rmtОбщая реаниматологияGeneral Reanimatology1813-97792411-7110FSBI "SRIGR" RAMS10.15360/1813-9779-2020-6-54-64rmt-1986Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESИнтрамиокардиальное введение плазмиды, кодирующей фактор роста тромбоцитов, способствует увеличению эпикардопосредованной васкуляризации постинфарктного сердца (экспериментальное исследование)Intramyocardial Injection of Plasmid Encoding Platelet Growth Factor Increases Epicardial-Mediated Post Infarction Myocardial Vascularization (Experimental Study)ДергилевК. В.DergilevK. V.

Константин Владимирович Дергилев

121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а

Konstantin V. Dergilev

15a 3rd Cherepkovskaya Str., 121552 Moscow

doctorkote@gmail.comЦоколаеваЗ. И.TsokolaevaZ. I.

Зоя Ивановна Цоколаева

121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а; 107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Zoya I. Tsokolaeva

15a 3rd Cherepkovskaya Str., 121552 Moscow; 25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

tsokolaevazoya@mail.ruБелоглазоваИ. Б.BeloglazovaI. B.

121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а

Irina B. Beloglazova

15a 3rd Cherepkovskaya Str., 121552 Moscow

ТрактуевД. О.TraktuevD. O.

107031, Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2

Dmitry O. Traktuev

25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow

ГореловаА. В.GorelovaA. V.

Флорида 32610, Гейнсвилл, M421, 1600 SW Арчер рд.; Манчестер, Оксфорд-Роуд, M13 9PL

Alina V. Gorelova

1600 SW Archer Rd, M421 Gainesville, FL 32610; M13 9PL Oxford Road, Manchester

ЗубкоА. В.ZubkoА. V.

121552, Москва, Рублевское шоссе, д. 135

Alexander V. Zubko

135 Rublevskoe highway, 121552 Moscow

КульбицкийБ. Н.KulbitskyB. N.

129336, Москва, ул. Стартовая, д. 4

Boris N. Kulbitsky

4 Startovaya Str., 129336 Moscow

ПарфеноваЕ. В.ParfenovaЕ. V.

121552, Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а

Elena V. Parfenova

15a 3rd Cherepkovskaya Str., 121552 Moscow

Институт экспериментальной кардиологиимНационального медицинского исследовательского центра кардиологии Минздрава РоссииРоссияInstitute for Experimental Cardiology, National Medical Research Center for Cardiology, Ministry of Health of RussiaRussian FederationИнститут экспериментальной кардиологии Национального медицинского исследовательского центра кардиологии Минздрава России; НИИ общей реаниматологии им. В.А. Неговского ФНКЦ РРРоссияInstitute for Experimental Cardiology, National Medical Research Center for Cardiology, Ministry of Health of Russia; V.A. Negovsky Research Institute of General Reanimatology, Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and RehabilitologyRussian FederationНИИ общей реаниматологии им. В.А. Неговского ФНКЦ РРРоссияV.A. Negovsky Research Institute of General Reanimatology, Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and RehabilitologyRussian FederationЦентр регенеративной медицины, Медицинское отделение, Медицинский колледж, Университет Флориды; Университет Манчестера, Факультет Биологии, Медицины и ЗдоровьяСоединённые Штаты АмерикиCenter for Regenerative Medicine, Department of Medicine, College of Medicine, University of Florida; Manchester University, Faculty of Biology, Medicine and HealthUnited StatesНациональный медицинский научно-исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева Минздрава РоссииРоссияCenter for Cardiovascular Surgery, Ministry of Health of RussiaRussian FederationГоспиталь для ветеранов войн № 3, Департамент здравоохранения г. МосквыРоссияNo. 3 Hospital for War Veterans, Moscow Department of HealthRussian Federation2020301220201665464Copyright © Дергилев К.В., Цоколаева З.И., Белоглазова И.Б., Трактуев Д.О., Горелова А.В., Зубко А.В., Кульбицкий Б.Н., Парфенова Е.В., 20202020Дергилев К.В., Цоколаева З.И., Белоглазова И.Б., Трактуев Д.О., Горелова А.В., Зубко А.В., Кульбицкий Б.Н., Парфенова Е.В.Dergilev K.V., Tsokolaeva Z.I., Beloglazova I.B., Traktuev D.O., Gorelova A.V., Zubko А.V., Kulbitsky B.N., Parfenova Е.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.reanimatology.com/rmt/article/view/1986

Прогрессирующие темпы распространения заболеваний ишемической природы и ограниченность средств для лечения стимулирует рост интереса к изучению механизмов васкуляризации и поиску новых подходов, направленных на ее стимуляцию. Одним из таких подходов является генная терапия, направленная на активацию эпикарда, что обеспечивает образование васкулогенных клеток-предшественниц и секреторную поддержку «сборки» сосудов de novo.

