Стимуляция эпикарда в качестве источника репарации миокарда: от эксперимента к клинической практике
- Авторы: Тимофеев Е.В.1, Булавко Я.Э.1
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет
- Выпуск: Том 15, № 5 (2024)
- Страницы: 71-80
- Раздел: Обзоры
- URL: https://ogarev-online.ru/pediatr/article/view/286934
- DOI: https://doi.org/10.17816/PED15571-80
- ID: 286934
Цитировать
Аннотация
Смертность от инфаркта миокарда и его осложнений — нарушений сердечного ритма, ремоделирования миокарда с последующим развитием застойной сердечной недостаточности — занимает лидирующее место в мире. В качестве одного из способов предотвращения ремоделирования сердца активно изучают активацию эпикарда. Метод основан на способности клеток эмбрионального эпикарда к эпителиально-мезенхимальной трасформации, в результате которой образованные клетки-производные эпикарда дают начало различным цитологическим линиям — сердечным фибробластам, гладкомышечным клеткам сосудистой стенки, адипоцитам и кардиомиоцитам. В постнатальном периоде этот регенераторный потенциал отсутствует. В настоящее время разработаны различные методики активации репаративного потенциала эпикарда с использованием вариантов генетического перепрограммирования клеток эпикарда с помощью вирусных векторов, воздействием паракринных факторов, участвующих в формировании сердца и его структур — факторами транскрипции GATA4, GATA6, тимозином β4, введением эмбриональных стволовых клеток или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в составе тканеинженерных конструкций, активацией факторов роста фибробластов ( FGF ), и тромбоцитарного фактора роста ( PDGF ). Эти методы активно изучаются на экспериментальных моделях инфаркта миокарда и показали свою высокую эффективность in vitro. Результаты трансплантации тканеинженерных конструкций во время проведения аортокоронарного шунтирования пациентам с тяжелой постинфарктной сердечной недостаточностью показывают перспективность в плане замедления ремоделирования миокарда.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Евгений Владимирович Тимофеев
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: darrieux@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9607-4028
SPIN-код: 1979-7713
доктор медицинских наук, профессор, кафедра пропедевтики внутренних болезней
Россия, 192100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2Яна Эдуардовна Булавко
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет
Email: yana.bulavko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0879-846X
SPIN-код: 8159-2273
ассистент, кафедра пропедевтики внутренних болезней
Россия, 192100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2Список литературы
- Дергилев К.В., Комова А.В., Цоколаева З.И., и др. Эпикард как новая мишень для регенеративных технологий в кардиологии // Гены и клетки. 2020. Т. 15, № 2. С. 33–40. EDN: ZWNMPT doi: 10.23868/202004016
- Дергилев К.В., Цоколаева З.И., Белоглазова И.Б., 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. Т. 13, № 1. С. 75–81. EDN: YNQDYD doi: 10.23868/201805009
- Дергилев К.В., Цоколаева З.И., Белоглазова И.Б., и др. Эпикардиальная трансплантация пластов из мезенхимальных стромальных клеток жировой клетчатки способствует активации эпикарда и стимулирует ангиогенез при инфаркте миокарда (экспериментальное исследование) // Общая реаниматология. 2019. Т. 15, № 6. С. 38–49. EDN: YLCBGN doi: 10.15360/1813-9779-2019-6-38-49
