Влияние аутотрансплантации различных клеток костного мозга на морфофункциональное состояние миокарда кролика после инфаркта

Полный текст

Введение

Несмотря на значительные успехи современной медицины, сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему остаются главной причиной смертности и инвалидизации населения [1, 2]. Высокий уровень летальности во многом определяется особенностями регенерации миокарда. Отсутствие пролиферативного потенциала у кардиомиоцитов приводит к тому, что, погибая в ходе различных патологических процессов, они замещаются соединительной тканью [3]. Используемые в настоящее время для лечения ишемии миокарда консервативные и оперативные методы не всегда эффективны или не могут быть применены по ряду причин [4]. В связи с этим разрабатываются новые способы регенерации пораженного миокарда на основе современных

достижений молекулярной и клеточной биологии [2, 3, 5]. Таким новым направлением в кардиологии и кардиохирургии является использование клеток костного мозга. Данный подход основан на способности этих клеток участвовать в регенерации поврежденного миокарда [2, 6]. В терапии инфаркта миокарда используют различные клетки костного мозга [7-10]. Применяется как аллогенная, так и аутогенная трансплантация клеток, причем наиболее перспективной считается трансплантация аутогенных клеток в связи с отсутствием необходимости иммуносупрессивной терапии и отсутствием этических и юридических проблем. В настоящее время ведется поиск оптимального типа клеток для клеточной терапии инфаркта миокарда. Чаще всего используются либо ядросодержащие клетки костного мозга, либо культура мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга. Однако результаты по трансплантации этих типов клеток в поврежденный миокард противоречивы. Кроме того, во многих исследованиях изучалось влияние только одного типа клеток, в то время как весьма важным является проведение сравнительного анализа по влиянию обоих типов клеток на течение инфаркта миокарда на одной модели.

Цель работы

Изучить и сравнить влияние аутотрансплантации культуры мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) костного мозга и ядросодержащих клеток (ЯСК) костного мозга на морфофункциональное состояние миокарда кролика после инфаркта.

Материалы и методы

Эксперименты проведены на кроликах-самцах породы Шиншилла массой 2,7-3,0 кг. Возраст животных к началу эксперимента составлял 3-4 мес.

Получение культуры мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток и ядросодержащих клеток костного мозга

В работе использовали культуру ММСК и ЯСК, полученные из аспирата костного мозга. Клетки культивировали в среде a-МЕМ (ICN, США) с 1О% сыворотки эмбрионов коров (Hyclone, Новая Зеландия).

Характеристику культуры проводили путем окрашивания её стандартной смесью реактивов BC1P-NBT (Sigma, США) на щелочную фосфатазу (ЩФ) для идентификации клеток остеогенной дифференцировки и cуданом-III (BDH Chemicals Ltd, Англия) для идентификации клеток адипоцитарной дифференцировки [11, 12].

Моделирование инфаркта миокарда

Инфаркт миокарда моделировался путем лигирования передней нисходящей ветви левой коронарной артерии на расстоянии 1,0 см от верхушки сердца. Сразу после коронароокклюзии в зону предполагаемого инфаркта интрамиокардиально вводили клетки или эквивалентное количество ростовой среды [11, 12].

Электрокардиографическое исследование

Электрокардиография во всех группах животных выполнялась до операции (норма), через сут., 7 сут., 30 сут. после операции и перед выведением животного из эксперимента (1 год после операции). После премедикации (дроперидол 0,5 мг/кг, ксилазин 14 мг/кг) животное фиксировалось в специальном станке на спине. Использовали портативный одноканальный электрокардиограф ЭКГ-001 («Красногвардеец», Россия) Амплитуда устанавливалась на 20 мм, а скорость лентопротяжного механизма - на 50 мм/с. Оценку ЭКГ проводили по второму стандартному отведению.

Ультразвуковое эхокардиографическое исследование

Ультразвуковое эхокардиографическое исследование выполнено на эхокамере Sequoia 512 (Acuson, США) с использованием линейного датчика 13 МГц. В каждой группе животных эхокардиографическое исследование выполнялось до операции, через 14 сут. и через 1 год после операции по стандартной методике. Эхокардиография проводилась с обязательной параллельной регистрацией ЭКГ-сигнала. Из парастернального доступа по длинной оси левого желудочка (с контролем из этого же доступа по короткой оси левого желудочка) в режиме М-модального сканирования регистрировался конечно-диастолический размер левого желудочка. Систолическую функцию левого желудочка регистрировали с помощью 2D-сканирования из верхушечного доступа в четырехкамерной и двухкамерной позициях. Расчеты фракции выброса по модифицированному дисковому методу Simpson проводили, используя встроенные программы эхокамер. Кровоток в аорте оценивали в режиме импульсноволновой допплерографии.

