Основные положения

• Эндотелиальные клетки легочной артерии – это дефицитный модельный объект. Нашей задачей было отработать методику выделения клеток с катетера Сван–Ганца, описанную в литературе. Однако по этой методике клеток получено не было. Мы разработали альтернативную методику выделения клеток из крови, полученной из просвета легочной артерии при проведении катетеризаций правых отделов сердца, и продемонстрировали пригодность этой методики для рутинного получения культур эндотелиальных клеток от пациентов с легочной артериальной гипертензией.

Резюме

Цель. Получение культур эндотелиальных клеток легочной артерии в качестве модельного объекта для изучения легочной аортальной гипертензии и других заболеваний малого круга кровообращения. Эндотелий обеспечивает целостность сосудистой стенки, а нарушения эндотелиальной функции играют важную роль в развитии различных патологических процессов. Получение культур эндотелиальных клеток из фрагментов различных сосудов человека – это достаточно хорошо отработанный и широко используемый метод. Однако он имеет ограничения, которые касаются доступности биологического материала определенных групп пациентов. Так, при изучении патогенеза легочной гипертензии фрагменты легочной артерии практически недоступны исследователю, так как оперативное вмешательство для данной патологии не является рутинным методом лечения.

Материалы и методы. Получение клеток с баллона катетера Сван–Ганца было проведено в соответствии с описаниями в литературе, дополнительно были опробованы альтернативные диссациаторы ткани (коллагеназа 2 типа, трипсин) и разные адгезионные среды (фибронектин, полилизин, матригель, гиалуроновая кислота, желатин). Выделение клеток из крови из просвета легочной артерии и из периферической (кубитальной) вены проводили, разделяя кровь на фракции и отмывая интересующие клетки по протоколам, описанным в литературе.

Результаты. В данной работе опробовали получение эндотелиальных клеток легочной артерии пациентов с легочной артериальной гипертензией методом снятия клеток с баллона катетера Сван–Ганца при катетеризация правых отделов сердца. Метод снятия с катетера показал свою непригодность для использования в рутинной лабораторной практике. В качестве альтернативы мы разработали метод получения эндотелиальных клеток из крови, отобранной из просвета легочной артерии при проведении катетеризации.

Заключение. Выделение эндотелиальных клеток из крови, забранной из просвета легочной артерии во время катетеризации правых отделов сердца, показало пригодность данного способа для рутинного получения культур эндотелиальных клеток от пациентов с ЛАГ.

1. Humbert, M., Sitbon, O., Guignabert, C., Savale, L., Boucly, A., Gallant-Dewavrin, M., McLaughlin, V., Hoeper, M. M., & Weatherald, J. (2023). Treatment of pulmonary arterial hypertension: Recent progress and a look to the future. The Lancet. Respiratory Medicine, 11(9), 804–819. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(23)00264-3

2. Ruopp, N. F., & Cockrill, B. A. (2022). Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA, 327(14), 1379–1391. https://doi.org/10.1001/jama.2022.4402

3. Evans, C. E., Cober, N. D., Dai, Z., Stewart, D. J., & Zhao, Y.-Y. (2021). Endothelial cells in the pathogenesis of pulmonary arterial hypertension. The European Respiratory Journal, 58(3), 2003957. https://doi.org/10.1183/13993003.03957-2020

4. Awad, K. S., Wang, S., Dougherty, E. J., Keshavarz, A., Demirkale, C. Y., Yu, Z. X., Miller, L., Elinoff, J. M., & Danner, R. L. (2024). BMPR2 Loss Activates AKT by Disrupting DLL4/NOTCH1 and PPARγ Signaling in Pulmonary Arterial Hypertension. International Journal of Molecular Sciences, 25(10), 5403. https://doi.org/10.3390/ijms25105403

