Preview

Регионарное кровообращение и микроциркуляция

Расширенный поиск

Микроинкапсулирование мезенхимных стволовых клеток как инструмент для изучения механизмов клеточной терапии при инфаркте миокарда

https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-75-82

Полный текст:

Аннотация

Введение. В литературе обсуждаются такие механизмы положительного эффекта клеточной терапии при ишемии миокарда, как прямая дифференцировка трансплантированных стволовых клеток в клетки миокарда, а также стимуляция ангиогенеза и дифференцировки резидентных стволовых клеток сердца паракринными факторами, секретируемыми аутологичными или аллогенными стволовыми клетками при интрамиокардиальном введении. Решению вопроса о вкладе указанных механизмов в итоговый эффект клеточной терапии может способствовать применение такого методического приема, как микроинкапсулирование стволовых клеток. Цель исследования - оценка жизнеспособности и функции мезенхимных стволовых клеток (МСК) после инкапсуляции in vitro и оценка безопасности интрамиокардиальной трансплантации микрокапсулированных МСК in vivo. Материал и методы. Для создания микрокапсул, содержащих МСК красного костного мозга крыс, использовалась система магнитно-механического микроинкапсулирования. В качестве полимерной основы микрокапсулы использовали альгинат натрия в сочетании с различными координирующими агентами (2,2 %-й и 1,2 %-й раствор BaCl2, а также 1,5 %-й раствор CaCl2). Стабильность полученных микрокапсул оценивалась в динамике при их инкубации в фосфатном буфере. Жизнеспособность клеток in vitro оценивалась через 30 мин и 5 дней после микроинкапсулирования с помощью витального красителя LIVE/DEAD Kit. Оценка безопасности интрамиокардиальной трансплантации микроинкапсулированных МСК проводилась в экспериментах на самцах крыс стока Wistar массой 225±25 г. Выраженность системной воспалительной реакции оценивалась по изменению уровня лейкоцитов периферической крови. Морфофункциональные показатели сердца оценивались через 5 дней после трансплантации с помощью эхокардиографии. Результаты исследования. В ходе работы были получены альгинатные капсулы с диаметром 225±25 мкм. Использование в качестве координирующего агента 2,2 %-го раствора BaCl2 продемонстрировало лучшие показатели стабильности микрокапсул (СаС12: набухание - 1-й день, полное разрушение - 5-й день; BaCl2: набухание - 14-й день, полное разрушение - более 21 дня), а также выживаемости инкапсулированных клеток (СаС12: через 30 мин - 48±4 %, через 5 дней - 18±2 %; BaCl2: через 30 мин - 63±6 %, через 5 дней - 71±5 %). Уровень лейкоцитов периферической крови и морфофункциональные показатели сердца после интрамиокардиального введения микрокапсул не отличались от таковых в группе введения фосфатного буфера. Выводы. Разработана методика микроинкапсулирования МСК с их последующей трансплантацией в миокард. Микроинкапсулирование МСК может быть использовано для оценки роли паракринных факторов в механизме действия клеточной терапии на ремоделирование миокарда. Методика микроинкапсулирования может также быть использована для защиты стволовых клеток от воздействия иммунной системы реципиента и увеличения их выживаемости в ранние сроки после интрамиокардиальной трансплантации.

Об авторах

А. А. Карпов
Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


М. В. Пузанов
Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова
Россия


Ф. Р. Альмухаметова
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


А. А. Укин
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


А. М. Ломакина
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


Д. Е. Черепанов
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


Д. Ю. Ивкин
Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия
Россия


Д. Д. Ваулина
Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой РАН
Россия


Ш. Д. Эйвазова
Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова
Россия


О. М. Моисеева
Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова
Россия


М. М. Галагудза
Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова; Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Россия


Список литературы

1. Карпов А. А., Ивкин Д. Ю., Драчева А. В., и др. Моделирование постинфарктной сердечной недостаточности путем окклюзии левой коронарной артерии у крыс: техника и методы морфофункциональной оценки // Биомедицина. 2014. T. 1. № 3. C. 32-48.

2. Карпов А. А., Успенская Ю. К., Ваулина Д. Д. Роль мезенхимных стволовых клеток в терапии ишемического повреждения сердца // Трансляционная мед. 2012. T. 5. № 16. C. 30-37.