Гистологическое исследование

После эвтаназии сердце кролика ниже лигатуры разрезали в поперечном направлении с помощью специального устройства на 3 сегмента одинаковой толщины - апикальный, средний, базальный. Затем срезы помещали в 10% раствор формалина на 4 сут. После фиксации каждый сегмент сердца заливали в парафин и изготавливали срезы толщиной 7 мкм по общепринятой методике. Гистологические препараты окрашивали гематоксилином и эозином и по Маллори [13]. Препараты исследовали на микроскопе «Биолам» (Россия).

Количественная оценка васкуляризации

Оценивалась пограничная с рубцом зона. В каждом препарате в пяти последовательных полях зрения при увеличении ´400 (окраска по Маллори) производился подсчет количества всех сосудов: артериол, капилляров, венул, вен, синусов [14].

Все эксперименты на животных выполнены в соответствии с требованиями этического комитета СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова.

Результаты

Все животные были разделены на 3 группы. Животным сразу после коронароокклюзии в пораженную зону инъекционным способом вводилась в 1-й группе (контроль, n = 13) ростовая среда α-МЕМ, во 2-й группе (n = 14) вводилась культура ММСК (2x10⁶), в 3-й группе (n = 14) - ЯСК костного мозга (2x10⁶).

При анализе ЭКГ оценивали сердечный ритм, проводимость, желудочковый комплекс QRST.

До моделирования инфаркта миокарда во всех группах регистрировался правильный синусовый ритм с ЧСС 172±82 в 1 мин. При анализе комплекса QRST изменений не отмечалось. Нарушений проводимости выявлено не было (рис. 1-3). Сводные данные ЭКГ после операции представлены в табл. 1.

 

Рис. 1. Динамика изменений ЭКГ кролика после коронароокклюзии и интрамиокардиального введения ростовой среды (контроль)

 

Рис. 2. Динамика изменений ЭКГ кролика после коронароокклюзии и интрамиокардиальной трансплантации культуры ММСК костного мозга

 

Рис. 3. Динамика изменений ЭКГ кролика после коронароокклюзии и интрамиокардиальной трансплантации ЯСК костного мозга

 

Таблица 1. Показатели ЭКГ в контрольной и опытных группах после интрамиокардиальной аутотрансплантации (ММСККМ - ММСК костного мозга, ЯСККМ - ЯСК костного мозга)

Группы	Сроки наблюдения	Параметры ЭКГ
		Частота сердечных сокращений в 1 мин	Нарушение ритма	Нарушение функции проводимости	Характеристика желудочкового комплекса QRST
	3 суток после операции	190±52	Единичные предсердные экстрасистолы (у 80%)	Нет	Снижение амплитуды зубца R, элевация сегмента ST, слабоотрицательный зубец Т
1-я (контроль)	7 суток после операции	140±46	Единичные предсердные экстрасистолы (у 30%)	АВ-блокада 1 степени (у 20%)	Комплекс QS, снижение приподнятого сегмента ST, отрицательный зубец Т
	30 суток после операции	182±64	Нет	Нет	Снижение приподнятого сегмента ST, двухфазный зубец Т
	1 год после операции	166±42	Нет	Нет	Сегмент ST на изолинии, отсутствие зубца Т
	3 суток	174±38   152±58   210±46   166±44	Единичные	Нет	Высокоамплитудный зубец R,
	после операции		предсердные		депрессия сегмента ST
			экстрасистолы
			(у 10%)
2-я	7 суток		Единичные	Нет	Сегмент ST на изолинии,
(трансплантация	после операции		предсердные		глубокий отрицательный
ММСККМ)			экстрасистолы		зубец Т
			(у 10%)
	30 суток		Нет	Нет	Сегмент ST на изолинии,
	после операции				низкоамплитудный
					положительный зубец Т
	1 год		Нет		Сегмент ST на изолинии,
	после операции			Нет	низкоамплитудный
					положительный или
					изоэлектрический зубец Т
	3 суток после операции	196±44	Единичные предсердные экстрасистолы (у 80%)	Нарушение внутрижелудочковой проводимости (у 30%)	Комплекс QS, элевация сегмента ST
3-я (трансплантация ЯСККМ)	7 суток после операции	206±46	Единичные предсердные экстрасистолы (у 20%)	Нарушение внутрижелудочковой проводимости (у 30%)	Комплекс QS, снижение приподнятого сегмента ST, отрицательный зубец Т
	30 суток после операции	180±62	Нет	Нарушение внутрижелудочковой проводимости (у 30%)	Комплекс QS, снижение приподнятого сегмента ST, отрицательный зубец Т
	1 год после операции	204±44	Нет	Нарушение внутрижелудочковой проводимости (у 10%)	Комплекс QS, сегмент ST на изолинии, низкоамплитудный положительный или изоэлектрический зубец Т

