Model' «funktsional'nogo serdtsa» na osnove eksplantatsionnoy 3D kul'tury miokarda

Abstract

Full Text

Восстановление сократительной функции миокарда при заболеваниях сердца является одной из ключевых задач терапии сердечно-сосудистых заболеваний. Как для тестирования биомедицинских и фармакологических препаратов, так и для разработки современных методов лечения с применением клеточных технологий нужны новые модели, в которых не только сохраняется цитоархитектоника миокарда, но и длительно поддерживается сократительная активность. Целью нашего исследования стало получение модели функционального миокарда в 3D культуре. Эксплантаты сердец плодов мыши 11,5-14,5 сут. развития культивировали 7-10 сут. в стандартных 2D условиях (37°С; 5% СО2). Последующее 3D культивирование осуществляли в системе «висячая капля» в стандартных условиях (37°С; 5% СО2). Через 1-3 мес. 3D культивирования к эксплантатам добавляли маркированную прижизненным флуоресцентным красителем DiI (In vitrogen, США) суспензию миобластов человека. Цейтра-ферную фоторегистрацию осуществляли на приборе Cell-IQ (ChipManTechnologies, Финляндия) с помощью программного обеспечения Cell-IQImagen. Ультраструктурный анализ был проведен с применением просвечивающей электронной микроскопии. При культивировании эксплантатов в 2D условиях наблюдали неритмичные сокращения отдельных групп клеток, сократительная активность которых пропадала в первые 5-10 сут. Из эксплантатов на поверхность культурального пластика выселялись популяции разных типов клеток: кардиомиоциты, фибробластоподобные, а также гемопоэтические клетки. В результате, нарушалась нативная цитоархитектоника миокарда, целостность которой сохраня ет и поддерживает его функциональную активность. В неадгезивных 3D условиях ритмичные сокращения эксплантатов не угасали в течение полугода, то есть длительно сохранялось функциональное состояние ткани. При объединении в одном эксплантате двух водителей ритма аритмия исчезала уже через 7 сут. 3D культивирования. Добавление ксеногенных миобластов не повлияло на сократительную активность полученных 3D культур эксплантатов миокарда. Добавленные миобласты сохранялись в поверхностной области сокращающихся эксплантатов до 3 мес. В клетках поверхностной области таких эксплантатов с ксеногенным миобластами присутствовали многочисленные секреторные гранулы, межклеточные контакты и пучки микрофиламентов, характерные для предшественников кардиомиоцитов. Полученная и исследованная модель на основе экспланта-ционной 3D культуры миокарда позволяет длительно сохранить как цитоархитектонику ткани, так и ее функциональную активность, что открывает новые возможности комплексного изучения препаратов, влияющих на ритм сокращений, а также позволяет исследовать возможность восстановления ткани миокарда с помощью клеточных технологий. Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект № 17-75-30066).