- Сизов А.В., Зотов Д.Д. Инфаркт миокарда второго типа при выраженном аортальном стенозе // Университетский терапевтический вестник. 2022. Т. 4, № 1. С. 32–36. doi: 10.56871/5991.2022.32.45.004
- Шлойдо Е.А., Пятериченко И.А., Зверева В.В., и др. Эндоваскулярные методы лечения у пациента с сочетанной патологией // Педиатр. 2015. Т. 6, № 3. С. 123–128. EDN: VBUCZP doi: 10.17816/PED63123-128
- Bao X., Lian X., Hacker T.A., et al. Long-term self-renewing human epicardial cells generated from pluripotent stem cells under defined xeno-free conditions // Nat Biomed Eng. 2016. Vol. 1. ID 0003. doi: 10.1038/s41551-016-0003
- Cai C.-L., Martin J.C., Sun Y., et al. A myocardial lineage derives from Tbx18 epicardial cells // Nature. 2008. Vol. 454. P. 104–108. doi: 10.1038/nature06969
- Cai W., Tan J., Yan J., et al. Limited regeneration potential with minimal epicardial progenitor conversions in the neonatal mouse heart after injury // Cell Rep. 2019. Vol. 28, N 1. P. 190–201.e3. doi: 10.1016/j.celrep.2019.06.003
- Cao J., Poss K.D. The epicardium as a hub for heart regeneration // Nat Rev Cardiol. 2018. Vol. 15. P. 631–647. doi: 10.1038/s41569-018-0046-4
- Chiu L.L.Y., Reis L.A., Momen A., Radisic M. Controlled release of thymosin-β4 from injected collagen-chitosan hydrogels promotes angiogenesis and prevents tissue loss after myocardial infarction // Regen Med. 2012. Vol. 7, N 4. P. 523–533. doi: 10.2217/rme.12.35
- Christoffels V.M., Grieskamp T., Norden J., et al. Tbx18 and the fate of epicardial progenitors // Nature. 2009. Vol. 458, N 7240. P. E8–E9. doi: 10.1038/nature07916
- Davis M.E., Motion J.P., Narmoneva D.A., et al. Injectable self-assembling peptide nanofibers create intramyocardial microenvironments for endothelial cells // Circulation. 2005. Vol. 111, N 4. P. 442–450. doi: 10.1161/01.CIR.0000153847.47301.80
- Gaetani R., Feyen D.A.M., Verhage V., et al. Epicardial application of cardiac progenitor cells in a 3D-printed gelatin/hyaluronic acid patch preserves cardiac function after myocardial infarction // Biomaterials. 2015. Vol. 61. P. 339–348. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.05.005
- Guadix J.A., Orlova V.V., Giacomelli E., et al. Human pluripotent stem cell differentiation into functional epicardial progenitor cells // Stem Cell Rep. 2017. Vol. 9, N 6. P. 1754–1764. doi: 10.1016/j.stemcr.2017.10.023
- Iyer D., Gambardella L., Bernard W.G., et al. Robust derivation of epicardium and its differentiated smooth muscle cell progeny from human pluripotent stem cells // Development. 2015. Vol. 142, N 8. P. 1528–1541. doi: 10.1242/dev.119271
- Kobayashi H., Yu Y., Volk D.E. Chapter 13 — Thymosins. В кн.: Hormonal signaling in biology and medicine / G. Litwack, editor. Academic Press, 2020. P. 311–326. doi: 10.1016/B978-0-12-813814-4.00013-4
- Mewhort H.E., Turnbull J.D., Meijndert H.C., et al. Epicardial infarct repair with basic fibroblast growth factor-enhanced CorMatrix-ECM biomaterial attenuates postischemic cardiac remodeling // J Thorac Cardiovasc Surg. 2014. Vol. 147, N 5. P. 1650–1659. doi: 10.1016/j.jtcvs.2013.08.005
- Miyagawa S., Domae K., Yoshikawa Y., et al. Phase I clinical trial of autologous stem cell-sheet transplantation therapy for treating cardiomyopathy // J Am Heart Assoc. 2017. Vol. 6, N 4. ID e003918. doi: 10.1161/JAHA.116.003918