 

Таким образом, во всех группах после коронароокклюзии развивались электрокардиографические признаки острого инфаркта миокарда, которые имели отчетливую закономерную динамику. Однако в контрольной группе и в группе животных, которым выполняли трансплантацию ЯСК костного мозга, регистрировались признаки трансмурального инфаркта миокарда, тогда как в группе животных, которым трансплантировали культуру ММСК костного мозга, ЭКГ-данные указывали на развитие субэндокардиального инфаркта миокарда. Кроме того, в контрольной группе и в группе животных после трансплантации ЯСК костного мозга предсердные экстрасистолы возникали значительно чаще, чем в группе животных, которым выполняли трансплантацию культуры ММСК костного мозга. Нарушения проводимости развивались только в первой и третьей группах.

По данным УЗИ сердца в динамике были проанализированы показатели систолической функции сердца: фракция выброса (ФВ), размер левого желудочка в диастолу (конечно- диастолический размер - КДР), скорость кровотока через аортальный клапан (VAo). Динамика изменений показателей систолической функции сердца представлена в табл. 2 и на рис. 4-6.

 

Таблица 2. Показатели систолической функции сердца в контрольной и опытных группах после интрамиокардиальной аутотрансплантации

Показатель	Величина показателя (М±m)
	1-я группа (контроль)			2-я группа (трансплантация ММСККМ)			3-я группа (трансплантация ЯСККМ)
	исходная	1 суток после операции	1 год после операции	исходная	1 суток после операции	1 год после операции	исходная	1 суток после операции	1 год после операции
ФВ, %	64,9±4,3	46,7±3,5	48,7±3,9	61,7±4,0	53,1±4,8*	58,2±3,1*	59,7±3,2	38,8±2,9*,**	28,7±4,1*,**
КДР, мм	14,1±0,4	16,8±1,2	16,6±0,8	14,7±0,9	17,3±1,0	15,2±0,7*	14,9±1,2	17,9±0,8*	19,8±0,9*,**
V Ao, м/с	94±3	58±6	73±6	96±4	81±6*	89±4*	97±5	55±4**	45±3*,**

Примечание: ФВ - фракция выброса; КДР - конечно-диастолический размер; V Ao - скорость кровотока через аортальный клапан. Различия достоверны (р<0,05): * - по сравнению с контролем; ** - по сравнению со 2-й группой.

 

Рис. 4. Динамика фракции выброса левого желудочка в контрольной и опытных группах

 

Рис. 5. Эхография левого желудочка в контрольной и опытных группах до операции, через 14 суток и через 1 год после операции

 

Рис. 6. Допплерография аорты в контрольной и опытных группах до операции, через 14 суток и через 1 год после операции

 

Анализ региональной сократимости левого желудочка показал, что в контроле и в третьей группе животных через 14 сут. после операции на передней стенке определялись акинетичные участки. Во второй группе выявлялись гипокинетичные участки в области передней стенки левого желудочка. Через 1 год после операции в контрольной и в третьей группах сохранялись акинетичные участки на передней стенке левого желудочка. Во второй группе нарушений сократимости выявлено не было.

Как видно из представленных данных, после интрамиокардиальной аутотрансплантации культуры ММСК костного мозга наблюдались выраженные положительные изменения показателей систолической функции сердца, проявляющиеся в полной нормализации всех показателей через 1 год после операции. В то время как у животных после аутотрансплантации ЯСК костного мозга, наоборот, выявлялось резкое снижение показателей систолической функции левого желудочка по сравнению с контрольной группой.

