Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Бадалян В.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России

Васильев А.В.

ФГБУ НМИЦ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России;
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Степанян З.М.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России

Посессор А.Д.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России

Бухарова Т.Б.

ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Гольдштейн Д.В.

ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова»

Относительная выживаемость и адгезия мультипотентных мезенхимальных клеток из пульпы молочных зубов на поверхности мембран и губок, производимых из коллагена

Авторы:

Бадалян В.А., Васильев А.В., Степанян З.М., Посессор А.Д., Бухарова Т.Б., Гольдштейн Д.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Стоматология. 2023;102(3): 5‑10

Просмотров: 785

Загрузок: 2

Как цитировать:

Бадалян В.А., Васильев А.В., Степанян З.М., Посессор А.Д., Бухарова Т.Б., Гольдштейн Д.В. Относительная выживаемость и адгезия мультипотентных мезенхимальных клеток из пульпы молочных зубов на поверхности мембран и губок, производимых из коллагена. Стоматология. 2023;102(3):5‑10.
Badalyan VA, Vasilyev AV, Stepanyan ZM, Posessor AD, Bukharova TB, Goldshtein DV. Relative survival and cell adhesion of multipotent mesenchymal cells from primary teeth pulp on the surface membranes and sponges produced from collagen. Stomatology. 2023;102(3):5‑10. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/stomat20231020315

Рекомендуем статьи по данной теме:
Кле­точ­ные куль­ту­ры — мо­дель­ный объект для эк­спе­ри­мен­таль­ных ис­сле­до­ва­ний в оф­таль­мо­ло­гии. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2023;(3):128-135
Вли­яние ме­но­па­узаль­ной гор­мо­наль­ной те­ра­пии на дер­ма­то­ло­ги­чес­кий ста­тус жен­щи­ны в пос­тме­но­па­узе или меж­дис­цип­ли­нар­ный под­ход в anti-age про­то­ко­лах ком­плексно­го ве­де­ния жен­щин в пе­ри­оде пос­тме­но­па­узы. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2023;(2):70-80
Эк­спе­ри­мен­таль­ная оцен­ка эф­фек­тив­нос­ти при­ме­не­ния тка­не­ин­же­нер­ной конструк­ции в ле­че­нии лим­баль­ной не­дос­та­точ­нос­ти. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(2-2):80-89

Использование аутогенных трансплантатов для восполнения дефицита десны наиболее распространено в хирургической стоматологии в связи с более надежным прогнозом для сохранения объема и качества регенерата [1—3]. Однако этот метод связан с рядом требований и ограничений, таких как создание дополнительного операционного поля, что влечет за собой увеличение травматичности и послеоперационной болезненности. Еще одним недостатком является ограниченность донорских участков [4—6]. В связи с этим возникает необходимость в поиске заменителей аутотрансплантатов, среди которых наибольшее распространение приобрели материалы на основе коллагена [7, 8].

Однако большинство материалов на основе коллагена не способны дать стабильный прирост толщины мягких тканей десны из-за низкого уровня пористости и отсутствия стабильности объема [9]. Баланс между этими двумя параметрами, по заверениям производителя, был достигнут в материале Fibro-Gide (Geitstlich Pharma AG, Швейцария) [10]. Он представляет собой коллагеновый матрикс свиного происхождения, состоящий из волокон с поперечным сшиванием и имеющий пористую структуру [11]. В ряде исследований показано, что Fibro-Gide позволяет получить сопоставимый с аутогенной трансплантацией соединительной ткани результат, способствующий стабилизации кровяного сгустка и миграции клеток внутрь матрикса [12—15].

Клетки пульпы зубов могут мигрировать и участвовать в регенерации пародонта [16]. Однако пока нет достаточного количества лабораторных исследований материалов для регенерации пародонта и мягких тканей десны с использованием этих клеточных культур.

