduction prior to hypothermic storage and reperfusion in renal tissue
WO2009108777A2 (en) Use of nitrite to enhance viability, recovery, and function of transplant specimens
AU2003234585A1 (en) Methods of treating hepatitis

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20070717

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20071126

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110622