Морфологический анализ проводили по 3 препаратам (по одному препарату с каждого парафинового блока) с каждого сердца. В данных сериях эксперимента помимо контрольной группы, в которой животным вводилась ростовая среда, в качестве сравнения была введена группа неоперированных животных (норма).

Сводные данные гистоморфологической структуры миокарда кроликов контрольной и опытных групп представлены в табл. 3

 

Таблица 3. Гистологическая характеристика миокарда кроликов контрольной и опытных групп после интрамиокардиальной аутотрансплантации

Признак	1-я группа (контроль)			2-я группа (трансплантация ММСККМ)			3-я группа (трансплантация ЯСККМ)
	Апикальный сегмент	Средний сегмент	Базальный сегмент	Апикальный сегмент	Средний сегмент	Базальный сегмент	Апикальный сегмент	Средний сегмент	Базальный сегмент
Аневризма	+	+	+		+		+	+	+
Поражение правого желудочка									+
Поражение межжелудочковой перегородки		+							+
Прогрессирующий кардиосклероз		+	+						+
Группы кардиомиоцитов, сохранившихся в рубце	+	+	+	+	+	+

 

Гистологическая характеристика миокарда кроликов контрольной группы

На гистологических препаратах миокарда апикального сегмента у всех животных определялась аневризма, составляющая 1/2-1/3 окружности левого желудочка и состоящая из плотной фиброзной ткани. Фиброзная ткань состояла из грубых коллагеновых волокон и содержала артерии с утолщенными стенками. Субэндокардиально располагались группы или прослойка кардиомиоцитов. В пограничной зоне располагались сосуды синусоидного типа.

На гистологических препаратах миокарда среднего сегмента у всех животных определялась аневризма передней и боковой стенок левого желудочка с переходом на межжелудочковую перегородку. Стенка аневризмы была истончена, представлена фиброзной тканью, тонкими прослойками или мелкими группами субэндокардиально расположенных кардиомиоцитов и сосудами разных типов. Имелись признаки прогрессирующего фиброза. В пограничной зоне определялись сосуды синусоидного типа.

На гистологических препаратах миокарда базального сегмента у всех животных определялась аневризма передней стенки левого желудочка. Стенка аневризмы была истончена, представлена фиброзной тканью. Под эндокардом тонкими прослойками и островками располагались кардиомиоциты. Имелись признаки прогрессирующего фиброза. Интима в артериях была резко утолщена, в пограничной зоне определялись сосуды синусоидного типа (рис. 7, 8).

 

Рис. 7. Гистотопограммы миокарда неоперированных животных животных контрольной и опытных групп через 1 год после операции

 

Рис. 8. Микрофотографии миокарда кроликов контрольной и опытных групп через 1 год после операции. Передняя стенка левого желудочка, средний сегмент: А - стенка аневризмы, стрелками обозначен сохранившийся субэндокардиальный слой кардиомиоцитов; В - стрелками обозначен интрамуральный рубец; C - стенка аневризмы, резкое истончение стенки левого желудочка; эндо - эндокард; эпи - эпикард. Ув. : x40, окраска по Маллори

 

Гистологическая характеристика миокарда кроликов второй группы (трансплантация культуры ММСК костного мозга)

На гистологических препаратах миокарда апикального сегмента у всех животных аневризма не обнаружена. В передней стенке левого желудочка определялся участок фиброзной ткани с выжившими мышечными волокнами, которые располагались в толще рубца. Имелось небольшое количество всех элементов интрамиокардиального кровеносного русла.

На гистологических препаратах миокарда среднего сегмента у всех животных на ограниченном участке передней стенки левого желудочка или на границе передней стенки левого и правого желудочков определялась небольшая аневризма. В остальных отделах левого желудочка имелись лишь субэндокардиальные прослойки соединительной ткани. В рубцах и в пограничной зоне определялось большое количество компонентов интрамиокардиального кровеносного русла.

На гистологических препаратах миокарда базального сегмента у всех животных аневризма не определялась. В передней стенке левого желудочка определялся небольшой межуточный фиброз с участками периваскулярного фиброза. В рубцах и пограничной зоне определялось большое количество компонентов интрамиокардиального кровеносного русла (см. рис. 7, 8).

