ОЦЕНКА IN VITRO АКТИВНОСТИ РОСТОВЫХ ФАКТОРОВ И ХЕМОАТТРАКТАНТНЫХ МОЛЕКУЛ, ИНКОРПОРИРОВАННЫХ В ПОЛИМЕРНЫЕ МАТРИКСЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИГИДРОКСИБУТИРАТА/ ВАЛЕРАТА И ПОЛИКАПРОЛАКТОНА

Актуальность Для создания функционально активных биодеградируемых матриксов, способных задавать вектор клеточному отклику в организме, были изготовлены нетканые матриксы с ростовыми факторами и хемоаттрактантными молекулами. Цель Изучить в эксперименте с эндотелиальными клетками in vitro активность ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул, инкорпорированных в состав полимерных матриксов на основе полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона. Материалы и методы Нетканые матриксы из полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона (PHBV/PCL) с изолированным или сочетанным введением в структуру сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF, основного фактора роста фибробластов bFGF и хемоаттрактантной молекулы SDF-1a были изготовлены методом двухфазного электроспиннинга. С использованием культуры эндотелиальных клеток линии EA.hy 926 изучены адгезия, жизнеспособность и пролиферация клеток, культивируемых на поверхности матриксов, а также васкулогенез, секреторная активность и клеточный индекс клеток в ответ на диффузию в среду культивирования инкорпорированных в матриксы веществ. Результаты При анализе комплекса показателей доказана сохранность активности VEGF, bFGF и SDF-1a, инкорпорированных в состав матриксов PHBV/PCL, а также преимущество матриксов, содержащих комплекс ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул (GFmix), в плане сбалансированности своего воздействия на адгезию, пролиферацию, жизнеспособность эндотелиальных клеток и активацию васкулогенеза. Диффузия из матриксов комплекса GFmix в культуральную среду стимулировала секрецию эндотелиоцитамить IL-10, и VE-кадгерина, что демонстрирует противовоспалительную активность и хороший клеточный контакт. Низкий уровень секретируемого клетками EA.hy 926 VEGF-A в лунках с матриксами, содержащими VEGF и GFmix, мог отражать феномен обратной связи, когда синтез вещества тормозится на фоне его достаточного присутствия в окружающей среде. Заключение Ростовые факторы и хемоаттрактантные молекулы, вводимые в состав нетканых полимерных матриксов методом электроспиннинга, сохраняют свою биологическую активность. Сочетание VEGF, bFGF и SDF-1a в составе одного матрикса синхронизирует эффекты клеточного отклика в отличие от изолированного введения данных веществ в состав матриксов.

1. Palumbo V.D., Bruno A., Tomasello G., Damiano G., Lo Monte A.I. Bioengineered vascular scaffolds: the state of the art. Int J Artif Organs. 2014; 37(7): 503-12. doi: 10.5301/ ijao.5000343.

2. De Valence S., Tille J., Mugnai D., Mrowczynski W., Gurny R., Möller M. et al. Long term performance of polycaprolactone vascular grafts in a rat abdominal aorta replacement model. Biomaterials. 2012; 33(1): 38-47. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.024.

3. Talacua H., Smits A.I., Muylaert D.E., van Rijswijk J.W., Vink A., Verhaar M.C. et al. In Situ Tissue Engineering of Functional Small-Diameter Blood Vessels by Host Circulating Cells Only. Tissue Eng Part A. 2015; 21(19-20): 2583-94. doi: 10.1089/ten.TEA.2015.0066.

4. Yu J., Wang A., Tang Z., Henry J., Li-Ping Lee B., Zhu Y. et al. The effect of stromal cell-derived factor-1α/heparin coating of biodegradable vascular grafts on the recruitment of both endothelial and smooth muscle progenitor cells for accelerated regeneration. Biomaterials. 2012; 33(32): 8062-74. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.07.042.

5. Zheng W., Wang Z., Song L., Zhao Q., Zhang J., Li D. et al. Endothelialization and patency of RGD-functionalized vascular grafts in a rabbit carotid artery model. Biomaterials. 2012; 33(10): 2880-91. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.12.047.

6. Misteli H., Wolff T., Füglistaler P., Gianni-Barrera R., Gürke L., Heberer M., Banfi A. High-throughput flow cytometry purification of transduced progenitors expressing defined levels of vascular endothelial growth factor induces controlled angiogenesis in vivo. Stem Cells. 2010; 11(28): 611-619. doi: 10.1002/stem.291.

