Preview

Вестник Российской академии медицинских наук

Расширенный поиск

УСИЛЕНИЕ АДГЕЗИИ СТВОЛОВЫХ ПРОГЕНИТОРНЫХ КЛЕТОК К СИНТЕТИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ ВНЕКЛЕТОЧНЫМ МАТРИКСОМ

https://doi.org/10.15690/vramn882

Полный текст:

Аннотация

Обоснование. Тканеинженерные сосудистые протезы малого диаметра нашли свое широкое применение при операциях шунтирования. Однако скорость заселения протезов эндотелиоцитами недостаточна.

Цель исследования ― изучение адгезии эндотелиальных прогениторных клеток и мезенхимных стволовых клеток к синтетическим материалам (полистерол, политетрафторэтилен), предобработанным внеклеточным матриксом (желатин, фибронектин, коллаген) in vitro.

Методы. Для проведения исследования эндотелиальные прогениторные клетки (ЭПК) выделяли из периферической крови больных ишемической болезнью сердца, мезенхимные стволовые клетки (МСК) ― из костного мозга крыс линии Wistar. Для определения фенотипа ЭПК использовали коммерческие моноклональные антитела для проточной цитофлоуметрии. Для получения ранних и поздних ЭПК из мононуклеаров периферической крови клетки растили в течение 8 и 16 сут на подложке из желатина или фибронектина. Для оценки уровней продукции цитокинов и оксида азота ранними и поздними ЭПК на 8-е и 16-е сут роста при кондиционировании с желатином или фибронектином использовали коммерческие наборы для твердофазного иммуноферментного анализа. Для проведения исследования МСК выделяли из костного мозга крыс. Для определения принадлежности прилипшей фракции ядросодержащих клеток костного мозга оценивали морфологию клеток, дифференцировку в адипогенном и остеогенном направлении. Для проведения оценки миграции МСК в режиме реального времени в течение 24 ч на приборе Cell-IQ использовали тест закрытия/заживления  раны. Для оценки уровней продукции цитокинов и оксида азота МСК использовали коммерческие наборы для твердофазного иммуноферментного анализа; для оценки усиления адгезии МСК к сосудистым протезам из политетрафторэтилена ― компоненты внеклеточного матрикса (фибронектин, коллаген I и IV типа).

Результаты. Показано, что эндотелиальные прогениторные клетки,  адгезируют как к желатину, так и к фибронектину, продемонстрировано также влияние данных компонентов внеклеточного матрикса  на уровни продукции  цитокинов  ранними и поздними эндотелиальными клетками. Сочетание фибронектина с коллагеном I или IV типа или их комбинацией способствует адгезии к политетрафторэтилену и заселению графта.

Заключение. Предобработка синтетического материала (полистирол, политетрафторэтилен) усиливает адгезию и рост ЭПК и МСК, что может быть использовано для создания тканеинженерных сосудистых протезов малого диаметра для аортокоронарного шунтирования с заданными условиями заселения их клетками, вовлеченными в формирование неоинтимы.

Об авторах

Александр Петрович Лыков
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии ― филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина
Россия

Кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточных технологий  НИИКЭЛ ― филиал ИЦиГ  СО РАН, старший научный сотрудник лаборатории клеточных              технологий  Центра новых технологий  «НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина» МР.

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2, тел.: +7 (383) 335-93-32.

SPIN-код: 4883-0887



Ольга Владимировна Повещенко
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии ― филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина
Россия

Доктор медицинских наук, заведующая лабораторией  клеточных технологий         НИИКЭЛ ― филиал ИЦиГ  СО РАН, заведующая лабораторией  клеточных технологий  Центра новых технологий «НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина» МР.         

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2, тел.: +7 (383) 335-93-32.

SPIN-код: 1451-4467



Наталья Анатольевна Бондаренко
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии ― филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина
Россия

Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клеточных                технологий  НИИКЭЛ ― филиал ИЦиГ  СО РАН, старший научный сотрудник лаборатории клеточных              технологий  Центра новых технологий  «НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина» МР.

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2, тел.: +7 (383) 335-93-32.

SPIN-код: 5722-7157



Мария Александровна Суровцева
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии ― филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина
Россия

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории        клеточных технологий  НИИКЭЛ ― филиал ИЦиГ  СО РАН, старший научный сотрудник лаборатории клеточных              технологий  Центра новых технологий  «НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина» МР

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2, тел.: +7 (383) 335-93-32.

