Preview

Разработка и регистрация лекарственных средств

Расширенный поиск

Изучение роли гепарина в регуляции морфофункциональных свойств МСК in vitro

https://doi.org/10.33380/2305-2066-2022-11-2-174-179

Полный текст:

Аннотация

Введение. Искусственные материалы, применяемые в регенеративной медицине, при имплантации индуцируют развитие сбалансированной воспалительной реакции, что является ключевым этапом для эффективной регенерации поврежденной костной ткани. Контакт имплантата с тканями и биологическими жидкостями сопровождается осаждением белков крови на его поверхности, что способствует активации системы комплемента и инициирует коагуляционный гемостаз, приводящий к образованию фибринового сгустка. На поверхности имплантата фибрин обеспечивает адгезию стволовых клеток, их созревание в фибробласты, продуцирующие коллаген и его производные. Образующийся внеклеточный матрикс лежит в основе формирования тканевой структуры (костной мозоли). Для предотвращения развития постоперационных патологических состояний, вызванных гиперкоагуляционным синдромом, используют терапевтические стратегии с применением антикоагулянтов, таких как гепарин. Однако их использование ограничивает образование сгустка фибрина in vivo, что может замедлять миграцию мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) и последующее формирование костной мозоли.

Цель. Изучение влияния гепарина в фармакологических концентрациях на «стволовость» и способность ММСК жировой ткани человека к остеогенной дифференцировке в условиях культивирования in vitro.

Материалы и методы. Для оценки морфофункционального состояния клеток, культивируемых в присутствии гепарина, было сформировано 2 экспериментальные группы: 1) ММСК в присутствии гепарина в терапевтической концентрации (1,3 МЕ/мл); 2) ММСК в присутствии гепарина в токсической концентрации (13 МЕ/мл).

Результаты и обсуждение. По результатам проточной цитометрии было выявлено, что добавление гепарина в обеих используемых в исследовании концентрациях в культуру ММСК приводит к увеличению числа клеток, экспрессирующих поверхностные маркеры CD73 и CD90, что свидетельствует о сохранении их стволового состояния. С другой стороны, выявлено стимулирующее действие гепарина также в обеих используемых концентрациях на транскрипцию в ММСК мРНК генов остеодифференцировки (BMP2, BMP6, ALPL, RUNX2, BGLAP и SMURF1), что может указывать на остеогенный потенциал гепарина для исследуемой культуры клеток.

Заключение. Результаты исследования полезны для регенеративной медицины, связанной с использованием ММСК в клинической практике; могут служить предпосылкой для разработки новых терапевтических стратегий для пациентов ортопедотравматологического профиля с высоким риском развития послеоперационных тромбозов после проведения эндопротезирования и остеосинтеза.

Об авторах

И. К. Норкин
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



К. А. Юрова
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



О. Г. Хазиахматова
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



Е. С. Мелащенко
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



В. В. Малашенко
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



Е. О. Шункин
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



А. Н. Байков
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СибГМУ Минздрава России)
Россия

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2



И. А. Хлусов
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СибГМУ Минздрава России)
Россия

634050, г. Томск, Московский тракт, д. 2



Л. С. Литвинова
Центр иммунологии и клеточной биотехнологии Балтийского федерального университета им. И. Канта
Россия

236041, г. Калининград, ул. Гайдара, 6



Список литературы

1. Labarrere C. A., Dabiri A. E., Kassab G. S. Thrombogenic and Inflammatory Reactions to Biomaterials in Medical Devices. Frontiers in Bioengineering and biotechnology. 2020;8:23. DOI: 10.3389/fbioe.2020.00123.

2. Gorbet M. B., Sefton M. V. Biomaterial-associated thrombosis: roles of coagulation factors, complement, platelets and leukocytes. Biomaterials. 2004;25(26):5681–5703. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2004.01.023.

3. Chen Q. Potential role for heparan sulfate proteoglycans in regulation of transforming growth factor-beta (TGF-beta) by modulating assembly of latent TGF-beta-binding protein-1. Journal of Biological Chemistry. 2007;282(36):26418–26430. DOI: 10.1074/jbc.M703341200.

4. Ling L. Synergism between Wnt3a and Heparin Enhances Osteogenesis via a Phosphoinositide 3-Kinase/Akt/RUNX2 Pathway. Journal of Biological Chemistry. 2010;285(34):26233–26244. DOI: 10.1074/jbc.M110.122069.

