Морфофункциональное состояние культуры стволовых клеток на 2D-матриксе, имитирующем "молчащие" остеогенные и кроветворные микротерритории

Abstract

Изучено влияние особенностей рельефа и количественных параметров модельного костного минерального матрикса на морфофункциональное состояние пренатальных стромальных клеток легкого человека (ПСКЛЧ) in vitro и ремоделирование системы кость - костный мозг мышей in vitro. Исследования показали, что магнетронные кальцийфосфатные СаР покрытия представляют собой тонкий (толщина не более 1-2 мкм) беспористый гладкий (Ra меньше 1 мкм) слой карбоксилированных апатитов с соотношением кальция и фосфора выше стехиометрического (более 1,67). Такие 2D-поверхности несут дискретные структурно-функциональные микротерритории (ниши) для ПСКЛЧ. Тем не менее созревание ПСКЛЧ в остеобласты при 4-суточном культивировании на подобных поверхностях является маловероятным. Слабое остеогенное коммитирование ПСКЛЧ на гладком (Ra меньше 1 мкм) СаР покрытии ассоциировано in vitro со средним индексом искусственной остеогенной ниши менее 34%, незначительным растворением искусственной поверхности, повышенной секрецией TNF-альфа в культуре клеток. Поведение подобных имплантатов, несущих столбик сингенного костного мозга, проявляется in vitro затуханием эктопического костеобразования и гемопоэза у мышей. Предложенная методология позволяет, по-видимому, имитировать участки поверхности кости, несущих "молчащие" эндостальные ниши для стромальных и кроветворных стволовых клеток.

An influence relief features and quantitative parameters of model bone mineral matrix on in vitro morphofunctional status of human prenatal stromal lung cells (HPSLC) and in vivo mice bone/marrow system remodeling has been studied. Investigations have showed that magnetron calcium phosphate (CaP) coatings are thin (thickness less than 1—2 mm), nonporous, smooth (Ra 1 mm) layer of carboxylated apatites with the calcium/phosphorus ratio higher than stoichiometric one (more than 1.67). Such 2D surfaces have discreet structure-functional microterritories (niches) for HPSLC. Nevertheless, HPSLC maturation in osteoblasts under 4-days cultivation on such surfaces is unlikely. Poor HPSLC osteogenic committing on «smooth» (Ra 1 mm) CaP coating is in vitro associated with an average index of artificial osteogenic niche less than 34%, weak artificial surface dissolution and elevated TNFalpha secretion by cell culture. A behavior of such implants with singenic bone marrow column is displayed in vivo by a degeneration of mice heterotopic osteogenesis and hemopoiesis. Methodology suggested allows apparently to imitate bone surface microterritories having “quiescent“ endosteal niches for stromal and hemopoietic stem cells.