Fotobiomodulyatsiya metabolizma kletok v 3D-sistemakh

Abstract

Full Text

В настоящее время применение различных скаффол-дов с иммобилизованными в них клетками для получения тканеинженерных продуктов и трансплантации является одним из наиболее распространенных подходов в регенеративной медицине. Однако данный метод имеет ограничения в связи с гибелью клеток внутри конструкций из-за недостатка кислорода, питательных веществ, отсутствия васкуляризации. Одним из многообещающих подходов для устранения этих проблем является фотобиомодуляция (ФБМ). Данный метод основан на низкоинтенсивном облучении клеток, во многих случаях активирующем их пролиферацию, метаболизм и дифференцировку. Основной мишенью красного и ближнего инфракрасного света является дыхательная цепь митохондрий, однако до сих пор не изучены процессы запуска того или иного ответа клетки на ФБМ. Целью работы стал анализ влияния ФБМ в красном и инфракрасном диапазонах на физиологическую активность клеток в 2D и 3D культурах. Для выяснения эффектов ФБМ в различных условиях были использованы 2 типа клеток человека с различным метаболизмом - первичная культура мультипотентных мезенхимных стромальных клеток и линия клеток нейро-бластомы SK-N-BE(2), применяли облучение в красном (633 нм) и ближнем инфракрасном (840 нм) диапазонах. В 2D культурах ФБМ активировала дыхательную цепь, что выражалось в обращении ингибирующего действия роте-нона. Трёхмерные условия культивирования были созданы при помощи инкапсуляции клеток в модифицированный фибриновый гидрогель. Было подтверждено, что при помещении в 3D систему жизнеспособность и пролиферация клеток снижалась в среднем на 20%. ФБМ, особенно свет инфракрасного диапазона, в 3D-системе возвращала жизнеспособность клеток к контрольным значениям в 2D культурах, повышая активность митохондрий на 10-15%. Таким образом, было показано, что ФБМ красным и инфракрасным облучением увеличивает метаболическую активность за счет активации дыхательной цепи митохондрий, стимулирует пролиферацию и выживаемость клеток. Инфракрасное облучение имеет более выраженные эффекты в трехмерных системах. За счет своего удобства и эффективности данный подход может найти широкое применение в тканевой инженерии, в частности, для прекондиционирования клеток в скаф-фолдах перед трансплантацией.