Гистологическая характеристика миокарда кроликов третьей группы (трансплантация ЯСК костного мозга)

Гистологически в препаратах миокарда апикального сегмента у всех животных определялась прогрессирующая циркулярная аневризма с признаками расслоения, представленная фиброзной тканью. Мышечные клетки отсутствовали. В артериях выявляли грубый фиброз и гиалиноз.

В среднем сегменте у всех животных определялась прогрессирующая циркулярная аневризма с признаками расслоения, представленная фиброзной тканью. В толще аневризмы выявлялась прослойка жировой ткани и единичные островки мышечных клеток. В пограничной зоне определялись не только обычные компоненты гемоциркуляторного русла, но и сосуды синусоидного типа.

В базальном сегменте у всех животных определялась гигантская аневризма, захватывающая переднюю стенку левого и правого желудочка, 2/3 межжелудочковой перегородки, часть боковой и задней стенки левого желудочка. Это сопровождалось резко выраженной гипертрофией правого желудочка и межжелудочковой перегородки с признаками кардиосклероза. В фиброзной ткани и в пограничной зоне определялись сосуды разных типов (см. рис. 7, 8).

Результаты количественной оценки сосудов пограничной зоны после интрамиокардиальной аутотрансплантации представлены на рис. 9, 10.

 

Рис. 9. Микрофотография миокарда кроликов контрольной и опытных групп через 1 год после операции: А - контроль; В - трансплантация культуры ММСК костного мозга; С - трансплантация ЯСК костного мозга. Стрелками обозначены сосуды. Ув.: x400, окраска по Маллори

 

Рис. 10. Количество сосудов в пограничной зоне в миокарде кроликов контрольной и опытных групп через 1 год после операции

 

Как видно из представленных данных, общее количество сосудов в контрольной группе составило 9±2 в одном поле зрения. Во второй группе количество сосудов было почти в 2 раза больше, чем в контроле, и составляло 16±3 в одном поле зрения. В третьей группе также отмечалось значительно большее число сосудов по сравнению с контрольной группой, что соответствовало 14±3 в одном поле зрения.

Таким образом, интрамиокардиальная трансплантация культуры ММСК костного мозга и ЯСК костного мозга приводила к формированию принципиально иной морфологической структуры миокарда, чем в контрольной группе. После трансплантации культуры ММСК костного мозга наблюдалась картина мелкоочагового склероза с последующим восстановлением структуры миокарда. Кроме того, в исследуемых препаратах отмечалась повышенная, по сравнению с контролем, васкуляризация миокарда. Трансплантация ЯСК костного мозга сопровождалась формированием огромных фиброзных аневризм в сердцах подопытных животных, компенсаторной гипертрофией сохранившегося миокарда, межжелудочковой перегородки и правого желудочка. В то же время в исследуемых препаратах была отмечена высокая васкуляризация миокарда, значительно превышающая уровень васкуляризации в контроле.

Обсуждение результатов

Представленные в данной работе результаты показали, что трансплантация клеток костного мозга влияла на морфофункциональное состояние миокарда после инфаркта. После интрамиокардиальной трансплантации культуры ММСК костного мозга нами была отмечена нормализация показателей систолической функции сердца, по данным морфологического исследования - развитие мелкоочагового кардиосклероза.

Выявленные изменения, по-видимому, могут быть обусловлены либо паракринным действием трансплантированных клеток, либо их дифференцировкой в те или иные структуры миокарда. В I фазу инфаркта миокарда, которая характеризуется гибелью кардиомиоцитов, трансплантированная культура ММСК костного мозга, скорее всего, способна ингибировать апоптоз и оказывать цитопротективное действие. К. Azarnous et al. (2005) продемонстрировали способность скелетных миобластов после трансплантации в поврежденный миокард крыс вырабатывать цитокин HIF-1α (hypoxia-inducible factor 1alpha), который оказывает цитопротективное действие и ингибирует апоптоз [1]. S. Zhang et al. (2004) показали, что трансплантированные в поврежденный миокард клетки костного мозга способны выделять белки теплового шока (heat shock proteins -HSPs) – HSP32, HSP70, а также индуцировать синтез этих белков кардиомиоцитами [16]. Ингибирование апоптоза и цитопротекция, по-видимому, позволяют кардиомиоцитам и трансплантированным клеткам выжить в условиях ишемии.

