Эндотелиальные клетки-предшественники, сверхэкспрессирующие ассоциированный с Grb-2 связывающий белок 1, для сердечных клапанов, сконструированных in vitro с использованием тканевой инженерии

Цель    Эндотелиальные клетки-предшественники (ЭКП) играют важную роль в хирургии сердечных клапанов. Повышающая регуляция Grb2 - ассоциированного связывающего белка 1 (Gab1) способствует индуцированной фактором роста гепатоцитов (HGF) пролиферации и миграции эндотелиальных клеток-предшественников. Это исследование было направлено на изучение эффектов повышающей регуляции Gab1 в ЭКП, индуцированных фактором роста гепатоцитов, в сердечных клапанах, созданных с использованием тканевой инженерии (TEHV).
Материал и методы    Свежие свиные аортальные клапаны помещали в 1% Triton Х-100 и трипсиновый буфер для децеллюляризации. ЭКП в контрольной группе культивировали нормально, тогда как в экспериментальной группе стимулировали HGF и трансфицировали аденовирусом, содержащим ген Gab1. Клетки в двух группах высевали на каркасы децеллюляризованных клапанов и культивировали в течение 3 или 7 дней. Сердечные клапаны исследовали после окрашивания HE (гематоксилин-эозин) и AB-PAS (альциановый синий / ШИК-реакция).
Результаты    К 3-му дню в экспериментальной группе образовались сливающиеся эндотелиальные монослои поверх децеллюляризованных клапанов, как показано окрашиванием HE и окрашиванием AB-PAS. Неделю спустя у контрольной группы был несовершенный эндотелиальный слой.
Заключение    HGF-индуцированные ЭКП, которые сверхэкспрессируют Gab1, могут эндотелизировать децеллюляризованный матрикс и создавать функциональные TEHV. Полученные клапаны могут подвергаться прекондиционированию в биореакторе перед клинической имплантацией.

1. Dohmen PM, da Costa F, Yoshi S, Lopes SV, da Souza FP, Vilani R et al. Histological evaluation of tissue-engineered heart valves implanted in the juvenile sheep model: is there a need for in-vitro seeding? The Journal of Heart Valve Disease. 2006;15(6):823–9. PMID: 17152791

2. Cebotari S, Lichtenberg A, Tudorache I, Hilfiker A, Mertsching H, Leyh R et al. Clinical Application of Tissue Engineered Human Heart Valves Using Autologous Progenitor Cells. Circulation. 2006;114(1 Suppl): I132–7. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.001065

3. Sales VL, Mettler BA, Engelmayr GC, Aikawa E, Bischoff J, Martin DP et al. Endothelial Progenitor Cells as a Sole Source for Ex Vivo Seeding of Tissue-Engineered Heart Valves. Tissue Engineering Part A. 2010;16(1):257–67. DOI: 10.1089/ten.tea.2009.0424

4. Jordan JE, Williams JK, Lee S-J, Raghavan D, Atala A, Yoo JJ. Bioengineered self-seeding heart valves. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2012;143(1):201–8. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2011.10.005

5. Rippel RA, Ghanbari H, Seifalian AM. Tissue-Engineered Heart Valve: Future of Cardiac Surgery. World Journal of Surgery. 2012;36(7):1581– 91. DOI: 10.1007/s00268-012-1535-y

6. Bianconi V, Sahebkar A, Kovanen P, Bagaglia F, Ricciuti B, Calabrò P et al. Endothelial and cardiac progenitor cells for cardiovascular repair: A controversial paradigm in cell therapy. Pharmacology & Therapeutics. 2018; 181:156–68. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2017.08.004

7. Nakaoka Y, Komuro I. Gab Docking Proteins in Cardiovascular Disease, Cancer, and Inflammation. International Journal of Inflammation. 2013; 2013:141068. DOI: 10.1155/2013/141068

8. Nakaoka Y, Nishida K, Fujio Y, Izumi M, Terai K, Oshima Y et al. Activation of gp130 Transduces Hypertrophic Signal Through Interaction of Scaffolding/Docking Protein Gab1 with Tyrosine Phosphatase SHP2 in Cardiomyocytes. Circulation Research. 2003;93(3):221–9. DOI: 10.1161/01.RES.0000085562.48906.4A

9. Shioyama W, Nakaoka Y, Higuchi K, Minami T, Taniyama Y, Nishida K et al. Docking Protein Gab1 Is an Essential Component of Postnatal Angiogenesis After Ischemia via HGF/c-Met Signaling. Circulation Research. 2011;108(6):664–75. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.110.232223

10. Aasrum M, Ødegård J, Sandnes D, Christoffersen T. The involvement of the docking protein Gab1 in mitogenic signalling induced by EGF and HGF in rat hepatocytes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2013;1833(12):3286–94. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2013.10.004