В последнее время в качестве модельной системы для тестирования цитосовместимости материалов получают распространение мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, выделенные из пульпы молочных зубов (stem cells from human exfoliated deciduous teeth — SHED). Они имеют высокий пролиферативный потенциал и способны дифференцироваться в фибробластическом направлении и участвовать в регенерации соединительной ткани [17—18]. В последнее время на них исследуют имплантируемые и биорезорбируемые материалы для регенерации тканей. Однако еще не изучено, каким образом пористость и вид материалов, созданных на основе производных коллагена, влияют на клеточную адгезию и цитосовместимость.

Цель исследования — изучить поведение культуры клеток SHED на разных видах материалов для регенерации тканей пародонта с различной пористостью.

Материал и методы

Исследование проводили в лаборатории генетики стволовых клеток ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. акад. Н.П. Бочкова».

Выделение и характеристика клеточной культуры. В качестве клеточной культуры для тестирования цитосовместимости носителей были использованы SHED человека. Выбор культуры обусловлен участием этих клеток в регенерации тканей не только пульпы, но и пародонта [14, 15].

Выделение SHED проводили из пульпы выпавших молочных зубов по ранее описанной технологии [16]. Культуру клеток SHED человека выделяли из пульпы, экстрагированной из выпавших молочных зубов детей 7—9 лет (n=4), после получения от родителей информированного добровольного согласия на использование биоматериала в научных исследованиях. Выпавший здоровый зуб без признаков воспаления помещали в стерильный флакон с транспортной средой F-12 («ПанЭко», Россия), содержащей 500 мкг/л амикацина («Синтез», Россия), 10 ед/мл гепарина натрия (Braun, Германия). Материал доставляли в лабораторию в термоконтейнере при температуре 2—8°C. Зуб обрабатывали 0,05% раствором хлоргексидина биглюконата («Росбио», Россия). При помощи стерильных пульпоэкстракторов («КМИЗ», Россия) из зуба извлекали пульпу и промывали ее раствором Хенкса с добавлением 0,5 г/л цефазолина («Синтез», Россия). Ткани пульпы измельчали стерильными ножницами и инкубировали в растворе коллагеназы I типа (2 мг/мл; «ПанЭко», Россия) 40 мин при температуре 37°C. Клеточную суспензию помещали в чашки Петри (Nunc, Дания) и культивировали в ростовой среде DMEM («ПанЭко», Россия), содержащей 10% фетальную телячью сыворотку (Gibco, США), 2 mM L-глутамина («ПанЭко», Россия), 100 мг/л амикацина, при стандартных культуральных условиях (температура 37°C, 5% CO2) до образования 70% монослоя. Ростовую среду меняли каждые третьи сутки.

Характеристику клеточных культур проводили в соответствии со стандартными требованиями [14]. Для этого клетки SHED на 3—4 пассажах в состоянии 70—80% конфлуентного монослоя снимали с культурального пластика раствором Версена с добавлением 0,25% трипсина («ПанЭко», Россия), фиксировали 4% параформальдегидом (Merck, Германия), промывали фосфатно-солевым буфером и инкубировали с моноклональными антителами к поверхностным маркерам, конъюгированными с флуорохромами FITC, TRITC, APC: CD29 (bd 559883), CD34 (bd 555824), CD44 (bd 555478), CD45(bd 555483), CD49b (bd 555498), CD73 (bd 550257), CD90 (bd555595) и HLA-DR (bd 559866) (BD Biosciences, США). Исследование выполняли на проточном цитофлуориметре-сортере BD FACSAria (Becton Dickinson, США).

Острая цитотоксичность и клеточная адгезия были исследованы in vitro на поверхности мембран и губок, производимых из коллагена с разной степенью плотности упаковки, конфигурацией поверхности и пористостью. Для этого были использованы пористый коллагеновый материал Fibro-Gide (Geitstlich Pharma AG, Швейцария), предназначенный для увеличения объема десны, и коллагеновая барьерная мембрана Bio-Gide (Geitstlich Pharma AG, Швейцария). Губка Spongostan (Johnson & Johnson Medical, Великобритания), изготовленная из денатурированного коллагена — желатина с максимально выраженными пористостью и смачиваемостью, была использована в качестве контрольного образца.

