Creating the equivalent of the lung parenchyma

Full Text

Актуальность исследований по замене тканей легкого обусловлена нерешённой проблемой их структурного и функционального дефицита, возникающего при ряде заболеваний, чаще всего сопровождающихся деструктивными процессами, а также при пороках развития легких [агенезии]. Возможность создания эквивалентов легочной ткани изучается с 70-х годов XX века группой Douglas W.H. [1-3]. Основная цель современных работ - изучение возможности выделения и культивирования клеток дыхательного эпителия не только на пластике, но и на различных подложках, таких, как гели на основе коллагена [Matrigel, Gelfoam] [4], создание трёхмерных структур на матрицах. Было показано, что альвеолоциты I и II типов, включенные в трехмерный гель, формировали подобные альвеолам структуры [4]. Однако, гелевые формы недостаточно прочны для манипуляций с ними. Поэтому для продолжения исследовательских работ существует необходимость в создании тканеинженерных механически прочных структур.

В недавнем номере Tissue Engineering опубликована работа ученых из Массачусетского Технологического Университета по созданию эквивалента паренхимы легкого на основе губчатой матрицы-подложки, состоящей из коллагена I типа, хондроитинсульфата и фетальных альвеолоцитов I и II типов. Цель исследования - демонстрация возможности использования данной матрицы для сохранения морфологии паренхимы легкого и формирования альвеолоподобных стуктур.

Культура альвеолоцитов была получена от крысиных эмбрионов на сроке гестации 16 и 19 дней, что соответствует 26-28 неделям беременности человека. Именно в этот период эмбриогенеза возникают первые дыхательные движения плода и начинается активное развитие легочной ткани на уровне альвеол. Матрица-носитель была изготовлена в виде губки путем сублимации в вакууме и стерилизована методиками, исключающими термическое воздействие [для профилактики денатурации коллагена]. Клетки наносили на матрицу из расчета 28 млн клеток на матрицу [8*2 мм] и культивировались в течение 72 часов.

В результате при гистологическом исследовании эквивалентов легочной ткани после 72 часов культивирования выявлено, что в различных частях конструкции, в основном - по периферии матрицы, определяются клеточные трубчатые структуры, напоминающие альвеолы. В культуре, выделенной из 19-дневных эмбрионов, клетки положительно окрашивались на цитокератины 18 и 19 - маркёры альвеолоцитов I и II типов соответственно. В образцах, содержащих культуру клеток от 16-дневных зародышей, большинство клеток подверглось апоптозу, преобладали фибробластоподобные клетки и единичные кубические клетки. Клетки 19-дневных эмбрионов были способны сокращать подложку на 30%, т.е. взаимодействовать с ней, как с внеклеточным матриксом. Авторы объясняют это свойство также наличием клеток, экспрессирующих актин гладких миоцитов, окружающих пневмоциты и формирующих для них опору в 30-структуре.

Таким образом, в результате исследования был выявлен оптимальный срок для получения культуры фетальных альвеолоцитов I и II типов. При их нанесении на пористую прочную матрицу, состоящую из коллагена и хондроитинсульфата с последующим культивированием как минимум 72 часа, клетки формируют схожие с альвеолами структуры, содержащие как альвеолоциты, так и поддерживающие элементы. Данное исследование демонстрирует пригодность комбинированной матрицы [коллаген + гликозаминогликаны] для создания гистотипического эквивалента легкого. Основной задачей будущих исследований станет васкуляризация такой тканеинженерной конструкции и возможность газообмена в ней. Результаты работы позволяют перейти к экспериментам in vitro и in vivo с человеческими клетками.

About the authors

A. V. Volkov

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files