5. Christodoulou I., Goulielmaki M., Devetzi M., Panagiotidis M., Koliakos G., Zoumpourlis V. Mesenchymal stem cells in preclinical cancer cytotherapy: a systematic review. Stem Cell Research & Therapy. 2018;9(336). DOI: 10.1186/s13287-018-1078-8.

6. Ali H., Al-Yatama M. K., Abu-Farha M., Behbehani K., Al Madhoun A. Multi-Lineage Differentiation of Human Umbilical Cord Wharton’s Jelly Mesenchymal Stromal Cells Mediates Changes in the Expression Profile of Stemness Markers. PLoS One. 2015;10(4). DOI: 10.1371/journal.pone.0122465.

7. Moraes. D. A. A reduction in CD90 (THY-1) expression results in increased differentiation of mesenchymal stromal cells. Stem Cell Research & Therapy. 2016; 7. DOI: 10.1186/s13287-016-0359-3.

8. Sun Q., Nakata H., Yamamoto M., Kasugai S., Kuroda S. Comparison of gingiva‐derived and bone marrow mesenchymal stem cells for osteogenesis. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2019;23(11):7592–7601. DOI: 10.1111/jcmm.14632.

9. Picke A. K. Thy-1 (CD90) promotes bone formation and protects against obesity. Science Translational Medicine. 2018;10(453). DOI: 10.1126/scitranslmed.aao6806.

10. Netsch P. Human mesenchymal stromal cells inhibit platelet activation and aggregation involving CD73-converted adenosine. Stem Cell Research & Therapy. 2018;9(1):184. DOI: 10.1186/s13287-018-0936-8.

11. Jang W. G. BMP2 protein regulates osteocalcin expression via Runx2-mediated Atf6 gene transcription. Journal of Biological Chemistry. 2012;287(2):905–915. DOI: 10.1074/jbc.M111.253187.

12. Ye F. The role of BMP6 in the proliferation and differentiation of chicken cartilage cells. PLoS One. 2019;14(7). DOI: 10.1371/journal.pone.0204384.

13. Cai C., Wang J., Huo N., Wen L., Xue P., Huang Y. Msx2 plays an important role in BMP6-induced osteogenic differentiation of two mesenchymal cell lines: C3H10T1/2 and C2C12. Regenerative Therapy. 2020;14:45–251. DOI: 10.1016/j.reth.2020.03.015.

14. Li J. Z. Osteogenic potential of five different recombinant human bone morphogenetic protein adenoviral vectors in the rat. Gene therapy. 2003;10(20): 1735–1743. DOI: 10.1038/sj.gt.3302075.

15. Ofiteru A. M. Qualifying Osteogenic Potency Assay Metrics for Human Multipotent Stromal Cells: TGF-β2 a Telling Eligible Biomarker. Cells. 2020;9(12):2559. DOI: 10.3390/cells9122559.

16. Kannan S., Ghosh J., Dhara S. K. Osteogenic differentiation potential of porcine bone marrow mesenchymal stem cell subpopulations selected in different basal media. Biology Open. 2020;9(10). DOI: 10.1242/bio.053280.

17. Zhu B., Xue F., Zhang C., Li G. LMCD1 promotes osteogenic differentiation of human bone marrow stem cells by regulating BMP signaling. Cell Death & Disease. 2019;10(9):647. DOI: 10.1038/s41419-019-1876-7.


Дополнительные файлы

1. Графический абстракт
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Метаданные

Рецензия

Для цитирования:


Норкин И.К., Юрова К.А., Хазиахматова О.Г., Мелащенко Е.С., Малашенко В.В., Шункин Е.О., Байков А.Н., Хлусов И.А., Литвинова Л.С. Изучение роли гепарина в регуляции морфофункциональных свойств МСК in vitro. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(2):174-179. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2022-11-2-174-179

For citation:


Norkin I.K., Yurova K.A., Khaziakhmatova O.G., Melashchenko E.S., Malashchenko V.V., Shunkin E.O., Baikov A.N., Khlusov I.A., Litvinova L.S. Study of the Role of Heparin in Regulation of the Morphofunctional Properties of MSC in Vitro. Drug development & registration. 2022;11(2):174-179. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2022-11-2-174-179

Просмотров: 175


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


ISSN 2305-2066 (Print)
ISSN 2658-5049 (Online)