Цель — изучить возможность активации клеток эпикарда и постинфарктной васкуляризации сердца путем введение генетической конструкции, кодирующей PDGFBB.

Материал и методы

Материал и методы. В работе использована модель экспериментального инфаркта миокарда у крысы с последующим интрамиокардиальным введением физиологического раствора, контрольной плазмиды и плазмиды, кодирующей PDGFBB. Исследование влияния PDGF на активность клеток эпикарда выполнено на модели ex vivo, а также клеточной культуре мезотелия in vitro.

Результаты

Результаты. Постинфарктное введение плазмиды, кодирующей PDGFBB, способствует увеличению плотности сосудистой сети в периинфарктной области, а также миграции перицитов в зону повреждения. PDGFBB способствует активации пула клеток эпикарда, повышению экспрессии в них маркеров гладкомышечных клеток (показано на модели ex vivo) и появлению признаков активации эпителиально-мезенхимального перехода (in vitro).

Заключение

Заключение. Внутримиокардиальное введение генетической конструкции, кодирующей PDGF, после экспериментального инфаркта стимулировало васкуляризацию периинфарктной зоны, что могло быть отчасти обусловлено активацией эпикардиального пула клеток.

Increasing incidence of ischemic diseases and limited resources for their treatment stimulate increased interest in studying the mechanisms of vascularization and finding new approaches for its promotion. One of these approaches is gene therapy aimed at activating the epicardium to produce the vascular precursor cells and microenvironment for the «assembly» of de novo vessels.

The aim is to investigate the possibility of activating epicardial cells and post infarction cardiac vascularization by injecting a genetic construct encoding PDGFBB.

Material and methods

Material and methods. A model of experimental myocardial infarction in a rat with subsequent intramyocardial injection of normal saline solution, control plasmid and plasmid encoding PDGFBB was used. The study of PDGFBB effect on epicardial cell activity was performed on the ex vivo model, as well as in vitro mesothelial cell culture.

Results

Results. Post infarction injection of plasmid encoding PDGFBB increases the density of the vascular network in the peri-infarct area as well as migration of pericytes to the injured zone. PDGFBB promotes activation of epicardial cell pool and expression of smooth muscle cell markers in them (shown on the ex vivo model), as well as stimulates activation of epithelial-mesenchymal transition (in vitro).

Conclusion

Conclusion. Intramyocardial injection of a genetic construct encoding PDGFBB after an experimental myocardial infarction stimulated vascularization of the peri-infarction zone, which may have been partially due to the activation of the epicardial cell pool.

