младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
кандидат биологических наук научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Senior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
доктор медицинских наук заведующий отделом экспериментальной медицины федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Российская Федерация
PhD, Head of the Department of Experimental Medicine, Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”, Kemerovo, Russian Federation
Основные положения
Цель. Анализ электронно-микроскопических признаков нормальных и дисфункциональных эндотелиальных клеток на примере нисходящей части аорты крысы (характеризующейся ламинарным потоком крови).
Материалы и методы. Исследование проведено на 5 самцах крыс Wistar (возраст ~6 мес., масса тела ~500 г). Фрагменты нисходящей части аорты фиксировали в 2,5% глутаровом альдегиде и постфиксировали в 1% солевом растворе тетраоксида осмия с 1,5% ферроцианидом калия, инкубировали с 1% тиокарбогидразидом, окрашивали в 2% водном растворе тетраоксида осмия, контрастировали в 1% фосфорно-вольфрамовой кислоте, окрашивали 2% триацетатом гадолиния, обезвоживали в этаноле возрастающей концентрации, изопропаноле и ацетоне и пропитывали в смеси ацетона и эпоксидной смолы, а затем в чистой эпоксидной смоле Araldite 502 с ее последующей полимеризацией. После шлифовки и полировки образцы аорт были контрастированы цитратом свинца, напылены углеродом и визуализированы посредством сканирующей электронной микроскопии в обратно-рассеянных электронах.
Результаты. Электронно-микроскопический анализ позволил выделить три основных морфотипа нормальных эндотелиальных клеток: 1) вытянутая вдоль направления потока крови форма и продолговатое ядро; 2) полукруглая форма и овальное, круглое, бобовидное или полиморфное ядро с менее выраженной, но ясно видимой ориентацией вдоль направления потока крови; 3) крупное ядро и еще менее выраженная, но видимая ориентация вдоль направления потока крови. Базальная мембрана нормальных эндотелиальных клеток часто содержала различные дефекты. Дисфункциональные эндотелиальные клетки также имели несколько морфотипов, которые характеризовались сочетанием следующих признаков: приобретение шаровидной формы и потеря ориентации клетки вдоль направления потока крови, вакуолизация цитоплазмы, нарушение целостности плазматической мембраны, снижение контрастности между ядром и цитоплазмой и частичное открепление эндотелиальной клетки от базальной мембраны. При этом в дисфункциональных эндотелиальных клетках зачастую не наблюдалось выраженного изменения структуры органелл или прилегающей к ним базальной мембраны.
Заключение. Сохранение ориентации эндотелиальных клеток вдоль направления потока крови свидетельствует об их нормальном фенотипе при отсутствии иных признаков дисфункциональных эндотелиальных клеток (вакуолизации цитоплазмы, нарушения целостности плазматической мембраны, снижения контрастности между ядром и цитоплазмой и частичного открепления эндотелиальной клетки от базальной мембраны).
Highlights
Aim. To analyze the electron microscopic features of normal and dysfunctional endothelium using the descending aorta of rats (characterized by laminar blood flow).
Methods. The study was conducted on 5 male Wistar rats (age ≈ 6 months, body weight ≈ 500 g). The extracted aortas were chemically fixed in 2.5% glutaraldehyde, post-fixed in 1% osmium tetroxide solution with 1.5% potassium ferrocyanide, incubated with 1% thiocarbohydrazide, stained in 2% aqueous osmium tetroxide solution, contrasted in 1% phosphotungstic acid, stained with 2% gadolinium triacetate, dehydrated in ascending concentrations of ethanol, isopropanol, and acetone, embedded in a mixture of acetone and epoxy resin, and then in pure Araldite 502 epoxy resin, followed by its polymerization. After grinding and polishing, the aorta samples were contrasted with lead citrate, coated with carbon, and visualized using backscattered scanning electron microscopy.
Results. Electron microscopic analysis identified three main morphotypes of normal endothelial cells: 1) elongated shape along the direction of blood flow and an elongated nucleus; semicircular shape with an oval, round, kidney-shaped, or polymorphic nucleus with a less pronounced but clearly visible orientation along the direction of blood flow; 3) large nucleus with an even less pronounced but visible orientation along the direction of blood flow. The basement membrane of normal endothelial cells often contained various defects. Dysfunctional endothelium also exhibited several morphotypes, characterized by different combinations of the following features: spherical shape and loss of cell orientation along the direction of blood flow, presence of large vacuoles within the cell, cytoplasmic vacuolization, disruption of plasma membrane integrity, reduced contrast between the nucleus and cytoplasm, and partial detachment of the endothelial cell from the basement membrane. However, pronounced changes in the structure of organelles or the adjacent basement membrane were often not observed in dysfunctional endothelial cells.
Conclusion. The preservation of orientation along the direction of blood flow indicates a normal phenotype of endothelial cells in the absence of other signs of dysfunctional endothelium (vacuoles within the cytoplasm, cytoplasmic vacuolization, disruption of plasma membrane integrity, reduced contrast between the nucleus and cytoplasm, and partial detachment of the endothelial cell from the basement membrane).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.