XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Актуальность исследования определена высокой смертностью вследствие сердечно-сосудистой патологии. Кардиология нуждается в разработке клеточных технологий для омоложения тканей сердца и выращивании органа в целом, пригодного для трансплантации. Однако вопрос происхождения кардиомицитов на современном этапе не решен, открытым является и срок забора дифференцирующихся клеток стенки сердца для эффективной пересадки при патологии сердца.

Цель исследования заключалась в изучении эмбрионального материала человека разных сроков развития в пренатальном онтогенезе.

Материал и методы исследования. Изучен материал эмбрионов и плодов человека с 6 недели по 38. Материал получен в соответствии с Хельсинской декларацией и с разрешения этического комитета ФГАОУ ВО ДВФУ. Срезы изготовлены из биоптатов, залитых в парафин по классическим прописям заливки и окрашены гематоксилином и эозином. Анализ препаратов и изготовление иллюстраций выполнены с помощью микроскопа Olympus Bx52.

Результаты исследования и их обсуждение. Современное состояние данных по вопросу взаимодействия клеток в эмбриональном развитии сенсорных систем и сердца определило направление и цель наших исследований. С помощью иммунной гистохимии выявлен фенотип клеток, экспрессирующих CD163, являющихся одним из источников секреции VEGF, для последующего сравнительного анализа динамики их количества в условиях раннего морфогенеза. Нами отмечено, что васкулогенез в структуре нервной трубки и паренхиме сердца эмбриона в начале и конце 4-й недели эмбрионального развития отсутствует. Трофика стенки формирующегося сердца в этот период осуществляется за счёт диффузии содержимого спланхнотома и просвета выходящей из верхушки сердца аорты. По нашим данным, в них располагаются многочисленные мегалобласты. Их заселение в эктомезенхиму в промежутки между клетками паренхимы органов происходит до появления кровеносных сосудов. Нами отмечено, что в нервной ткани, ткани сердца и сосудах эмбриона на 4-й неделе развития эмбриона отсутствуют клетки, имеющие положительную экспрессию на маркеры CD163, секретирующие сигнальные белки, запускающие каскад биохимических реакций активации генов, обеспечивающих дифференцировку и специализацию клеток. Локализация экспрессирующихся клеток отмечается исключительно вокруг или вблизи кровеносных сосудов, в ликворе и в пространстве целома, окружающем сердце. Также положительно экспрессируется часть клеток эктомезенхимы головного конца эмбриона. Установлено, что в результате неизвестных пока механизмов вентральная энтодерма первичной кишки приобретает способность получать сигналы из мезодермы сердца для дифференцировки из энтодермы гепатоцитов и активации специфичных для гепатоцитов генов. Полученные данные свидетельствуют, что на раннем этапе развития экспрессия геномов пролиферирующих клеток сердца и мозга реализует информационные сигналы для индукции собственного морфогенеза и других органов посредством ликвора и целомической жидкости, соответственно. Установленные отличия в клеточных взаимодействиях наружных и внутренних слоёв нервной пластинки переднего мозга следует учитывать при разработке протоколов выделения стволовых клеток и клеточных стратегий в лечении кардионеврологической патологии.

Полкченные данные выжны для тканевой инженерии и разработки клеточных технологий, направлены ​​на создание адекватных условий, в которых клетки взаимодействовали в своем развитии при формировании функциональных тканей. Вовлечение клон-специфической дифференциации требует точного согласования ключевых пространственных и временных факторов, таких как растворимые молекулы и факторы роста, а также физических и механических стимулов. Сердце - это химико-механо-электрическая биологическая система, которая действует как датчик и как исполнительный механизм. Он может преобразовывать электрические сигналы для создания механического сжатия и распространения электрических волн. Такой сложный орган возникает в результате сложнейших взаимодействий в развитии органа. Каскады реакций, регулирующих активацию сердечных генов, управляющих дифференцировкой стволовых клеток (SCD) в кардиомиоциты, передаются эмбриональным стволовым клеткам посредством межклеточного взаимодействия, которые необходимы для воспроизведения ключевых особенностей среды развития.

Работа выполнена при финансовой поддержке Международного Медицинского Научно-образовательного Центра, (Владивосток, Россия)

Литература.

1.Binah O, Dolnikov K, Sadan O, Shilkrut M, Zeevi-Levin N, Amit M, Danon A, Itskovitz-Eldor J. Functional and developmental properties of human embryonic stem cells-derived cardiomyocytes.//Electrocardiol. 2007 Nov-Dec;40(6 Suppl):S192-6. doi: 10.1016/j.jelectrocard.2007.05.035.

2. Kshitiz, Afzal J, Kim DH, Levchenko A. Concise review: Mechanotransduction via p190RhoGAP regulates a switch between cardiomyogenic and endothelial lineages in adult cardiac progenitors.//Stem Cells. 2014 Aug;32(8):1999-2007. doi: 10.1002/stem.1700.

3. Anderson EJ, Knothe Tate ML. Design of tissue engineering scaffolds as delivery devices for mechanical and mechanically modulated signals.//Tissue Eng. 2007 Oct;13(10):2525-38. doi: 10.1089/ten.2006.0443.

4. Buikema JW, Van Der Meer P, Sluijter JP, Domian IJ. Concise review: Engineering myocardial tissue: the convergence of stem cells biology and tissue engineering technology.//Stem Cells. 2013 Dec;31(12):2587-98. doi: 10.1002/stem.1467.

5. Nakayama KH, Hou L, Huang NF. Role of extracellular matrix signaling cues in modulating cell fate commitment for cardiovascular tissue engineering.//Adv Healthc Mater. 2014 May;3(5):628-41. doi: 10.1002/adhm.201300620

6. Yohan Farouz 1, Yong Chen, André Terzic, Philippe Menasché. Concise review: growing hearts in the right place: on the design of biomimetic materials for cardiac stem cell differentiation.// Stem Cells.. 2015 Apr;33(4):1021-35. doi: 10.1002/stem.1929.DOI: 10.1002/stem.1929