Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2018
Ключевые слова: атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, стент, стеноз, бионаноматериал, моноцит, макрофаг, эндотелий, биополимеры
Аннотация: Было показано, что на поверхности пленок сополимеров на основе полигидроксиалканоатов бактериального происхождения, формируется микро-наноразмерный рельеф. Вариабельность поверхностного рельефа (соотношение микро- и нанопаттернов, значения Ra и Rq) зависела от качественного и количественного состава сополимеров. По результатам МТТ Показать полностьютеста (оценка жизнеспособности клеток) для изучения нерецепторных эффектов поверхностного рельефа было выбрано 5 вариантов биополимерных подложек.Изучение нерецепторных эффектов на уровне клеточной морфологии показало, что соотношение морфологических классов в популяции МН-МФ (моноциты-макрофаги) на 6-е сутки культивирования значительно варьировало в зависимости от особенностей поверхностной топографии биополимерных подложек. Эта вариабельность существенно отличалась для МН-МФ полученных «до и после стентирования». Для варианта «до стентирования» численность удлиненных клеток (подвижные формы) на низких рельефах была выше, чем на более высоких рельефах. Для варианта «после стентирования» выявлялась совершенно иная зависимость (∩-образная) между величиной Rq и численностью подвижных клеток. Численность многоядерных МФ, которые формируются в результате слияния клеток, снижалась на высоких рельефах (с увеличением Rq) и это снижение было выражено в значительно большей степени для варианта «после стентирования». Это позволяет предполагать, что подложки с высоким рельефом более устойчивы к биодеградации.Особенности поверхностной топографии влияли и на активность внутриклеточного накопления липидов: численность липид-нагруженных МФ – ПК (пенистые клетки) с большим количеством ЛК (липидные комплексы) в цитоплазме. ПК наблюдались в морфологическом классе округлых неподвижных клеток (одноядерных и многоядерных), и в различных морфотипах подвижных удлиненных клеток. Численность субпопуляции ПК с очень высоким содержанием ЛК значительно варьировала на подложках с различным профилем поверхности и эта вариабельность изменялась «после стентирования».Дополнительная наноструктуризация поверхностного рельефа биополимерных подложек (кратковременная обработка щелочью) модифицировала нерецепторные эффекты. На модифицированных подложках увеличивалась активность слияния клеток: формировались огромные синцитии из большого количества клеток. Это позволяет предполагать, что увеличение относительного содержания нанопаттернов в поверхностном рельефе повышает активность биодеградации. На модифицированных поверхностных рельефах уменьшалась численность подвижных клеток (морфологический класс удлиненных клеток) и численность субпопуляции ПК с очень высоким содержанием ЛК (в 2-7 раз), по сравнению с немодифицированными рельефами. Нерецепторные эффекты модифицированных подложек варьировали в зависимости от типа подложки и варианта «до стентирования» и «после стентирования». Эффекты ИК (иммунные комплексы) и АцЛНП (ацетилированные липопротеиды низкой плотности) на процессы трансформации МФ в ПК были неоднозначными. На культуральном пластике внесение ИК и АцЛНП приводило к дополнительному увеличению численности ПК с высоким содержанием ЛК на 9-е сутки культивирования только в варианте «до стентирования». На биополимерных подложках 1 и 4 численность этой субпопуляции ПК после внесения ИК и АцЛНП снижалась в вариантах «до и после стентирования», по сравнению с соответствующими контролями (культивирование на чистой среде DMEM). Этот феномен может быть связан с появлением в популяции МН-МФ клеток, от поверхности которых отделяются везикулы разного размера. Такие везикулы формируют и ПК, у которых в состав везикул включаются ЛК. Возможно, что нерецепторные эффекты поверхностного рельефа реализуются в активации обратного транспорта липидов при внесении агентов, которые в общепринятых модельных системах индуцируют увеличение численности ПК.Анализ содержания цитокинов в культуральном фильтрате (6-е сутки культивирования) показал, что уровень ИЛ-6 (маркер М1-поляризации) значительно превышал уровень ИЛ-10 (маркер М2-поляризации). Уровень ИЛ-10 был одинаковым при культивировании на различных подложках для вариантов «до стентирования» и «после стентирования». Вариабельность содержания ИЛ-6 зависела от типа подложки и варианта «до стентирования» и «после стентирования». При этом активность продукции ИЛ-6 значительно возрастала «после стентирования» на всех типах подложек, по сравнению с вариантом «до стентирования». На 6-е сутки культивирования содержание ЛТВ4 (лейкотриены группы В4) и ПГЕ2 (простагландины группы Е2), сАМФ (циклические АМФ), активность индуцибельной NO-синтазы были одинаковыми «до и после стентирования» для всех вариантов подложек. Внесение ИК приводило к значительному увеличению продукции ПГЕ2 и ЛТВ4 на всех подложках в вариантах «до и после стентирования» (по сравнению с соответствующими контролями, культивирование на чистой среде DMEM). Но при этом после внесения ИК содержание ПГЕ2 и ЛТВ4 было одинаковым для всех вариантов подложек «до и после стентирования». Содержание ФНО (фактор некроза опухолей), ИЛ-6, ИЛ-10, сАМФ после внесения ИК было низким и достоверной вариабельности для различных подложек не наблюдалось. Комбинированное воздействие ИК и Эверолимуса не влияло на содержание цитокинов и сАМФ, по сравнению с вариантом, когда в среду вносили только ИК. Единственным биохимическим параметром, для которого был показан высокий уровень вариабельности для различных поверхностных рельефов в различных условиях культивирования (внесение ИК, комбинированное внесение ИК+Эверолимус), была активность включения BrdU, параметр, по которому оценивали активность индуцированной пролиферации МФ. Отсутствие вариабельности большинства исследованных биохимических параметров для различных типов подложек может быть связано с высоким уровнем морфологической гетерогенности популяции МН-МФ на 6- и 9 сутки культивирования: клетки различались по степени плоидности, содержанию ЛК, подвижности. Наличие множества морфологических субпопуляций определяет существование многочисленных морфо-функциональных клеточных фенотипов МФ. Так, степень элонгации клеток (морфотипы веретеновидных, палочковидных и нитевидных клеток) определяет силы натяжения в системе цитоскелета и деформации (уплощение и вытягивание в длину) ядра. Известно, что деформации клеточного ядра индуцируют перестройки эпигенома через системы механо-химического сигналинга.Выбранные биохимические методы «усредняют» функциональную активность разнообразных эпигеномных вариантов МФ. Это определяет более высокую значимость вариабельности морфологических параметров в скрининге нерецепторных эффектов поверхностных рельефов. Для дальнейшего анализа будет обосновано определение активности белков/факторов, связанных с изменениями в структуре цитоскелета моноцитов-макрофагов.