Помимо того, обнаруженные особенности могут быть связаны с изменением степени выраженности воспалительной реакции за счет влияния на цитокиновый профиль. В ходе воспаления, развивающегося в ответ на ишемическое повреждение миокарда, участвуют 2 группы цитокинов: провоспалительные (IL-1α, -1β, -6, -8, TNF-α, -β и другие), секретируемые, главным образом, макрофагами и нейтрофилами и противовоспалительные (IL-4, -10, TGF-β и другие), секретируемые в основном лимфоцитами, моноцитами и макрофагами [17]. In vitro показано, что ММСК костного мозга наряду с провоспалительными цитокинами (IL-1α, -1β, -6, -7, -8, TNF-α, -β) продуцируют весь спектр противовоспалительных цитокинов (IL-4, 10, TGF-β), а также рецепторы для IL-1α, -1β, -1, -3, -4, -6, -7, -8, TNF-α, -β [10]. Кроме того, показано, что ММСК костного мозга секретируют monocyte chemoattractant protein (МCP)-1, regulated on activation normally T cell expressed and secreted (RANTES), macrophage inflammatory protein (МIP)-1b [18]. Скорее всего, такое изменение цитокинового профиля приводит к изменению клеточной популяции: увеличению количества макрофагов, лимфоцитов и моноцитов, которые в свою очередь секретируют преимущественно противовоспалительные цитокины. Возможно, данный механизм позволяет снизить степень выраженности воспалительной реакции и уменьшить зону повреждения.

Таким образом, выявленные нами изменения в морфофункциональном состоянии миокарда, скорее всего, обусловлены цитопротективным действием культуры ММСК костного мозга и уменьшением степени выраженности воспалительного процесса.

Данные функциональных и морфологических методов оценки состояния ишемизированного миокарда показали, что интрамиокардиальная трансплантация ЯСК костного мозга ухудшает сократительную функцию миокарда, расширяет зону повреждения и приводит к формированию выраженной фиброзной аневризмы. Такой эффект, вероятно, обусловлен способностью ЯСК костного мозга влиять на воспалительную реакцию как за счёт изменения количественного и качественного состава цитокинов в очаге повреждения, так и их непосредственного участия. ЯСК костного мозга представляют собой гетерогенную популяцию и содержат мезенхимальные стромальные клетки, гемопоэтические стволовые клетки, прогениторные эндотелиальные клетки, а также незрелые и зрелые клетки миелоидного и лимфоидного ряда. Среди ЯСК костного мозга содержится большое количество зрелых клеток крови. По-видимому, попадая в ишемизированную зону миокарда, ЯСК в большом количестве начинают секретировать протеолитические ферменты и цитокины (IL-1α, -1β, -6, -7, -8, TNF-α, -β, МCP-1, МIP-1α, -1β, RANTES), которые дополнительно привлекают в зону альтерации циркулирующие клетки крови, усиливая тем самым, воспалительную реакцию [19]. Ключевым моментом в репарации миокарда является баланс между деградацией внеклеточного матрикса (это необходимо для миграции клеток) и его образованием мигрировавшими в зону повреждения клетками. Высвобождаемые ЯСК костного мозга протеолитические ферменты лизируют межклеточные коллагеновые сшивки и активируют матриксные металлопротеиназы. Скорее всего, в результате каскада ферментативных реакций происходит деградация внеклеточного матрикса и расширение зоны инфаркта. Помимо протеолитических ферментов матриксные металлопротеиназы активируются такими цитокинами как IL-1β и TNF-α, β [20, 21]. G. Ertl и S. Frantz (2005) было показано, что у мышей с недостатком IL-1β дилатация левого желудочка и летальность были меньше, чем у животных с нормальным уровнем цитокина [22]. Кроме того, под действием протеолитических ферментов, продуцируемых трансплантированными ЯСК костного мозга, происходит массовая гибель кардиомиоцитов. Из некротизированных кардиомиоцитов в тканевой детрит попадает сердечный миозин, который, являясь главным аутоантигеном, способен запускать аутоиммунную реакцию через активацию Т-лимфоцитов. Активированные Т-лимфоциты усиливают повреждение кардиомиоцитов и влияют на ремоделирование внеклеточного матрикса [23, 24].