3. Afzal M. R., Samanta A., Shah Z. I. et al. Adult Bone Marrow Cell Therapy for Ischemic Heart Disease: Evidence and Insights From Randomized Controlled Trials // Circ. Res. 2015. Vol. 117. № 6. P. 558-575. doi: 10.1161/C1RCRESAHA.114.304792

4. Alpert J. S., Thygesen K., Antman E. et al. Myocardial infarction redefined a consensus document of The Joint European Society of Cardiology/American College of Cardiology Committee for the redefinition of myocardial infarction // J. Am. Coll. Cardiol. 2000. Vol. 36. № 3. P. 959-969.

5. Duke R. C., Witter R. Z., Nash P B. et al. Cytolysis mediated by ionophores and pore-forming agents: role of intracellular calcium in apoptosis // FASEB J. 1994. Vol. 8. № 2. P. 237-246.

6. Freyman T., Polin G., Osman H. et al. A quantitative, randomized study evaluating three methods of mesenchymal stem cell delivery following myocardial infarction // Eur. Heart J. 2006. Vol. 27. № 9. P. 1114-1122.

7. Gnecchi M., Danieli P., Cervio E. Mesenchymal stem cell therapy for heart disease // Vascul. Pharmacol. 2012. Vol. 57. № 1. P. 48-55.

8. de Jong R., Houtgraaf J. H., Samiei S. et al. Intracoronary stem cell infusion after acute myocardial infarction: a metaanalysis and update on clinical trials // Circ. Cardiovasc. Interv. 2014. Vol. 7. № 2. P. 156-167.

9. Karpov A. A., Drahova A. V., Buslova D. V. et al. Modification of Mesenchymal Stem Cells as a Way to Improve the Effectiveness of Cell Therapy of Ischemic Myocardial Injury // Ross. Fiziol. Zh. 1m. 1. M. Sechenova. 2015. Vol. 101. № 9. P. 985-998.

10. Karpov A. A., Uspenskaya Y. K., Minasian S. M. et al. The effect of bone marrow- and adipose tissue-derived mesenchymal stem cell transplantation on myocardial remodelling in the rat model of ischaemic heart failure // Int. J. Exp. Pathol. 2013. Vol. 94. № 3. P. 169-177.

11. Lee S., Choi E., Cha M. J. et al. Cell adhesion and long-term survival of transplanted mesenchymal stem cells: a prerequisite for cell therapy // Oxid. Med. Cell. Longev 2015. doi: 10.1155/2015/632902

12. Levit R. D., Landazuri N., Phelps E. A. et al. Cellular encapsulation enhances cardiac repair // J. Am. Heart Assoc. 2013. Vol. 2. № 5.

13. Lim F., Sun A. M. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas // Science. 1980. Vol. 210. № 4472. P. 908-910.

14. Liu B., Duan C. Y., Luo C. F. Effectiveness and safety of selected bone marrow stem cells on left ventricular function in patients with acute myocardial infarction: a meta-analysis of randomized controlled trials // Int. J. Cardiol. 2014. Vol. 177. № 3. P. 764-770.

15. Mozaffarian D., Benjamin E. J., Go A. S. et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association // Circulation. 2015.

16. Peng L., Jia Z., Yin X. et al. Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow, cartilage, and adipose tissue // Stem Cells Dev. 2008. Vol. 17. № 4. P. 761-773.

17. Shoichet M. S., Li R. H., White M. L. et al. Stability of hydrogels used in cell encapsulation: An in vitro comparison of alginate and agarose // Biotechnol Bioeng. 1996. Vol. 50. № 4. P. 374-381.

18. Tai I. T., Sun A. M. Microencapsulation of recombinant cells: a new delivery system for gene therapy // FASEB J. 1993. Vol. 7. № 11. P. 1061-1069.


Для цитирования:


Карпов А.А., Пузанов М.В., Альмухаметова Ф.Р., Укин А.А., Ломакина А.М., Черепанов Д.Е., Ивкин Д.Ю., Ваулина Д.Д., Эйвазова Ш.Д., Моисеева О.М., Галагудза М.М. Микроинкапсулирование мезенхимных стволовых клеток как инструмент для изучения механизмов клеточной терапии при инфаркте миокарда. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017;16(2):75-82. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-75-82

For citation:


Karpov A.A., Puzanov M.V., Almukhametova F.R., Ukin A.A., Lomakina A.M., Cherepanov D.E., Ivkin D.Y., Vaulina D.D., Eyvazova S.D., Moiseeva O.M., Galagudza M.M. Microencapsulation of mesenchymal stem cells as a tool for studying the mechanisms of stem cell therapy of myocardial infarction. Regional blood circulation and microcirculation. 2017;16(2):75-82. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-2-75-82

Просмотров: 130


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


ISSN 1682-6655 (Print)