Биохимическая и молекулярно-биологическая характеристика культуры дермальных фибробластов крыс при гипоксии

Автор: Пономаренко Елена Алексеевна, Диатроптова Марина Анатольевна, Мхитаров Владимир Аршакович, Золотова Наталья Александровна, Михайлова Лилия Петровна, Артемьева Ксения Александровна, Богданова Ирина Марковна, Макарова Ольга Васильевна

Журнал: Морфологические ведомости @morpholetter

Рубрика: Оригинальные исследования

Статья в выпуске: 4 т.30, 2022 года.

Бесплатный доступ

Культура клеток дермальных фибробластов является удобной моделью для исследования различных воздействий на клетки, включая гипоксию. Фибробласты, кроме продукции коллагена, способны синтезировать биогенные амины, гормоны, нейропептиды и нейротрансмиттеры, идентичные таковым в центральной нервной и эндокринной системе, что позволяет использовать их для исследования клеточных нарушений при различных заболеваниях. Цель исследования - с помощью биохимических и молекулярно-биологических методов оценить функциональные изменения культуры дермальных фибробластов в условиях гипоксии. В клетках культуры фибробластов при нормоксии (воздух и 5% СО2 в условиях инкубатора) и гипоксическом воздействии (смесь газов - 95% N2 и 5% СО2) продолжительностью 1 и 3 часа с помощью биохимических методов определяли активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАT), гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), уровень глюкозы, концентрации АТФ, АДФ, АМФ, а также методом полимеразной цепной реакции уровень экспрессии мРНК фактора индуцируемого гипоксией Hif-1a и нуклеарного фактора Nf-κb. Показано, что при гипоксическом воздействии в течение 1 часа в культуре фибробластов снижаются жизнеспособность клеток, уровень глюкозы и активность ЛДГ, АлАТ, АсАТ, уменьшается количество АТФ, через 3 часа отмечается тенденция к нормализации всех показателей. Адаптационные механизмы позволяют нормализовать функционирование клеток в условиях гипоксии от 1 до 3 часов. Результаты, полученные при оценке метаболических изменений в разные сроки гипоксического воздействия (1 и 3 часа) в культуре фибробластов крыс, свидетельствуют о высоких адаптационных возможностях клеток соединительной ткани - фибробластов при недостатке кислорода. Исследование внутриклеточных показателей при гипоксии, определение критических точек в зависимости от времени воздействия позволит определить направления дальнейшего изучения механизмов адаптации клеток, что, возможно, дополнит тактику компенсаторных воздействий при ишемии тканей различного генеза. Выявленные изменения отражают адаптивную реакцию культуры фибробластов в ответ на гипоксическое воздействие.Культура клеток дермальных фибробластов является удобной моделью для исследования различных воздействий на клетки, включая гипоксию. Фибробласты, кроме продукции коллагена, способны синтезировать биогенные амины, гормоны, нейропептиды и нейротрансмиттеры, идентичные таковым в центральной нервной и эндокринной системе, что позволяет использовать их для исследования клеточных нарушений при различных заболеваниях. Цель исследования - с помощью биохимических и молекулярно-биологических методов оценить функциональные изменения культуры дермальных фибробластов в условиях гипоксии. В клетках культуры фибробластов при нормоксии (воздух и 5% СО2 в условиях инкубатора) и гипоксическом воздействии (смесь газов - 95% N2 и 5% СО2) продолжительностью 1 и 3 часа с помощью биохимических методов определяли активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАT), гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), уровень глюкозы, концентрации АТФ, АДФ, АМФ, а также методом полимеразной цепной реакции уровень экспрессии мРНК фактора индуцируемого гипоксией Hif-1a и нуклеарного фактора Nf-κb. Показано, что при гипоксическом воздействии в течение 1 часа в культуре фибробластов снижаются жизнеспособность клеток, уровень глюкозы и активность ЛДГ, АлАТ, АсАТ, уменьшается количество АТФ, через 3 часа отмечается тенденция к нормализации всех показателей. Адаптационные механизмы позволяют нормализовать функционирование клеток в условиях гипоксии от 1 до 3 часов. Результаты, полученные при оценке метаболических изменений в разные сроки гипоксического воздействия (1 и 3 часа) в культуре фибробластов крыс, свидетельствуют о высоких адаптационных возможностях клеток соединительной ткани - фибробластов при недостатке кислорода. Исследование внутриклеточных показателей при гипоксии, определение критических точек в зависимости от времени воздействия позволит определить направления дальнейшего изучения механизмов адаптации клеток, что, возможно, дополнит тактику компенсаторных воздействий при ишемии тканей различного генеза. Выявленные изменения отражают адаптивную реакцию культуры фибробластов в ответ на гипоксическое воздействие.