Таким образом, выявленные нами изменения в морфофункциональном состоянии миокарда после трансплантации ЯСК костного мозга, по-видимому, определены преобладанием воспалительного процесса.

Результаты нашего исследования показали, что интрамиокардиальная трансплантация культуры ММСК и ЯСК костного мозга приводила к повышению васкуляризации зоны повреждения. Мы полагаем, что ангиогенный эффект этих клеток реализуется за счёт секреции ангиогенных факторов и, возможно, дифференцировки трансплантированных клеток в компоненты сосудистой стенки.

Участие культуры ММСК костного мозга в ангиогенезе, по-видимому, связано со способностью этих клеток секретировать ангиогенные факторы, такие как VEGF, βFGF, HGF (hepatocyte growth factor), TGF-b, ангиопоэтин-1 [25, 26]. Y. Tang et al. (2005) показали, что трансплантация ММСК костного мозга в ишемизированный миокард сопровождалась более высоким уровнем VEGF и βFGF, чем эндогенный уровень VEGF и βFGF в контрольной группе [10]. По данным J. Yoon et al. (2005) вырабатываемые ММСК костного мозга ангиогенные факторы также способны мобилизовать прогениторные эндотелиальные клетки из костного мозга, стимулировать пролиферацию эндотелиоцитов сосудов миокарда и вызывать дифференцировку трансплантированных в миокард ММСК в эндотелиоциты, гладкие миоциты, перициты, фибробласты, которые затем становятся компонентами сосудистой стенки [27]. Y. Tang et al. (2005) установили, что трансплантация ММСК костного мозга в ишемизированный миокард приводит к секреции цитокина SDF-1 (stromal cell derived factor-1), который является хемоаттрактантом для предшественников эндотелиоцитов и гемопоэтических стволовых клеток [10]. Мигрировавшие из периферической крови в очаг повреждения предшественники эндотелиоцитов способны дифференцироваться в зрелые эндотелиоциты и участвовать в ангиогенезе [28-31]. По данным A. Kocher (2001) гемопоэтические стволовые клетки также обладают выраженным ангиогенным потенциалом [32]. Ещё один механизм участия ММСК костного мозга в неоангиогенезе, по-видимому, связан со способностью ММСК дифференцироваться в эндотелиоциты и другие структуры сосудистой стенки. Многие исследователи демонстрируют способность ММСК костного мозга после трансплантации в ишемизированный миокард дифференцироваться в эндотелиоциты и гладкие миоциты [10, 33-37].

Участие ЯСК костного мозга в ангиогенезе, скорее всего, обусловлено несколькими механизмами. Во-первых, мезенхимальные стромальные клетки, гемопоэтические стволовые клетки, прогениторные эндотелиальные клетки, а также незрелые клетки миелоидного и лимфоидного ряда секретируют многочисленные ангиогенные факторы (VEGF, βFGF, TGF-β, PDGF (platelet-derived growth factor), ангиопоэтин-1), которые стимулируют пролиферацию эндотелиоцитов сосудов поврежденного миокарда и прогениторных эндотелиальных клеток (составляющих часть трансплантированных ЯСК) [16, 26, 38]. Во-вторых, как и мезенхимальные стромальные клетки, ЯСК костного мозга обладают способностью секретировать SDF-1, который является хемоаттрактантом для предшественников эндотелиоцитов и гемопоэтических стволовых клеток. В-третьих, мезенхимальные стромальные клетки, по-видимому, способны дифференцироваться в эндотелиоциты и другие структуры сосудистой стенки [10, 36, 37].

Выводы

Таким образом, нами было показано, что интрамиокардиальная аутотрансплантация культуры ММСК костного мозга в условиях экспериментального инфаркта миокарда уменьшала зону ишемического повреждения, улучшала показатели систолической функции сердца, а также стимулировала ангиогенез. В то время как интрамиокардиальная аутотрансплантация ЯСК костного мозга сопровождалась увеличением зоны ишемического повреждения и ухудшением показателей систолической функции сердца, что сочеталось с активацией ангиогенеза.

Об авторах

В. В. Давыденко

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Матюков

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. В. Цупкина

Институт цитологии РАН

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Т. Д. Власов

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. В. Гриценко

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Кузнецов

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Х. К. Аминева

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Р. В. Деев

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Ялфимов

Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Г. П. Пинаев

Институт цитологии РАН

Email: redaktor@celltranspl.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы