Структурная организация и состав внеклеточного матрикса мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток при различном уровне содержания кислорода in vitro

Д.К. Матвеева; Е.Р. Андреева; Н.Н. Новиков; В.И. Пустовой; Л.Б. Буравкова

doi:10.31088/CEM2020.9.1.57-63

Д.К. Матвеева ФГБУН ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-1386-2836
Е.Р. Андреева ФГБУН ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-1000-5804
Н.Н. Новиков ФГБУН Институт общей физики имени А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-7250-2446
В.И. Пустовой ФГБУН Институт общей физики имени А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-6383-3243
Л.Б. Буравкова ФГБУН ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, Россия; ФГБОУ ВО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-6994-557X

DOI: https://doi.org/10.31088/CEM2020.9.1.57-63

Аннотация

Введение. Внеклеточный матрикс (ВКМ) – ключевой компонент тканевого микроокружения мезенхимальных стромальных клеток (МСК), образующий сложную трехмерную сеть макромолекул с разными физическими и биохимическими свойствами. Пониженный уровень О2 – один из важнейших физических факторов ниши стволовых и прогениторных клеток. Поскольку ВКМ является динамичной структурой, его свойства могут изменяться в зависимости от концентрации О2.

Цель исследования – охарактеризовать особенности упаковки и содержание коллагеновых и неколлагеновых белков ВКМ МСК в условиях постоянного культивирования при 20% и 5% О2.

Материалы и методы. МСК из жировой ткани человека постоянно культивировали при 20% или 5% О2. Для стимуляции продукции компонентов ВКМ в культуральную среду добавляли 2-фоcфо-L-аcкорбат натрия. Коллагеновые и неколлагеновые белки выявляли с помощью гистологических красителей, а характер упаковки оценивали по данным сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии.

Результаты. При 20% О2 молекулы ВКМ МСК образовывали плотную структуру без четкого разделения на отдельные фибриллы. При 5% О2 ВКМ представлял густую сеть из тонких пересекающихся фибрилл. Содержание общего белка было достоверно больше в МСК при 5% О2. Продукция коллагеновых и неколлагеновых белков была сходной при различном уровне О2. Аскорбат натрия стимулировал продукцию коллагеновых белков, при 5% О2 МСК были более чувствительны к этому стимулу.

Выводы. МCК, поcтоянно культивируемые при 5% или 20% О2, продуцируют хорошо развитый ВКМ, сходный по cодержанию коллагеновых и неколлагеновых компонентов, но отличающийся по структуре. Это может быть востребовано как для нужд регенеративной медицины с точки зрения использования ВКМ в качестве материала для скаффолдов, так и для изучения взаимодействия МСК с ВКМ как компонентом их микроокружения.

Ключевые слова: внеклеточный матрикс, 2-фоcфо-L-аcкорбат натрия, коллагеновые и неколлагеновые белки, Sirius Red, Fast Green