Еще

Фибробласты, культура клеток, гипоксия, ферменты, крысы

Короткий адрес: https://sciup.org/143179727

IDR: 143179727   |   DOI: 10.20340/mv-mn.2022.30(4).720

Список литературы Биохимическая и молекулярно-биологическая характеристика культуры дермальных фибробластов крыс при гипоксии

  • Kuz'micheva VI, Volova LT, Gil'miyarova FN i dr. Fibroblasty kak ob'ekt izucheniya proliferativnoy aktivnosti in vitro. Nauka i innovatsii v meditsine. 2020;5(3):210-215. In Russian. https://doi.org/10.35693/2500-1388-2020-5-3-210-215
  • Zuev VA, Dyatlova AS, Lin'kova NS et al. Skin fibroblasts as the object for clinical diagnosis of Parkinson's disease in persons of different ages. Bull Exp Biol Med. 2019;167(1):177-181. https://doi.org/10.1007/s10517-019-04485-1
  • Werner S, Krieg T, Smola H. Keratinocyte-fibroblast interactions in wound healing. J Invest Dermatol. 2007;127(5):998-1008. https://doi.org/10.1038/sj.jid.5700786
  • Stunova A, Vistejnova L. Dermal fibroblasts-A heterogeneous population with regulatory function in wound healing. Cytokine Growth Factor Rev. 2018;39:137-150. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2018.01.003
  • Hong KH, Yoo SA, Kang SS et al. Hypoxia induces expression of connective tissue growth factor in scleroderma skin fibroblasts. Clin Exp Immunol. 2006;14(2):362-70. https://doi.org/10.1111/j.1365-2249.2006.03199.x
  • Luk'yanova LD. Signal'nye mekhanizmy gipoksii. Moskva: RAN, 2019.- 215s. In Russian
  • Bozo IYa, Deev RV, Pinaev GP. «Fibroblast” - spetsializirovannaya kletka ili funktsional'noe sostoyanie kletok mezenkhimal'nogo proishozhdeniya? Tsitologija. 2010;52(2):99-109. In Russian
  • Aptekar' IA, Kostolomova EG, Suhovey YuG. Izmenenie funktsional'noy aktivnosti fibroblastov v protsesse modelirovaniya kompressii, giperkapnii i gipoksii. Rossiysky osteopatichesky zhurnal. 2019;1-2:72-84. In Russian. https://doi.org/10.32885/2220-0975-2019-1-2-72
  • Rittié L, Fisher GJ. Isolation and culture of skin fibroblasts. Methods Mol Med. 2005;117:83-98. https://doi.org/10.1385/1-59259-940-0:083
  • Ponomarenko EA, Diatroptova MA, Artem'eva KA, Shelkov AYu. Optimizatsiya protokola polucheniya kul'tury dermal'nykh fibroblastov krys. Klinicheskaya i eksperimental’naya morfologiya. 2021;10(2):62-69. In Russian. https://doi.org/10.31088/CEM2021.10.2.62-69
  • Dzhalilova DS, Diatroptov ME, Tsvetkov IS et al. Expression of Hif-1α, Nf-κb, and Vegf Genes in the Liver and Blood Serum Levels of HIF-1α, Erythropoietin, VEGF, TGF-β, 8-Isoprostane, and Corticosterone in Wistar Rats with High and Low Resistance to Hypoxia. Bull Exp Biol Med. 2018;165(6):742-747. https://doi.org/10.1007/s10517-018-4264-x
  • Menegollo M, Tessari I, Bubacco L, Szabadkai G. Determination of ATP, ADP, and AMP Levels by Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography in Cultured Cells. Methods Mol Biol. 2019;1925:23-232. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9018-4_19
  • Zarubina IV. Sovremennye predstavleniya o patogeneze gipoksii i ee farmakologicheskoy korrektsii. Obzory po klinicheskoy farmakologii i lekarstvennoy terapii. 2011;9(3):31-48. In Russian
Еще
Статья научная