Сравнительная эффективность эпикардиальной трансплантации прогениторных клеток сердца в виде клеточных пластов и интрамиокардиальных инъекций при стимуляции регенеративных процессов в постинфарктном сердце

В настоящее время трансплантация стволовых / прогениторных клеток является перспективным направлением в лечении пациентов с заболеваниями сердца. Терапевтический потенциал трансплантированных клеток напрямую зависит от способа их доставки в миокард, что определяет регенеративные свойства этих клеток и важно для разработки эффективных методов клеточной терапии. В данной работе проведена сравнительная оценка эффективности трансплантации прогениторных клеток сердца (ПКС) в виде интрамиокардиальных инъекций и тканеинженерных конструкций (ТИК), состоящих из сформированных in vitro пластов клеток и наработанного ими внеклеточного матрикса. Показано, что трансплантация ТИК на основе ПКС по сравнению с интрамиокардиальным способом доставки обеспечивает более обширное распределение и сохранение значительно большего числа пролиферирующих клеточных элементов в поврежденном миокарде, замедляет негативное ремодели рование левого желудочка и способствует его васкуляризации.  

1. Prabhakaran D, Singh K, Roth GA, Banerjee A, Pagidipati NJ, Huffman MD. Cardiovascular Diseases in India Compared With the United States. Journal of the American College of Cardiology. 2018;72(1):79–95. DOI: 10.1016/j.jacc.2018.04.042

2. McAllister DA, Read SH, Kerssens J, Livingstone S, McGurnaghan S, Jhund P et al. Incidence of Hospitalization for Heart Failure and Case-Fatality Among 3.25 Million People With and Without Diabetes Mellitus. Circulation. 2018;138(24):2774–86. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.034986

3. Дергилев К. В., Макаревич П. И., Меньшиков М. Ю., Парфенова Е. В. Применение тканеинженер ных конструкций на основе пластов клеток для восстановления тканей и органов. Гены и клетки. 2016;11(3):23–32

4. Дергилев K. В., Рубина K. A., Парфенова Е. В. Резидентные стволовые клетки сердца. Кардиология. 2011;51(4):84–92

5. Mauretti A, Spaans S, Bax NAM, Sahlgren C, Bouten CVC. Cardiac Progenitor Cells and the Interplay with Their Microenvironment. Stem Cells International. 2017;2017:1–20. DOI: 10.1155/2017/7471582

6. Feng J, Li Y, Nie Y. Non-cardiomyocytes in Heart Regeneration. Current Drug Targets. 2018;19(9):1077–86. DOI: 10.2174/1389450119666180518111931

7. Leri A, Kajstura J, Anversa P. Role of Cardiac Stem Cells in Cardiac Pathophysiology: A Paradigm Shift in Human Myocardial Biology. Circulation Research. 2011;109(8):941–61. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.243154

8. Walravens A-S, Vanhaverbeke M, Ottaviani L, Gillijns H, Trenson S, Driessche NV et al. Molecular signature of progenitor cells isolated from young and adult human hearts. Scientific Reports. 2018;8(1):9266. DOI: 10.1038/s41598-018-26969-2

9. Bearzi C, Rota M, Hosoda T, Tillmanns J, Nascimbene A, De Angelis A et al. Human cardiac stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007;104(35):14068–73. DOI: 10.1073/pnas.0706760104

10. Дергилев K. В., Рубина K. A., Цоколаева З. И., Сысоева В. Ю., Гмызина А. И., Калинина Н. И. и др. Аневризма левого желудочка – новый источник резидентных прогениторных клеток. Цитология. 2010;52(11):921–30

11. Дергилев К. В., Цоколаева З. И., Рубина К. А., Сысоева В. Ю., Макаревич П. И., Болдырева М. А. и др. Получение и характеристика прогениторных клеток сердца из миокарда ушка правого предсердия. Цитология. 2016;58(5):340–8

12. Dergilev KV, Makarevich PI, Tsokolaeva ZI, Boldyreva MA, Beloglazova IB, Zubkova ES et al. Comparison of cardiac stem cell sheets detached by Versene solution and from thermoresponsive dishes reveals similar properties of constructs. Tissue and Cell. 2017;49(1):64–71. DOI: 10.1016/j.tice.2016.12.001

13. Traktuev DO, Tsokolaeva ZI, Shevelev AA, Talitskiy KA, Stepanova VV, Johnstone BH et al. Urokinase Gene Transfer Augments Angiogenesis in Ischemic Skeletal and Myocardial Muscle. Molecular Therapy. 2007;15(11):1939–46. DOI: 10.1038/sj.mt.6300262

14. Hochman JS, Choo H. Limitation of myocardial infarct expansion by reperfusion independent of myocardial salvage. Circulation. 1987;75(1):299–306. PMID: 3791612

15. Meizlish JL, Berger HJ, Plankey M, Errico D, Levy W, Zaret BL. Functional Left Ventricular Aneurysm Formation after Acute Anteri or Transmural Myocardial Infarction: Incidence, Natural History, and Prognostic Implications. New England Journal of Medicine. 1984;311(16):1001–6. DOI: 10.1056/NEJM198410183111601