11. Sang H, Li T, Li H, Liu J. Down-Regulation of Gab1 Inhibits Cell Proliferation and Migration in Hilar Cholangiocarcinoma. PLoS ONE. 2013;8(11): e81347. DOI: 10.1371/journal.pone.0081347

12. Zhao J, Wang W, Ha CH, Kim JY, Wong C, Redmond EM et al. Endothelial Grb2-Associated Binder 1 Is Crucial for Postnatal Angiogenesis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2011;31(5):1016– 23. DOI: 10.1161/ATVBAHA.111.224493

13. Fan Q, Zhang L, Zhu W, Xue S, Song Y, Chang Q. Up-regulation of Grb2-associated binder 1 promotes hepatocyte growth factor-induced endothelial progenitor cell proliferation and migration. PeerJ. 2019;7: e6675. DOI: 10.7717/peerj.6675

14. Ravishankar P, Zeballos MA, Balachandran K. Isolation of Endothelial Progenitor Cells from Human Umbilical Cord Blood. Journal of Visualized Experiments. 2017; 127:56021. DOI: 10.3791/56021

15. Schoen FJ, Levy RJ. Calcification of Tissue Heart Valve Substitutes: Progress Toward Understanding and Prevention. The Annals of Thoracic Surgery. 2005;79(3):1072–80. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2004.06.033

16. Siddiqui RF, Abraham JR, Butany J. Bioprosthetic heart valves: modes of failure. Histopathology. 2009;55(2):135–44. DOI: 10.1111/j.1365-2559.2008.03190.x

17. Schmidt D, Breymann C, Weber A, Guenter CI, Neuenschwander S, Zund G et al. Umbilical Cord Blood Derived Endothelial Progenitor Cells for Tissue Engineering of Vascular Grafts. The Annals of Thoracic Surgery. 2004;78(6):2094–8. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2004.06.052

18. Schmidt D, Mol A, Neuenschwander S, Breymann C, Gössi M, Zund G et al. Living patches engineered from human umbilical cord derived fibroblasts and endothelial progenitor cells. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 2005;27(5):795–800. DOI: 10.1016/j.ejcts.2005.01.064

19. Kaushal S, Amiel GE, Guleserian KJ, Shapira OM, Perry T, Sutherland FW et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nature Medicine. 2001;7(9):1035–40. DOI: 10.1038/nm0901-1035

20. Ackah E, Yu J, Zoellner S, Iwakiri Y, Skurk C, Shibata R et al. Akt1/protein kinase B is critical for ischemic and VEGF-mediated angiogenesis. Journal of Clinical Investigation. 2005;115(8):2119–27. DOI: 10.1172/JCI24726

21. Bonauer A, Carmona G, Iwasaki M, Mione M, Koyanagi M, Fischer A et al. MicroRNA-92a Controls Angiogenesis and Functional Recovery of Ischemic Tissues in Mice. Science. 2009;324(5935):1710–3. DOI: 10.1126/science.1174381

22. Ha CH, Wang W, Jhun BS, Wong C, Hausser A, Pfizenmaier K et al. Protein Kinase D-dependent Phosphorylation and Nuclear Export of Histone Deacetylase 5 Mediates Vascular Endothelial Growth Factor-induced Gene Expression and Angiogenesis. Journal of Biological Chemistry. 2008;283(21):14590–9. DOI: 10.1074/jbc.M800264200

23. Barrow-McGee R, Kermorgant S. Met endosomal signalling: In the right place, at the right time. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2014; 49:69–74. DOI: 10.1016/j.biocel.2014.01.009

24. Dohmen PM, Ozaki S, Nitsch R, Yperman J, Flameng W, Konertz W. A tissue engineered heart valve implanted in a juvenile sheep model. Medical Science Monitor: International Medical Journal of Experimental and Clinical Research. 2003;9(4):BR97–104. PMID: 12709659

25. Stock UA, Schenke-Layland K. Performance of decellularized xenogeneic tissue in heart valve replacement. Biomaterials. 2006;27(1):1–2. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2005.05.100

26. Kasimir M-T, Weigel G, Sharma J, Rieder E, Seebacher G, Wolner E et al. The decellularized porcine heart valve matrix in tissue engineering: Platelet adhesion and activation. Thrombosis and Haemostasis. 2005;94(09):562–7. DOI: 10.1160/TH05-01-0025

27. Dohmen PM, Lembcke A, Hotz H, Kivelitz D, Konertz WF. Ross operation with a tissue-engineered heart valve. The Annals of Thoracic Surgery. 2002;74(5):1438–42. DOI: 10.1016/S0003-4975(02)03881-X

28. Breuer CK, Mettler BA, Anthony T, Sales VL, Schoen FJ, Mayer JE. Application of Tissue-Engineering Principles toward the Development of a Semilunar Heart Valve Substitute. Tissue Engineering. 2004;10(11– 12):1725–36. DOI: 10.1089/ten.2004.10.1725