5. Schupp, J. C., Adams, T. S., Cosme, C., Raredon, M. S. B., Yuan, Y., Omote, N., Poli, S., Chioccioli, M., Rose, K.-A., Manning, E. P., Sauler, M., DeIuliis, G., Ahangari, F., Neumark, N., Habermann, A. C., Gutierrez, A. J., Bui, L. T., Lafyatis, R., Pierce, R. W., … Kaminski, N. (2021). Integrated Single-Cell Atlas of Endothelial Cells of the Human Lung. Circulation, 144(4), 286–302. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.052318

6. Singh, N., Eickhoff, C., Garcia-Agundez, A., Bertone, P., Paudel, S. S., Tambe, D. T., Litzky, L. A., Cox-Flaherty, K., Klinger, J. R., Monaghan, S. F., Mullin, C. J., Pereira, M., Walsh, T., Whittenhall, M., Stevens, T., Harrington, E. O., & Ventetuolo, C. E. (2023). Transcriptional profiles of pulmonary artery endothelial cells in pulmonary hypertension. Scientific Reports, 13(1), 22534. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48077-6

7. Zhou, Y., Tabib, T., Huang, M., Yuan, K., Kim, Y., Morse, C., Sembrat, J., Valenzi, E., & Lafyatis, R. (2024). Molecular Changes Implicate Angiogenesis and Arterial Remodeling in Systemic Sclerosis-Associated and Idiopathic Pulmonary Hypertension. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 44(8), e210–e225. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.123.320005

8. Cober, N. D., VandenBroek, M. M., Ormiston, M. L., & Stewart, D. J. (2022). Evolving Concepts in Endothelial Pathobiology of Pulmonary Arterial Hypertension. Hypertension (Dallas, Tex.: 1979), 79(8), 1580–1590. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.122.18261

9. Guignabert, C., & Dorfmuller, P. (2013). Pathology and pathobiology of pulmonary hypertension. Seminars in Respiratory and Critical Care Medicine, 34(5), 551–559. https://doi.org/10.1055/s-0033-1356496

10. Piper, B., Bogamuwa, S., Hossain, T., Farkas, D., Rosas, L., Green, A. C., Newcomb, G., Sun, N., Ovando-Ricardez, J. A., Horowitz, J. C., Bhagwani, A. R., Yang, H., Kudryashova, T. V., Rojas, M., Mora, A. L., Yan, P., Mallampalli, R. K., Goncharova, E. A., Eckmann, D. M., & Farkas, L. (2024). RAB7 deficiency impairs pulmonary artery endothelial function and promotes pulmonary hypertension. The Journal of Clinical Investigation, 134(3), e169441. https://doi.org/10.1172/JCI169441

11. Yu, Q., & Chan, S. Y. (2017). Mitochondrial and Metabolic Drivers of Pulmonary Vascular Endothelial Dysfunction in Pulmonary Hypertension. Advances in Experimental Medicine and Biology, 967, 373–383. https://doi.org/10.1007/978-3-319-63245-2_24

12. Townsley, M. I. (2012). Structure and composition of pulmonary arteries, capillaries, and veins. Comprehensive Physiology, 2(1), 675–709. https://doi.org/10.1002/cphy.c100081

13. Duong, H. T., Comhair, S. A., Aldred, M. A., Mavrakis, L., Savasky, B. M., Erzurum, S. C., & Asosingh, K. (2011). Pulmonary artery endothelium resident endothelial colony-forming cells in pulmonary arterial hypertension. Pulmonary Circulation, 1(4), 475–486. https://doi.org/10.4103/2045-8932.93547

14. King, J., Hamil, T., Creighton, J., Wu, S., Bhat, P., McDonald, F., & Stevens, T. (2004). Structural and functional characteristics of lung macro- and microvascular endothelial cell phenotypes. Microvascular Research, 67(2), 139–151. https://doi.org/10.1016/j.mvr.2003.11.006