SPIN-код: 5597-4170


Ирина Иннокентьевна Ким
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии ― филиал Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина
Россия

Кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории клеточных технологий         НИИКЭЛ ― филиал ИЦиГ  СО РАН, младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий  Центра  новых технологий  «НМИЦ им. акад. Е.Н. Мешалкина» МР.

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, д. 2, тел.: +7 (383) 335-93-32.

SPIN-код: 2887-2812



Список литературы

1. Бокерия Л.А., Пурснов М.Г., Соболев А.В., и др. Анализ результатов интраоперационной шунтографии у 600 больных ишемической болезнью сердца после операции коронарного шунтирования // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. ― 2016. ― Т. 58. ― №3 ― С. 143–151. [Bockeria LA, Pursanov MG, Sobolev AV, et al. Analysis of the results of intraoperative angiography in 600 patients after coronary artery bypass surgery. Grud Serdechnososudistaia Khir. 2016;58(3):143−151. (In Russ).]

2. Шумков К.В, Лефтерова Н.П., Пак Н.Л., и др. Аортокоронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения и на работающем сердце: сравнительный анализ ближайших и отдаленных результатов и послеоперационных осложнений (нарушения ритма сердца, когнитивные и неврологические расстройства, реологические особенности и состояние системы гемостаза) // Креативная кардиология. ― 2009. ― №1 ― С. 28–50. [Shumkov KV, Lefterova NP, Pak NL, et al. Coronary artery bypass grafting in conditions of artificial blood and a beating heart: a comparative analysis of immediate and long-term results and postoperative complications (arrhythmias, cognitive and neurological disorders, rheological characteristics and hemostasis). Creative cardiology. 2009;(1):28−50. (In Russ).]

3. Севостьянова В.В., Головкин А.С., Филипьев Д.Е., и др. Выбор оптимальных параметров электроспиннинга для изготовления сосудистого графта малого диаметра из поликапролактона // Фундаментальные исследования. ― 2014. ― №10–1 ― С. 180–184. [Sevostyanova VV, Golovkin AS, Philipey DE, et al. Optimal parameters of electrospinning for small-diameter polycaprolactone vascular graft fabrication. Fundamental’nye issledovaniya. 2014;(10–1):180−184 (In Russ).]

4. Jantzen AE, Lane WO, Gage SM, et al. Autologous endothelial progenitor cell-seeding technology and biocompatibility testing for cardiovascular devices in large animal model. J Vis Exp. 2011;(55): e3197. doi: 10.3791/3197.

5. Laube HR, Duwe J, Rutsch W, Konertz W. Clinical experience with autologous endothelial cell-seeded polytetrafluoroethylene coronary artery bypass grafts. J Thorac Cardiovasc Surg. 2000;120(1):134–141. doi: 10.1067/mtc.2000.106327.

6. Scharner D, Rossig L, Carmona G, et al. Caspase-8 is involved in neovascularization-promoting progenitor cell functions. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2009;29(4):571–578. doi: 10.1161/ATVBAHA.108.182006.

7. Смагин А.А., Кочеткова М.В., Хабаров Д.В., Повещенко О.В. Методика выделения из периферической крови мобилизированных клеток костного мозга с использованием процедуры цитафереза // Международный журнал экспериментального образования. ― 2013. ― №11–2 ― С. 56–58. [Smagin AA, Kochetkova MV, Khabarov DV, Poveshchenko OV. Method of isolation mobilized bone marrow cells from peripheral blood by the procedure cytapheresis. Mezhdunarodnyi zhurnal eksperimental’nogo obrazovaniya. 2013;(11–2):56−58. (In Russ).]

8. Hristov M, Erl W, Weber PC. Endothelial progenitor cells: mobilization, differentiation, and homing. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2003;23(7):1185–1189. doi: 10.1161/01.Atv.0000073832.49290.B5.

9. Medina RJ, O’Neill CL, Sweeney M, et al. Molecular analysis of endothelial progenitor cell (EPC) subtypes reveals two distinct cell populations with different identities. BMC Med Genomics. 2010;3:18. doi: 10.1186/1755-8794-3-18.

10. Angelos MG, Brown MA, Satterwhite LL, et al. Dynamic adhesion of umbilical cord blood endothelial progenitor cells under laminar shear stress. Biophys J. 2010;99(11):3545–3554. doi: 10.1016/j.bpj.2010.10.004.

11. To WS, Midwood KS. Plasma and cellular fibronectin: distinct and independent functions during tissue repair. Fibrogenesis Tissue Repair. 2011;4:21. doi: 10.1186/1755-1536-4-21.