7. Yang X., Liaw L., Prudovsky I., Brooks P.C., Vary C., Oxburg L. Fibroblast growth factor signaling in the vasculature. Curr Atheroscler Rep. 2015; 17: 509. doi:10.1007/s11883-015-0509-6.

8. Ho T. K., Shiwen X., Abraham D., Tsui J., Baker D. Stromal-cell-derived factor-1 (SDF-1)/CXCL12 as potential target of therapeutic angiogenesis in critical leg ischaemia. Cardiology Research and Practice. 2012; 2012: 143209. doi: 10.1155/2012/143209.

9. Tran J., Magenau A., Rodriguez M., Rentero C., Royo T., Enrich C. et al. Activation of endothelial nitric oxide (eNOS) occurs through different membrane domains in endothelial cells. PLos ONE. 2016; 11(3): e0151556. doi: 10.1371/yournal. pone.0151556.

10. Di Lorenzo A., Lin M.I., Murata T., Landskroner-Eiger S., Schleicher M., Kothiya M. et al. eNOS-derived nitric oxide regulates endothelial barrier function through VE-cadherin and Rho GTPases. J. Cell Sci. 2014; 126: 5541-5552. doi: 10.1242/ jcs.153601.

11. Murakami M., Simons M. Fibroblast growth factor regulation of neovascularization. Current Opinion Hematol. 2008; 15: 215-220. doi: 10.1097/MOH.0b013e3282f97d98.

12. Esser J.S., Rahner S., Deckler M., Bode C., Patterson C., Moser M. Fibroblast growth factor signaling pathway in endothelian cells is activated by BMPER to promote angiogenesis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2015; 35: 358-367. doi: 10.1161/ATVBAHA.114.304345.

13. Амчиславский Е.И., Соколов Д.И., Сельков С.А., Фрейдлин И.С. Пролиферативная активность эндотелиальных клеток человека линии Ea. hy 926 и ее модуляция. Цитология. 2005; 47 (5): 389-399.

14. Амчиславский Е.И., Соколов Д.И., Сельков С.А., Фрейдлин И.С. Модификация метода образования капилляроподобных структур эндотелиальными клетками человека линии Ea. hy 926. Медицинская иммунология. 2006; 8(2-3): 414.

15. Liu F., Li G., Deng L., Kuang B., Li X. The roles of FGF10 in vasculogenesis and angiogenesis. Biomedical Research. 2017; 28(3): 1329-1332.

16. Sokolov D.I., Lvova T.Yu., Okorokova L.S., Belyakova K.L., Sheveleva A.R., Stepanova O.I. et al. Effect of cytokines on the formation tube-like structures by endothelial cells in the precence of trophoblast cells. Cell Nechnologies in Biologi and Medicine. 2017; 1: 148-158. doi: 10.1007/s10517-017-3756-4.

17. Zheng H., Fu G., Dai T., Huang H. Migration of endothelial progenitor cells mediated by stromal cell-derived factor-1alpha/CXCR4 via PI3K/Akt/eNOS signal transduction pathway. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2007; 50(3): 274–280. doi: 10.1097/FJC.0b013e318093ec8f.

18. Neuhaus T., Stier S., Totzke G., Gruenewald E., Fronhoffs S., Sachinidis A., Vetter H., Ko Y.D. Stromal cell-derived factor 1alpha (SDF-1alpha) induces gene-expression of early growth response-1 (Egr-1) and VEGF in human arterial endothelial cells and enhances VEGF induced cell proliferation. Cell Prolif. 2003; 36 (2): 75–86.

19. Бывальцев В.А., Степанов И.А., Белых Е.Г., Яруллина А.И. Молекулярные аспекты ангиогенеза в глиобластомах головного мозга. Вопросы онкологии. 2017; 63 (1): 19-27.

20. Helmlinger J.M., Li Z., Lathia J.D. Hypoxia inducible factors in cancer stem cells. Br J Cancer. 2010; 102: 789-795. doi: 10.1038/sj.bjc.6605551

21. Boulanger C.M. Endothelium. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2016; 36: e26-e31. doi: 10.1161/ATVBAHA.116.306940

22. Ngu H., Feng Y., Lu L., Oswald S.J., Longmore G.D., Yin F.C. Effect of focal adhesion proteins on endothelial cell adhesion, motility and orientation response to cyclic strain. Ann Biomed Eng. 2010; 38(1): 208–222. doi: 10.1007/s10439-009-9826-7

23. Bazzoni G., Dejana E. Endothelial cell-to-cell junction: molecular organization and role in vascular homeostasis. Physiol Rev. 2004; 84(3): 869-901. doi: 10.1152/physrev.00035.2003.