15. Passineau, M. J., Gallo, P. H., Williams, G., Perez, R., & Benza, R. L. (2019). Harvest of Endothelial Cells from the Balloon Tips of Swan-Ganz Catheters after Right Heart Catheterization. Journal of Visualized Experiments, 143, 58353. https://doi.org/10.3791/58353

16. Ventetuolo, C. E., Aliotta, J. M., Braza, J., Chichger, H., Dooner, M., McGuirl, D., Mullin, C. J., Newton, J., Pereira, M., Princiotto, A., Quesenberry, P. J., Walsh, T., Whittenhall, M., Klinger, J. R., & Harrington, E. O. (2020). Culture of pulmonary artery endothelial cells from pulmonary artery catheter balloon tips: Considerations for use in pulmonary vascular disease. The European Respiratory Journal, 55(3), 1901313. https://doi.org/10.1183/13993003.01313-2019

17. Jaffe, E. A., Nachman, R. L., Becker, C. G., & Minick, C. R. (1973). Culture of human endothelial cells derived from umbilical veins. Identification by morphologic and immunologic criteria. The Journal of Clinical Investigation, 52(11), 2745–2756. https://doi.org/10.1172/JCI107470

18. Bashore, T. M., Balter, S., Barac, A., Byrne, J. G., Cavendish, J. J., Chambers, C. E., Hermiller, J. B., Kinlay, S., Landzberg, J. S., Laskey, W. K., McKay, C. R., Miller, J. M., Moliterno, D. J., Moore, J. W. M., Oliver-McNeil, S. M., Popma, J. J., & Tommaso, C. L. (2012). 2012 American College of Cardiology Foundation/Society for Cardiovascular Angiography and Interventions Expert Consensus Document on Cardiac Catheterization Laboratory Standards Update. Journal of the American College of Cardiology, 59(24), 2221–2305. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2012.02.010

19. Hoeper, M. M., Bogaard, H. J., Condliffe, R., Frantz, R., Khanna, D., Kurzyna, M., Langleben, D., Manes, A., Satoh, T., Torres, F., Wilkins, M. R., & Badesch, D. B. (2013). Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. Journal of the American College of Cardiology, 62(25 Suppl), D42-50. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2013.10.032

20. Maron, B. A. (2023). Revised Definition of Pulmonary Hypertension and Approach to Management: A Clinical Primer. Journal of the American Heart Association, 12(8), e029024. https://doi.org/10.1161/JAHA.122.029024

21. Sharma, D., Shah, R. J., Sreenivasan, J., Kafle, P., Gupta, R., Levine, A., Lanier, G. M., & Aronow, W. S. (2022). The role of serial right heart catheterization in risk stratification and management of pulmonary arterial hypertension. Expert Review of Cardiovascular Therapy, 20(7), 543–547. https://doi.org/10.1080/14779072.2022.2092095

22. Vonk Noordegraaf, A., Chin, K. M., Haddad, F., Hassoun, P. M., Hemnes, A. R., Hopkins, S. R., Kawut, S. M., Langleben, D., Lumens, J., & Naeije, R. (2019). Pathophysiology of the right ventricle and of the pulmonary circulation in pulmonary hypertension: An update. The European Respiratory Journal, 53(1), 1801900. https://doi.org/10.1183/13993003.01900-2018

23. Kutikhin, A. G., Tupikin, A. E., Matveeva, V. G., Shishkova, D. K., Antonova, L. V., Kabilov, M. R., & Velikanova, E. A. (2020). Human Peripheral Blood-Derived Endothelial Colony-Forming Cells Are Highly Similar to Mature Vascular Endothelial Cells yet Demonstrate a Transitional Transcriptomic Signature. Cells, 9(4), 876. https://doi.org/10.3390/cells9040876

24. Matveeva, V., Khanova, M., Sardin, E., Antonova, L., & Barbarash, O. (2018). Endovascular Interventions Permit Isolation of Endothelial Colony-Forming Cells from Peripheral Blood. International Journal of Molecular Sciences, 19(11), 3453. https://doi.org/10.3390/ijms19113453