- Moerkamp A.T., Lodder K., van Herwaarden T., et al. Human fetal and adult epicardial-derived cells: A novel model to study their activation // Stem Cell Res Ther. 2016. Vol. 7. ID 174. doi: 10.1186/s13287-016-0434-9
- Olivey H.E., Svensson E.C. Epicardial-myocardial signaling directing coronary vasculogenesis // Circ Res. 2010. Vol. 106, N 5. P. 818–832. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.109.209197
- Pascual-Gil S., Garbayo E., Díaz-Herráez P., et al. Heart regeneration after myocardial infarction using synthetic biomaterials // J Control Release. 2015. Vol. 203. P. 23–38. doi: 10.1016/j.jconrel.2015.02.009
- Paunovic A.I., Drowley L., Nordqvist A., et al. Phenotypic screen for cardiac regeneration identifies molecules with differential activity in human epicardium-derived cells versus cardiac fibroblasts // ACS Chem Biol. 2017. Vol. 12, N 1. P. 132–141. doi: 10.1021/acschembio.6b00683
- Porrello E.R., Mahmoud A.I., Simpson E., et al. Transient regenerative potential of the neonatal mouse heart // Science. 2011. Vol. 331, N 6020. P. 1078–1080. doi: 10.1126/science.1200708
- Rane A.A., Chuang J.S., Shah A., et al. Increased infarct wall thickness by a bio-inert material is insufficient to prevent negative left ventricular remodeling after myocardial infarction // PLoS One. 2011. Vol. 6. ID e21571. doi: 10.1371/journal.pone.0021571
- Sanchez-Fernandez C., Rodriguez-Outeiriño L., Matias-Valiente L., et al. Regulation of epicardial cell fate during cardiac development and disease: An overview // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, N 6. ID 3 220. doi: 10.3390/ijms23063220
- Sasaki T., Hwang H., Nguyen C., et al. The small molecule Wnt signaling modulator ICG-001 improves contractile function in chronically infarcted rat myocardium // PLoS One. 2013. Vol. 8. ID e75010. doi: 10.1371/journal.pone.0075010
- Serpooshan V., Zhao M., Metzler S.A., et al. The effect of bioengineered acellular collagen patch on cardiac remodeling and ventricular function post myocardial infarction // Biomaterials. 2013. Vol. 34, N 36. P. 9048–9055. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.08.017
- Shrivastava S., Srivastava D., Olson E.N., et al. Thymosin β4 and cardiac repair // Ann NY Acad Sci. 2010. Vol. 1194, N 1. P. 87–96. doi: 10.1111/j.1749-6632.2010.05468.x
- Smart N., Risebro C.A., Melville A.A.D., et al. Thymosin β4 induces adult epicardial progenitor mobilization and neovascularization // Nature. 2007. Vol. 445. P. 177–182. doi: 10.1038/nature05383
- Smits A., Riley P. Epicardium-derived heart repair // J Dev Biol. 2014. Vol. 2, N 2. P. 84–100. doi: 10.3390/jdb2020084
- Smits A.M., Dronkers E., Goumans M.-J. The epicardium as a source of multipotent adult cardiac progenitor cells: Their origin, role and fate // Pharmacol Res. 2018. Vol. 127. P. 129–140. doi: 10.1016/j.phrs.2017.07.020
- Tan S.H., Loo S.J., Gao Y., et al. Thymosin β4 increases cardiac cell proliferation, cell engraftment, and the reparative potency of human induced-pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes in a porcine model of acute myocardial infarction // Theranostics. 2021. Vol. 11, N 16. P. 7879–7895. doi: 10.7150/thno.56757
- Tano N., Narita T., Kaneko M., et al. Epicardial placement of mesenchymal stromal cell-sheets for the treatment of ischemic cardiomyopathy; in vivo proof-of-concept study // Mol Ther. 2014. Vol. 22, N 10. P. 1864–1871. doi: 10.1038/mt.2014.110
- Trembley M.A., Velasquez L.S., Bentley K.L.D.M., Small E.M. Myocardin-related transcription factors control the motility of epicardium-derived cells and the maturation of coronary vessels // Development. 2015. Vol. 142, N 1. P. 21–30. doi: 10.1242/dev.116418
- Van Tuyn J., Atsma D.E., Winter E.M., et al. Epicardial cells of human adults can undergo an epithelial-to-mesenchymal transition and obtain characteristics of smooth muscle cells in vitro // Stem Cells. 2007. Vol. 25, N 2. P. 271–278. doi: 10.1634/stemcells.2006-0366
- Van Wijk B., Gunst Q.D., Moorman A.F.M., Van Den Hoff M.J.B. Cardiac regeneration from activated epicardium // PLoS One. 2012. Vol. 7. ID e44692. doi: 10.1371/journal.pone.0044692
- Vieira J.M., Howard S., Villa Del Campo C., et al. BRG1-SWI/SNF-dependent regulation of the Wt1 transcriptional landscape mediates epicardial activity during heart development and disease // Nat Commun. 2017. Vol. 8. ID 16034. doi: 10.1038/ncomms16034
- Von Gise A., Pu W.T. Endocardial and epicardial epithelial to mesenchymal transitions in heart development and disease // Circ Res. 2012. Vol. 110, N 12. P. 1628–1645. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.259960
- Wang Q.L., Wang H.-J., Li Z.-H., et al. Mesenchymal stem cell-loaded cardiac patch promotes epicardial activation and repair of the infarcted myocardium // J Cell Mol Med. 2017. Vol. 21, N 9. P. 1751–1766. doi: 10.1111/jcmm.13097
- Wang Y.-L., Yu S.-N., Shen H.-R., et al. Thymosin β4 released from functionalized self-assembling peptide activates epicardium and enhances repair of infarcted myocardium // Theranostics. 2021. Vol. 11, N 9. P. 4262–4280. doi: 10.7150/thno.52309
- Wei K., Serpooshan V., Hurtado C., et al. Epicardial FSTL1 reconstitution regenerates the adult mammalian heart // Nature. 2015. Vol. 525. P. 479–485. doi: 10.1038/nature15372
- Wessels A., Pérez-Pomares J.M. The epicardium and epicardially derived cells (EPDCs) as cardiac stem cells // Anat Rec Part A Discov Mol Cell Evol Biol. 2004. Vol. 276A, N 1. P. 43–57. doi: 10.1002/ar.a.10129
- Winter E.M., Grauss R.W., Hogers B., et al. Preservation of left ventricular function and attenuation of remodeling after transplantation of human epicardium-derived cells into the infarcted mouse heart // Circulation. 2007. Vol. 116, N 8. P. 917–927. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.668178
- Witty A.D., Mihic A., Tam R.Y., et al. Generation of the epicardial lineage from human pluripotent stem cells // Nat Biotechnol. 2014. Vol. 32. P. 1026–1035. doi: 10.1038/nbt.3002
- Yamaguchi Y., Cavallero S., Patterson M., et al. Adipogenesis and epicardial adipose tissue: a novel fate of the epicardium induced by mesenchymal transformation and PPARgamma activation // PNAS USA. 2015. Vol. 112, N 7. P. 2070–2075. doi: 10.1073/pnas.1417232112
- Zhao J., Cao H., Tian L., et al. Efficient differentiation of TBX18 + /WT1 + epicardial-like cells from human pluripotent stem cells using small molecular compounds // Stem Cells Dev. 2017. Vol. 26, N 7. P. 528–540. doi: 10.1089/scd.2016.0208
- Zhou B., Ma Q., Rajagopal S., et al. Epicardial progenitors contribute to the cardiomyocyte lineage in the developing heart // Nature. 2008. Vol. 454, N 7200. P. 109–913. doi: 10.1038/nature07060
- Zhou B., Mcgowan F.X., Pu W.T., et al. Adult mouse epicardium modulates myocardial injury by secreting paracrine factors // J Clin Investig. 2011. Vol. 121, N 5. P. 1894–1904. doi: 10.1172/JCI45529
Дополнительные файлы