инфаркт миокардаклетки эпикардафактор роста тромбоцитовваскуляризациярепарация сердцаmyocardial infarctionepicardial cellsplatelet growth factorvascularizationheart repairРабота выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 18-015-00438 и гранта РНФ 17-15-01368 (модель активации эпикарда ex vivo)The study was supported financially by Russian Foundation for Basic Research grant No.18-015-00438 and Russian Science Foundation grant No.17-15-01368 (epicardial activation model ex vivo)ReferencesHeusch G. Myocardial ischaemia-reperfusion injury and cardioprotection in perspective. Nat Rev Cardiol. 2020; 3. DOI: 10.1038/s41569-020-0403-y.Heusch G. Myocardial ischaemia-reperfusion injury and cardioprotection in perspective. Nat Rev Cardiol. 2020; 3. DOI: 10.1038/s41569-020-0403-y.Adams R., Alitalo K. Molecular regulation of angiogenesis and lym-phangiogenesis/ Nat Rev Mol Cell Biol. 2007; 8 (6): 464-478. DOI: 10.1038/nrm2183.Adams R., Alitalo K. Molecular regulation of angiogenesis and lym-phangiogenesis/ Nat Rev Mol Cell Biol. 2007; 8 (6): 464-478. DOI: 10.1038/nrm2183.Bergers G., Song S. The role of pericytes in blood-vessel formation and maintenance. Neuro Oncol. 2005; 7 (4): 452-464. DOI: 10.1215/S1152851705000232.Bergers G., Song S. The role of pericytes in blood-vessel formation and maintenance. Neuro Oncol. 2005; 7 (4): 452-464. DOI: 10.1215/S1152851705000232.Ross R., Glomset J., Kariya B., Harker L.A. Platelet-dependent serum factor that stimulates the proliferation of arterial smooth muscle cells in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A. 1974; 71 (4): 1207-1210. DOI: 10.1073/pnas.71.4.1207.Ross R., Glomset J., Kariya B., Harker L.A. Platelet-dependent serum factor that stimulates the proliferation of arterial smooth muscle cells in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A. 1974; 71 (4): 1207-1210. DOI: 10.1073/pnas.71.4.1207.Guo P., Hu B., Gu W. Platelet-derived growth factor-B enhances glioma angiogenesis by stimulating vascular endothelial growth factor expression in tumor endothelia and by promoting pericyte recruitment. Am J Pathol. 2003; 162: 1083-1093. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)63905-3.Guo P., Hu B., Gu W. Platelet-derived growth factor-B enhances glioma angiogenesis by stimulating vascular endothelial growth factor expression in tumor endothelia and by promoting pericyte recruitment. Am J Pathol. 2003; 162: 1083-1093. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)63905-3.Affleck D.G., Bull D.A., Bailey S.H., Albanil A., Connors R., Stringham J.C., Karwande S.V. PDGF (BB) increases myocardial production of VEGF: shift in VEGF mRNA splice variants after direct injection of bFGF, PDGF (BB), and PDGF (AB). J Surg Res. 2002; 107: 203-209. DOI: 10.1006/jsre.2002.6510Affleck D.G., Bull D.A., Bailey S.H., Albanil A., Connors R., Stringham J.C., Karwande S.V. PDGF (BB) increases myocardial production of VEGF: shift in VEGF mRNA splice variants after direct injection of bFGF, PDGF (BB), and PDGF (AB). J Surg Res. 2002; 107: 203-209. DOI: 10.1006/jsre.2002.6510Sato N., Beitz J., Kato J., Yamamoto M., Clark J., Calabresi P., Raymond A., Frackelton A. Platelet-derived growth factor indirectly stimulates angiogenesis in vitro. Am. J. Pathol. 1993; 142: 1119-1130. PMID: 7682762Sato N., Beitz J., Kato J., Yamamoto M., Clark J., Calabresi P., Raymond A., Frackelton A. Platelet-derived growth factor indirectly stimulates angiogenesis in vitro. Am. J. Pathol. 1993; 142: 1119-1130. PMID: 7682762Folestad E., Kunath A., Wagsdter D. PDGF-C and PDGF-D signaling in vascular diseases and animal models. Mol Aspects Med. 2018; 62: 1-11. DOI: 10.1016/j.mam.2018.01.005.FolestadE., Kunath A., Wagsdter D. PDGF-C and PDGF-D signaling in vascular diseases and animal models. Mol Aspects Med. 2018; 62: 1-11. DOI: 10.1016/j.mam.2018.01.005.Medamana J., Clark R.A., Butler J. Platelet-Derived Growth Factor in Heart Failure. Handb Exp Pharmacol. 