Определение острой цитотоксичности образцов. Для определения острой цитотоксичности использовали МТТ-тест — скрининговый метод оценки количества живых клеток в пробе. Тест основан на способности сукцинатдегидрогеназы митохондрий клеток восстанавливать светло-желтый МТТ (тетразолиум (3-(4,5-диметилтиазолил-2)-2,5-дифенилтетразолиумбромид) с образованием темноокрашенных, не растворимых в воде кристаллов формазана.

Для проведения МТТ-теста клетки SHED на 3—4-м пассаже снимали с культурального пластика и высевали в лунки 12-луночного планшета в плотности 50 тыс. клеток на лунку. Спустя сутки, после полного распластывания клеток, в каждую лунку вносили экспериментальные образцы равного объема. Были использованы специальные вставки в лунки, которые обеспечивают свободную диффузию культуральной среды внутри лунки, но при этом исключают прямой контакт материала с клетками. Клетки инкубировали в лунках сутки при стандартных культуральных условиях (температура 37°C, 5% CO2). Затем добавляли МТТ («ПанЭко», Россия) в концентрации 0,5 мг/мл. Кристаллы формазана экстрагировали из клеток с помощью диметилсульфоксида («ПанЭко», Россия), перемешивая на шейкере в течение 20 мин. Поглощение формазана оценивали, измеряя оптическую плотность элюата при длине волны 570 нм и вычитая фоновое значение при 620 нм на многофункциональном планшетном ридере EnSpire Multimode Plate Reader (PerkinElmer, США).

Статистический анализ полученных данных проводили в программе Prism v. 8.4 (GraphPad, США). Различия между группами выявляли с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с апостериорным тестом Холма—Шидака.

Оценка адгезии и миграции клеток. Для изучения прикрепления клеток к материалам и их миграции внутрь образцов на материалы высевали клетки SHED. Перед высеванием клетки окрашивали витальным флуоресцентным красителем PKH26 (Red Fluorescent Cell Linker Kit, Sigma, Германия) для дальнейшей визуализации.

В целях заселения материалов клетки, предварительно меченные красителем PKH26, центрифугировали и осадок разводили культуральной средой. Образцы материалов помещали в лунки 24-луночного планшета. Полученную клеточную суспензию с концентрацией 2 млн клеток в 1 мл наносили по 50 мкл на образец, после чего добавляли культуральную среду.

В 1-е, на 4-е и 8-е сутки из плашки извлекали по два образца каждого вида и исследовали расположение клеток на поверхности и внутри материала с помощью флуоресцентного инвертированного микроскопа AxioObserver D1 с камерой AxioCam HRc (Carl Zeiss, Германия).

Результаты и обсуждение

По данным МТТ-теста (рис. 1) было выявлено, что в присутствии коллагенового матрикса количество клеток в лунках не только не снижается по сравнению с контрольными группами (коллагеновой мембраны и коллагеновой губки), но даже несколько увеличивается, это может свидетельствовать о положительном влиянии исследуемого матрикса на пролиферативный потенциал клеточной культуры. Из всех исследуемых образцов только в присутствии коллагеновой губки наблюдалось уменьшение числа живых клеток в культуре.

Рис. 1. Результаты МТТ-теста.

По результатам оценки адгезии и миграции клеток обнаружено, что клетки прикрепляются ко всем исследуемым образцам материалов. При этом в коллагеновом матриксе и коллагеновой губке клетки выявляли как на поверхности, так и внутри материала уже в 1-е сутки. Плотность расположения клеток в исследуемом матриксе была выше, чем в коллагеновой губке. Клетки внутри этих материалов выявляли в течение всего эксперимента (8 сут), что видно на рис. 2.

