Annals of the Russian academy of medical sciencesAnnals of the Russian academy of medical sciencesВестник Российской академии медицинских наук0869-60472414-3545"Paediatrician" Publishers LLC54710.15690/vramn.v70.i5.1442SCIENTIFIC REPORTSНАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯIn vitro Cultivation of Functioning Passaged Ciliated Epithelium for Trachea Tissue EngineeringПолучение функционально-полноценного мерцательного эпителия in vitro для тканевой инженерии трахеиBaranovskyD. S.БарановскийД. С.
Russian Federation

младший научный сотрудник НИИ молекулярной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Адрес: 119992, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, тел.: +7 (495) 609-14-00

dennissb@mail.comLyundupA. V.ЛюндупА. В.
Russian Federation

кандидат медицинских наук, заведующий отделом биомедицинских исследований НИИ молекулярной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Адрес: 119992, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, тел.: +7 (495) 609-14-00

lyundup@gmail.comParshinV. D.ПаршинВ. Д.
Russian Federation

доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделением торакальной хирургии Университетской клинической больницы № 1 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Адрес: 119992, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, тел.: +7 (495) 609-14-00

vdparshin@yandex.ruSechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russian FederationПервый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва, Российская Федерация031220157055615670212201502122015Copyright ©; 2015, "Paediatrician" Publishers LLCCopyright ©; 2015, Издательство "Педиатръ"2015"Paediatrician" Publishers LLCИздательство "Педиатръ"https://vestnikramn.spr-journal.ru/jour/article/view/547

Background: Currently all tissue engineered trachea transplants had no ciliated epithelium until transplantation, and long-term temporary lack of mucociliary clearance leads to patients’ condition decline and reduced life quality in postoperative period. So, the need for a better cultivation method and studying ciliated epithelium growth characteristics in cell culture increased rapidly.

Objective: The aim of our study was to investigate cultivation of functionally complete passaged ciliated epithelium for trachea tissue engineering.

Methods: Human ciliated epithelium isolated from intraoperative bioptate was used for culturing in the special complex medium with morphological and functional characteristics evaluation.

Results: Ciliated epithelial cell-groups were obtained by culturing in the special complex medium. Generated cell-groups had ciliary activity and showed well-coordinated movement with functional characteristics similar to native epithelial tissue. The basic parameters of cell-activity were studied.

Conclusion: Thus our study provides a new insight for the problem of ciliated epithelium in vitro culturing as well as developing the optimal laboratory method.

В настоящее время тканеинженерные трансплантаты трахеи не имеют мерцательного эпителия в своем просвете к моменту трансплантации реципиенту, а длительное отсутствие мукоцилиарного клиренса приводит к ухудшению качества жизни пациента в послеоперационном периоде, что диктует необходимость совершенствования методик культивирования мерцательного эпителия в условиях in vitro.

Цель исследования: получить функционально полноценный пересеваемый мерцательный эпителий in vitro.

Методы: в экспериментальном исследовании использовали мерцательный эпителий, выделенный из инцизионного биоптата трахеи человека и культивируемый в специальных условиях с последующей оценкой морфофункциональных характеристик получаемых культур.

Результаты: получены культуры клеток мерцательного эпителия человека, характеризующиеся наличием активного синхронного пропульсивного мерцания ресничек, функциональные характеристики которого соответствуют таковым в здоровой слизистой оболочке дыхательных путей. Изучены основные параметры их активности. Заключение: результаты исследования позволили установить новые особенности культивирования мерцательного эпителия in vitro, разработать оптимальный способ получения данной ткани.