2017; 243: 355-369. DOI: 10.1007/164_2016_80.Medamana J., Clark R.A., Butler J. Platelet-Derived Growth Factor in Heart Failure. Handb Exp Pharmacol. 2017; 243: 355-369. DOI: 10.1007/164_2016_80.Дергилев К., Комова А., Цоколаева З., Белоглазова И., Парфенова Е. Эпикард как новая мишень для регенеративных технологий в кардиологии. Гены & Клетки. 2020; 14 (2): 33-40.Dergilev K., Komova A., Tsokolaeva Z., Beloglazova I., Parfenova E. Epicardium as a New Target for Regenerative Technologies in Cardiology. Geny & Kletki. 2020; 14 (2): 33-40 [In Russ.] DOI: 10.23868/202004016Winter E.M., Gittenberger-de Groot A.C. Epicardium-derived cells in cardiogenesis and cardiac regeneration. Cell Mol Life Sci. 2007; 64: 692-703. DOI: 10.1007/s00018-007-6522-3Winter E.M., Gittenberger-de Groot A.C. Epicardium-derived cells in cardiogenesis and cardiac regeneration. Cell Mol Life Sci. 2007; 64: 692-703. DOI: 10.1007/s00018-007-6522-3Olivey H.E., Svensson E.C. Epicardial-myocardial signaling directing coronary vasculogenesis. Circ Res. 2010; 106: 818-832. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.109.209197Olivey H.E., Svensson E.C. Epicardial-myocardial signaling directing coronary vasculogenesis. Circ Res. 2010; 106: 818-832. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.109.209197Дергилев К., Цоколаева З., Белоглазова И., Ратнер Е., Молоко-тина Ю., Парфенова Е. Характеристика ангиогенных свойств C-KIT+ — клеток миокарда. Гены & Клетки. 2018: 13 (3): 82-88 DOI: 10.23868/201811038Dergilev K., Tsokolaeva Z., Beloglazova I., Ratner E., Molokotina Yu., Parfenova E. Characterization of the angiogenic properties of C-KIT+ — myocardial cells. Geny & Kletki. 2018: 13 (3): 82-88. [In Russ.] DOI: 10.23868/201811038Cao J., Poss K.D. The epicardium as a hub for heart regeneration. Nat Rev Cardiol. 2018; 15 (10): 631-647. DOI: 10.1038/s41569-018-0046-4Cao J., Poss K.D. The epicardium as a hub for heart regeneration. Nat Rev Cardiol. 2018; 15 (10): 631-647. DOI: 10.1038/s41569-018-0046-4Edelberg J.M., Tang, L., Hattori, K., Lyden, D., Rafii S. Young adult bone marrow-derived endothelial precursor cells restore aging-impaired cardiac angiogenic function. Circ. Res. 2002 90: 89-93. DOI: 10.1161/01.res.0000020861.20064.7eEdelberg J.M., Tang, L., Hattori, K., Lyden, D., Rafii S. Young adult bone marrow-derived endothelial precursor cells restore aging-impaired cardiac angiogenic function. Circ. Res. 2002 90: 89-93. DOI: 10.1161/01.res.0000020861.20064.7eWyler von Ballmoos M., YangZ., Volzmann J., Baumgartner I., Kalka C., Di Santo S. Endothelial progenitor cells induce a phenotype shift in differentiated endothelial cells towards PDGF/PDGFRe axis-mediated angiogenesis. PLoS One. 2010; 5 (11): 14107. DOI: 10.1371/journal.pone.0014107Wyler von Ballmoos M., Yang Z., Volzmann J., Baumgartner I., Kalka C., Di Santo S. Endothelial progenitor cells induce a phenotype shift in differentiated endothelial cells towards PDGF/PDGFRe axis-mediated angiogenesis. PLoS One. 2010; 5 (11): 14107. DOI: 10.1371/journal.pone.0014107Wilkinson-Berka J.L., Babic S., De Gooyer T. Inhibition of platelet-derived growth factor promotes pericyte loss and angiogenesis in ischemic retinopathy. Am J Pathol. 2004; 164: 1263-1273. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)63214-2Wilkinson-Berka J.L., Babic S., De Gooyer T. Inhibition of platelet-derived growth factor promotes pericyte loss and angiogenesis in ischemic retinopathy. Am J Pathol. 2004; 164: 1263-1273. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)63214-2Lindahl P., Johansson B.R., Leveen P., Betsholtz C. Pericyte loss and microaneurysm formation in PDGF-B-deficient mice. Science. 1997; 277: 242-245. DOI: 10.1126/science.277.5323.242Lindahl P., Johansson B.R., Leveen P., Betsholtz C. Pericyte loss and microaneurysm formation in PDGF-B-deficient mice. Science. 