Рис. 2. Адгезия клеток, окрашенных красителем PKH26, в 1-е сутки (а), на 4-е сутки (б) и на 8-е сутки (в).

На коллагеновой мембране в 1-е сутки клетки были выявлены только на поверхности материала, на 4-е сутки отмечали миграцию единичных клеток с поверхности мембраны в ее толщу, а на 8-е сутки наблюдали выраженную миграцию клеток внутрь мембраны, до половины ее толщины.

В одном из проведенных исследований по оценке параметров искусственных материалов отмечена важная роль пористости и способность искусственного материала достаточно долго поддерживать свою форму, что обеспечивает клеткам возможность проникать внутрь, а также обеспечивает диффузию питательных веществ и кислорода для поддержания жизни клеток [19]. Было показано, что достаточная пористость не только позволяет клеткам мигрировать внутрь материала, но также создает дополнительную площадь для адгезии клеток и пролиферации внутри материала.

В другом исследовании, с мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками взрослого человека, была также отмечена важность упругости материала и его впитывающей способности (помимо пористости) [20]. Повышенная пористость материала существенно способствует адгезии, жизнеспособности и пролиферации клеток. Упругость материала создает корсет для клеток и способствует их пролиферативному росту. Высокая гидрофильность материала ускоряет проникновение биологических жидкостей внутрь материала. Таким образом, менее упругие материалы, такие как желатиновая губка, даже при достаточной пористости снижают адгезию и пролиферацию клеток, в то время как коллагеновые матриксы, напротив, повышают адгезивные и пролиферативные способности клеток.

В проведенном нами исследовании упругий коллагеновый матрикс Fibro-Gide показал лучшие результаты по сравнению с коллагеновой мембраной низкой пористости Bio-Gide и с желатиновой губкой Spongostan высокой пористости, но низкой упругости, что согласуется с описанными ранее исследованиями [20].

Кроме того, вероятно, что более низкие показатели адгезии и пролиферации губки Spongostan обусловлены желатином в составе губки. Это суждение косвенно подтверждает одно из исследований, в котором прикрепление и скорость роста клеток пульпы зуба человека (human dental pulp cells — HDPC) на матриксах из желатина были ниже, чем на матриксах из коллагена [21]. Так, активность щелочной фосфатазы у выращенных на коллагене клеточных культур была выше, чем у выращенных на желатине. Пик экспрессии мРНК остеокальцина из клеток, выращенных на коллагене, был обнаружен значительно раньше, чем у клеток, выращенных на желатине. Общая экспрессия мРНК дентинового протеина была снижена на желатине. Интенсивность минерализации внеклеточного матрикса также была выше у клеточных культур, выращенных на коллагене. Таким образом, коллаген поддерживает пролиферацию и дифференцировку HDPC лучше, чем желатин.

В исследовании in vitro коллагенового материала Mucograft, похожего на Fibro-Gide, было проведено его сравнение с мембраной Bio-Gide [22]. Результаты исследования подтверждют, что оба коллагена не токсичны и обладают схожим потенциалом адгезии и пролиферации для живых клеток. Однако в сравнительном исследовании материала Mucograft и коллагенового матрикса Fibro-Gide последний продемонстрировал бóльшую устойчивость к деградации в условиях in vitro [23]. Кроме того, в одном из метаанализов было показано, что материал Fibro-Gide позволяет сформировать больший объем десны, чем Mucograft, что авторы частично связывают с его лучшим воздействием на прогениторные клетки [24].

Заключение

Проведенное исследование in vitro показало, что наиболее благоприятным материалом для культуры клеток SHED является коллагеновый материал Fibro-Gide с достаточными пористостью, упругостью и гидрофильностью. Клетки SHED прикрепляются к коллагеновому матриксу и легко проникают в образец, заполняя все внутреннее пространство, при этом пролиферативная способность культуры клеток возрастает. Положительное влияние материала Fibro-Gide на прогениторные клетки соединительной ткани может объяснять его высокий клинический потенциал.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail



Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.