tracheal tissue engineeringtracheal ciliated epitheliumcell cultureтканевая инженерия трахеимерцательный эпителий трахеиклеточная культура1. Stein A, Quebral R, Boba A, Landmesser C. Post Mortem Evaluation of Laryngotracheal Alterations Associated with Intubation. Ann. Surg. 1960;151(1):123–138.2. Berg M, Ejnell H, Kovács A, Nayakawde N, Patil PB, Joshi M, Aziz L, Rådberg G, Hajizadeh S, Olausson M, Sumitran-Holgersson S. Replacement of a tracheal stenosis with a tissueengineered human trachea using autologous stem cells: a case report. Tissue Eng Part A. 2014;20(1–2):389–397.3. Jorissen M, van der Schueren B, van den Berghe H, Casserman JJ. Contribution of in vitro culture methods for respiratory epithelial cells to the study of the physiology of the respiratory tract. Stem Cells Transl Med. 2013;2(12):975–982.4. Lim M, Jungebluth P, Sjöqvist S, Nikdin H, Kjartansdóttir KR, Unger С, Vassliev I, Macchiarini P. Decellularized feeders: an optimized method for culturing pluripotent cells. Stem Cells Transl Med. 2013;2(12):975–982.5. Brian W, Aignerb J, Staudenmaiera R, Lemparta K, Macka B, Happa T, Sittingerc M, Endresc M, Naumanna A, Kastenbauera E, Rottera N. The characterisation of human respiratory epithelial cells cultured on resorbable sca olds: first steps towards a tissue engineered tracheal replacement. Biomaterials. 2002;23(6):1425– 1438.6. Gonfiotti A, Jaus M, Barale D, Baiguera S, Comin C, Lavorini F, Fontana G, Sibila O, Rombolà G, Jungebluth P, Macchiarini P. The first tissue engineered airway transplantation: 5 year follow up results. Lancet. 2014;383(9913):238–244.7. Delaere P, Van Raemdonck D. The trachea: the first tissue engineered organ? J Thorac Cardiovasc Surg. 2014;147(4):1128–1132.8. Gonfiotti A, Jaus M, Barale D, Baiguera S, Comin C, Lavorini F, Fontana G, Sibila O, Rombolà G, Jungebluth P, Macchiarini P. The first tissue engineered airway transplantation: 5 year follow up results. Lancet. 2014;383(9913):238–244.9. Jorissen M, Van der Schueren B, Van den Berghe H, Cassiman J. The preservation and regeneration of cilia on human nasal epithelial cells cultured in vitro. Arch Otorhinolaryngol. 1989;246:308–314.10. Jorissen M, van der Schueren B, van den Berghe H, Casserman JJ. Contribution of in vitro culture methods for respiratory epithelial cells to the study of the physiology of the respiratory tract. Eur Respir J. 1991;2:210–711. Trump BF, Resau J, Barrett LA. Methods of organ culture for human bronchus. In: Methods in Cell Biology. CC Harris, BF Trump, GD Stoner (eds.). New York: Academic Press. 1980. Р. 1–14.12. Cull D, Lally K, Mair E, Diadone M, Parsons D. Tracheal reconstruction with polytetrafluoroethylene graft in dogs. Ann Thorac Surg. 1990;50:889–901;13. Bottema J, Wildevuur C. Incorporation of microporous teflon tracheal prosthesis in rabbits: evaluation of surgical aspects. J Surg Res. 1986;41:16–2314. Nomoto Y, Suzuki T, Tada Y, Kobayashi K, Miyake M, Hazama A, Wada I, Kanemaru S, Nakamura T, Omori K. Tissue engineering for regeneration of the tracheal epithelium. Laryngorhinootologie. 2000;79(3):160–164.15. Bücheler M, Scheffler B, von Foerster U, Bruinink A, Bootz F, Wintermantel E. Growth of human respiratory epithelium on collagen foil. Laryngorhinootologie. 2000;79(3):160–164.16. DeJong P, van Sterkenburg M, Hesseling S, Kepenaar J, Mulder A, Mommaas A, Dijkman J, Ponec M. Ciliogenesis in human brochial epithelial cells cultured at the airliquid interface. Am J Respir Cell Mol Biol. 1994;10:271–277.17. Kobayashi K, Nomoto Y, Suzuki T, Tada Y, Miyake M, Hazama A, Kanemaru S, Nakamura T, Omori K. Effect of fibroblasts on tracheal epithelial regeneration in vitro. Biomaterials. 2010;31(18):4855–4863.18. Kobayashi K, Suzuki T, Nomoto Y, Tada Y, Miyake M, Hazama A, Wada I, Nakamura T, Omori K. A tissue engineered trachea derived from a framed collagen scaffold, gingival fibroblasts and adipose derived stem cells. Biomaterials. 2010;31(18):4855–4863.19. Yager J, Chen TM, Dulfano MJ.Measurement of frequency of ciliary beats of human respiratory epithelium. Chest.1978;73: 627–633.20. Kirtsreesakul V., Somjareonwattana P., Ruttanaphol S. The correlation between nasal symptom and mucociliary clearance in allergic rhinitis. Laryngoscope. 2009;119(8):1458–1462.21. Oshur LYu. Mukotsiliarnyi klirens i bronkhial'naya prokhodimost' pri standartnoi bazisnoi terapii u bol'nykh bronkhial'noi astmoi. Avtoref. dis. … kand. med. nauk [Mucociliary Clearance and Bronchial Permeability at a Standard Basic Treatment of Patients with Bronchial Asthma. Author’s abstract]. Vladivostok, 2004. 126 p.