1997; 277: 242-245. DOI: 10.1126/science.277.5323.242Leveen P., Pekny M., Gebre-Medhin S., Swolin B., Larsson E., Betsholtz C. Mice deficient for PDGF B show renal, cardiovascular, and hematological abnormalities. Genes Dev. 1994; 8: 1875-1887. DOI: 10.1101/gad.8.16.1875Leveen P., Pekny M., Gebre-Medhin S., Swolin B., Larsson E., Betsholtz C. Mice deficient for PDGF B show renal, cardiovascular, and hematological abnormalities. Genes Dev. 1994; 8: 1875-1887. DOI: 10.1101/gad.8.16.1875Soriano P. Abnormal kidney development and hematological disorders in PDGF beta-receptor mutant mice. Genes Dev. 1994; 8: 1888-1896. DOI: 10.1101/gad.8.16.1888Soriano P. Abnormal kidney development and hematological disorders in PDGF beta-receptor mutant mice. Genes Dev. 1994; 8: 1888-1896. DOI: 10.1101/gad.8.16.1888Sano H., Sudo T., Yokode M. Functional blockade of platelet derived growth factor receptor-beta but not of receptor-alpha prevents vascular smooth muscle cell accumulation in fibrous cap lesions inapolipoprotein E-deficient mice. Circulation 2001; 103: 2955-2960. DOI: 10.1161/01.cir.103.24.2955Sano H., Sudo T., Yokode M. Functional blockade of platelet derived growth factor receptor-beta but not of receptor-alpha prevents vascular smooth muscle cell accumulation in fibrous cap lesions inapolipoprotein E-deficient mice. Circulation 2001; 103: 2955-2960. DOI: 10.1161/01.cir.103.24.2955Lavine K.J., Yu K., White A.C., Zhang X., Smith C., Partanen J., Ornitz D.M. Endocardial and epicardial derived FGF signals regulate myocardial proliferation and differentiation in vivo. Dev Cell. 2005; 8: 85-95. DOI: 10.1016/j.devcel.2004.12.002Lavine K.J., Yu K., White A.C., Zhang X., Smith C., Partanen J., Ornitz D.M. Endocardial and epicardial derived FGF signals regulate myocardial proliferation and differentiation in vivo. Dev Cell. 2005; 8: 85-95. DOI: 10.1016/j.devcel.2004.12.002Pennisi D.J., Mikawa T. Normal patterning of the coronary capillaryplexus is dependent on the correct transmural gradient of FGF expression in the myocardium. Dev Biol. 2005; 279: 378-390. DOI: 10.1016/j.ydbio.2004.12.028Pennisi D.J., Mikawa T. Normal patterning of the coronary capillary plexus is dependent on the correct transmural gradient of FGF expression in the myocardium. Dev Biol. 2005; 279: 378-390. DOI: 10.1016/j.ydbio.2004.12.028Wang K., Shen H., Gan P., Cavallero S., Kumar S.R., Lien C.L., Sucov H.M. Differential roles of insulin like growth factor 1 receptor and insulin receptor during embryonic heart development. BMC Dev Biol. 2019; 19: 5. DOI: 10.1186/s12861-019-0186-8Wang K., Shen H., Gan P., Cavallero S., Kumar S.R., Lien C.L., Sucov H.M. Differential roles of insulin like growth factor 1 receptor and insulin receptor during embryonic heart development. BMC Dev Biol. 2019; 19: 5. DOI: 10.1186/s12861-019-0186-8Ramjee V., Li D., Manderfield L.J., Liu F., Engleka K.A., Aghajanian H., Rodell C.B., Lu W., Ho V., Wang T. Epicardial YAP/TAZ orchestrate an immunosuppressive response following myocardial infarction. J Clin Invest. 2017; 127: 899-911. DOI: 10.1172/JCI88759Ramjee V., Li D., Manderfield L.J., Liu F., Engleka K.A., Aghajanian H., Rodell C.B., Lu W., Ho V., Wang T. Epicardial YAP/TAZ orchestrate an immunosuppressive response following myocardial infarction. J Clin Invest. 2017; 127: 899-911. DOI: 10.1172/JCI88759Balmer G.M., Bollini S., DubeK.N., Martinez-Barbera J.P., Williams O., Riley P.R. Dynamic haematopoietic cell contribution to the developing and adult epicardium. Nat Commun. 2014; 5: 4054. DOI: 10.1038/ncomms5054Balmer G.M., Bollini S., Dube K.N., Martinez-Barbera J.P., Williams O., Riley P.R. Dynamic haematopoietic cell contribution to the developing and adult epicardium. Nat Commun. 2014; 5: 4054. DOI: 10.1038/ncomms5054

The authors declare that there are no conflicts of interest present.