16. Yamada S, Nelson TJ, Crespo-Diaz RJ, Perez-Terzic C, Liu X-K, Miki T et al. Embryonic Stem Cell Therapy of Heart Failure in Genetic Cardiomyopathy. Stem Cells. 2008;26(10):2644–53. DOI: 10.1634/stemcells.2008-0187

17. Higuchi T, Miyagawa S, Pearson JT, Fukushima S, Saito A, Tsuchimochi H et al. Functional and Electrical Integration of Induced Phiripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in a Myocardial Infarction Rat Heart. Cell Transplantation. 2015;24(12):2479–89. DOI: 10.3727/096368914X685799

18. Amado LC, Saliaris AP, Schuleri KH, St. John M, Xie J-S, Cattaneo S et al. Cardiac repair with intramyocardial injection of allogeneic mesenchymal stem cells after myocardial infarction. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2005;102(32):11474–9. DOI: 10.1073/pnas.0504388102

19. Chen S, Fang W, Ye F, Liu Y-H, Qian J, Shan S et al. Effect on left ventricular function of intracoronary transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cell in patients with acute myocardial infarction. The American Journal of Cardiology. 2004;94(1):92–5. DOI: 10.1016/j.amjcard.2004.03.034

20. Mykhaylichenko VY, Kubyshkin AV, Samarin SA, Fomochkina II, Anisimova LV. Experimental induction of reparative morphogenesis and adaptive reserves in the ischemic myocardium using multipotent mesenchymal bone marrow-derived stem cells. Pathophysiology. 2016;23(2):95–104. DOI: 10.1016/j.pathophys.2016.04.002

21. Ye L, Haider HK, Jiang S, Ling LH, Ge R, Law PK et al. Reversal of myocardial injury using genetically modulated human skeletal myoblasts in a rodent cryoinjured heart model. European Journal of Heart Failure. 2005;7(6):945–52. DOI: 10.1016/j.ejheart.2005.03.012

22. Yoshioka T, Ageyama N, Shibata H, Yasu T, Misawa Y, Takeuchi K et al. Repair of Infarcted Myocardium Mediated by Transplanted Bone Marrow-Derived CD34+ Stem Cells in a Nonhuman Primate Model. Stem Cells. 2005;23(3):355–64. DOI: 10.1634/stemcells.2004-0200

23. Cai L, Johnstone BH, Cook TG, Tan J, Fishbein MC, Chen P-S et al. IFATS Collection: Human Adipose Tissue-Derived Stem Cells Induce Angiogenesis and Nerve Sprouting Following Myocardial Infarction, in Conjunction with Potent Preservation of Cardiac Function. Stem Cells. 2009;27(1):230–7. DOI: 10.1634/stemcells.2008-0273

24. Li T-S, Takahashi M, Ohshima M, Qin S-L, Kubo M, Muramatsu K et al. Myocardial repair achieved by the intramyocardial implantation of adult cardiomyocytes in combination with bone marrow cells. Cell Transplantation. 2008;17(6):695–703. PMID: 18819257

25. Hamdi H, Furuta A, Bellamy V, Bel A, Puymirat E, Peyrard S et al. Cell Delivery: Intramyocardial Injections or Epicardial Deposition? A Head-to-Head Comparison. The Annals of Thoracic Surgery. 2009;87(4):1196–203. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2008.12.074

26. Konstandin MH, Toko H, Gastelum GM, Quijada P, De La Torre A, Quintana M et al. Fibronectin Is Essential for Reparative Cardiac Progenitor Cell Response After Myocardial Infarction. Circulation Research. 2013;113(2):115–25. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.113.301152

27. Pagano F, Angelini F, Castaldo C, Picchio V, Messina E, Sciarretta S et al. Normal versus Pathological Cardiac Fibroblast-Derived Extracellular Matrix Differentially Modulates CardiosphereDerived Cell Paracrine Properties and Commitment. Stem Cells International. 2017;2017:1–9. DOI: 10.1155/2017/7396462

28. Williams C, Budina E, Stoppel WL, Sullivan KE, Emani S, Emani SM et al. Cardiac extracellular matrix–fibrin hybrid scaffolds with tunable properties for cardiovascular tissue engineering. Acta Biomaterialia. 2015;14:84–95. DOI: 10.1016/j.actbio.2014.11.035

29. Tallawi M, Rai R, Boccaccini AR, Aifantis KE. Effect of Substrate Mechanics on Cardiomyocyte Maturation and Growth. Tissue Engineering Part B: Reviews. 2015;21(1):157–65. DOI: 10.1089/ten.teb.2014.0383

30. Iancu CB, Iancu D, Renţea I, Hostiuc S, Dermengiu D, Rusu MC. Molecular signatures of cardiac stem cells. Romanian Journal of Morphology and Embryology = Revue Roumaine De Morphologie Et Embryologie. 2015;56(4):1255–62. PMID: 26743269

31. Дергилев К. В., Цоколаева З. И., Белоглазова И. Б., Зубкова Е. С., Болдырева М. А., Ратнер Е. И. и др. Интрамиокардиальное введение резидентных C-kit+ прогениторных клеток сердца вызывает активацию прогениторных клеток эпикарда и стимулирует васкуляризацию миокарда после инфаркта. Гены и клетки. 2018;13(1):75–81. DOI: 10.23868/201805009