12. Hristov M, Zernecke A, Bidzhekov K, et al. Importance of CXC chemokine receptor 2 in the homing of human peripheral blood endothelial progenitor cells to sites of arterial injury. Circ Res. 2007;100(4):590–597. doi: 10.1161/01.RES.0000259043.42571.68.

13. Hur J, Yoon CH, Kim HS, et al. Characterization of two types of endothelial progenitor cells and their different contributions to neovasculogenesis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2004;24(2):288–293. doi: 10.1161/01.ATV.0000114236.77009.06.

14. Lai Y, Shen Y, Liu XH, et al. Interleukin-8 induces the endothelial cell migration through the activation of phosphoinositide 3-kinase-Rac1/RhoA pathway. Int J Biol Sci. 2011;7(6):782–791.

15. Qiao W, Niu LY, Liu Z, et al. Endothelial nitric oxide synthase as a marker for human endothelial progenitor cells. Tohoku J Exp Med. 2010;221(1):19–27. doi: 10.1620/tjem.221.19.

16. Ribatti D, Presta M, Vacca A, et al. Human erythropoietin induces a pro-angiogenic phenotype in cultured endothelial cells and stimulates neovascularization in vivo. Blood. 1999;93(8):2627–2636.

17. Wang QR, Wang BH, Zhu WB, et al. An in vitro study of differentiation of hematopoietic cells to endothelial cells. Bone Marrow Res. 2011;2011:846096. doi: 10.1155/2011/846096.

18. Asahara T, Masuda H, Takahashi T, et al. Bone marrow origin of endothelial progenitor cells responsible for postnatal vasculogenesis in physiological and pathological neovascularization. Circ Res. 1999;85(3):221–228. doi: 10.1161/01.res.85.3.221.

19. Ahrens I, Domeij H, Topcic D, et al. Successful in vitro expansion and differentiation of cord blood derived CD34+ cells into early endothelial progenitor cells reveals highly differential gene expression. PLoS One. 2011;6(8):e23210. doi: 10.1371/journal.pone.0023210.

20. Honold J, Lehmann R, Heeschen C, et al. Effects of granulocyte colony stimulating factor on functional activities of endothelial progenitor cells in patients with chronic ischemic heart disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2006;26(10):2238–2243. doi: 10.1161/01.ATV.0000240248.55172.dd.

21. Yamawaki-Ogata A, Fu XM, Hashizume R, et al. Therapeutic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells in formed aortic aneurysms of a mouse model. Eur J Cardiothorac Surg. 2014;45(5):e156–e165. doi: 10.1093/ejcts/ezu018.

22. Shoji M, Koba S, Kobayashi Y. Roles of bone-marrow-derived cells and inflammatory cytokines in neointimal hyperplasia after vascular injury. Biomed Res Int. 2014;2014:1–8. doi: 10.1155/2014/945127.

23. Rotmans JI. In vivo cell seeding with anti-CD34 antibodies successfully accelerates endothelialization but stimulates intimal hyperplasia in porcine arteriovenous expanded polytetrafluoroethylene grafts. Circulation. 2005;112(1):12–18. doi: 10.1161/circulationaha.104.504407.

24. Larsen CC, Kligman F, Kottke-Marchant K, Marchant RE. The effect of RGD fluorosurfactant polymer modification of ePTFE on endothelial cell adhesion, growth, and function. Biomaterials. 2006;27(28):4846–4855. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.05.009.

25. Dohmen PM, Pruss A, Koch C, et al. Six years of clinical follow-up with endothelial cell–seeded small-diameter vascular grafts during coronary bypass surgery. J Tissue Eng. 2013;4:204173141350477. doi: 10.1177/2041731413504777.


Для цитирования:


Лыков А.П., Повещенко О.В., Бондаренко Н.А., Суровцева М.А., Ким И.И. УСИЛЕНИЕ АДГЕЗИИ СТВОЛОВЫХ ПРОГЕНИТОРНЫХ КЛЕТОК К СИНТЕТИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ ВНЕКЛЕТОЧНЫМ МАТРИКСОМ. Вестник Российской академии медицинских наук. 2017;72(5):336-345. https://doi.org/10.15690/vramn882

For citation:


Lykov A.P., Poveshchenko O.V., Bondarenko A.N., Surovtseva M.A., Kim I.I. STEM/PROGENITOR CELLS ADHESION STRENGTHENING TO SYNTHETIC MATERIAL USING EXTRACELLULAR MATRIX. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2017;72(5):336-345. (In Russ.) https://doi.org/10.15690/vramn882

Просмотров: 169


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0869-6047 (Print)
ISSN 2414-3545 (Online)