Константин Владимирович Дергилев
Лаборатория ангиогенеза
121552, г. Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а
Konstantin V. Dergilev
Laboratory of Angiogenesis
15a Cherepkovskaya 3rd Str., 121552 Moscow, Russia
Зоя Ивановна Цоколаева
Лаборатория ангиогенеза
121552, г. Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а
Zoya I. Tsokolaeva
Laboratory of Angiogenesis
15a Cherepkovskaya 3rd Str., 121552 Moscow, Russia; 25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow, Russia
Ирина Борисовна Белоглазова
Лаборатория ангиогенеза Института экспериментальной медицины
121552, г. Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а; 107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Irina B. Beloglazova
Laboratory of Angiogenesis
15a Cherepkovskaya 3rd Str., 121552 Moscow, Russia
Дмитрий Трактуев
Флорида, 32610, Гейнсвилл, M421, 1600 SW Арчер рд.
Dmitry O. Traktuev
1600 SW Archer Rd, M421 Gainesville, FL 32610 USA
Мохидил Расулова
150100, Ферганская область город Фергана, улица Янги Турон №2-А
Mohidil T. Rasulova
2A Yangi Turon Str., 150100 Fergana, Fergana region, Uzbekistan
Елена Викторовна Парфенова
Лаборатория ангиогенеза
121552, г. Москва, ул. 3-я Черепковская, д. 15а
Elena V. Parfenova
Laboratory of Angiogenesis
15a Cherepkovskaya 3rd Str., 121552 Moscow, Russia
Фундаментальные исследования последних лет позволили переосмыслить молекулярные и клеточные механизмы онтогенеза сердца и его репарации после повреждения. Особую актуальность приобретает изучение эпикарда — наружного, плотно примыкающего к миокарду слоя сердечной стенки, образованного гетерогенной популяцией клеток эпикардиального мезотелия, коллагеновыми и эластическими волокнами, являющегося важным участником репаративных процессов. Изучение эпикарда затруднено в связи с анатомическими ограничениями и отсутствием релевантных клеточных моделей.
Цель исследования. Разработка 3D модели эпикардиального микроокружения и оценка влияния гипоксии на ее характеристики.
Материал и методы. Сборку сфероидов проводили в V-образных культуральных чашках с низкоадгезионным покрытием. Характеристику сфероидов выполняли с использованием иммунофлуоресцентного окрашивания криосрезов, гистологических методов, ПЦР в реальном времени.
Результаты. Культивирование клеток в низкоадгезионных условиях в V-образных культуральных чашках ведет к формированию сфероидов, имеющих размер 136±21 мкм и показатели жизнеспособности клеток более 98%. Клетки в составе сфероидов, культивированных в условиях нормоксии, образовывали плотные межклеточные контакты, характеризовались низким уровнем пролиферации и способностью синтезировать белки внеклеточного матрикса. В условиях гипоксии клетки сфероидов частично утрачивали межклеточные контакты, приобретали веретенообразную форму, экспрессировали HIF1a, SNAI1, ACTA2, FN1, COL1A1 и накапливали коллаген, что указывает на признаки активации мезотелиально-мезенхимального перехода и сходные черты с клеточным ответом эпикарда на острое ишемическое повреждение in vivo.
Заключение. На основе клеточного сфероида разработали и охарактеризовали модель эпикарда, которая может реализовать клеточный ответ на воздействие гипоксического стимула и быть использована для изучения механизмов регуляции эпикардиального микроокружения, тестирования лекарственных препаратов направленного действия.
Fundamental research in recent years has allowed us to reassess the molecular and cellular mechanisms of cardiac ontogenesis and its repair after damage. The epicardium, the outer, tightly adjoining layer of the cardiac wall formed by epicardial mesothelial cells, collagen and elastic fibers, has gained special relevance as an important participant of reparative processes. Better insight into poorly understood epicardial function is challenged due to anatomical issues and lack of relevant cellular models.
The aim of this study was to develop a spheroid 3D model of the epicardial microenvironment and determine responses of spheroids to hypoxia.
Materials and methods. Spheroids were harvested in V-shaped culture dishes with a low adhesion coating. Immunofluorescent staining of cryosections, histological methods and real-time PCR were used for characterization of cultured spheroids.
Results. We demonstrated that cultivation of cells under low adhesion conditions in V-shaped culture dishes resulted in the formation of spheroids with an average size of 136+21 µm and cell viability rates of over 98%. The cells in the spheroids cultured under normoxic conditions formed tight junctions and were characterized by a low level of proliferation and the ability to synthesize extracellular matrix proteins. Under hypoxia cells in the spheroids showed partial loss of intercellular contacts, acquired a spindle shape, started to express HIF1a, SNAIL, COL1Al and accumulate collagen. All these features demonstrated the activation of mesothelial(endothelial)-mesenchymal transition strongly resembling epicardial cellular responses to ischemia in vivo.
Conclusion. An epicardial spheroid cell culture model suitable for study cellular responses to hypoxic environment was developed. This model can be used to clarify mechanisms regulating epicardial microenvironment and test new targeted candidate drugs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.