Введение к работе
Актуальность проблемы. Морфогенез сосудистой системы включает миграцию, пролиферацию и дифференцировку гладкомышечных клеток-предшественников. Причем, гладкомышечные клетки (ГМК) сосудистой стенки характеризуются целым рядом особенностей дифференцировки. Прежде всего, это два фенотипа: эмбриональный или синтетический и взрослый или сократительный. ГМК присуще сочетание активной пролиферации в эмбриональном и раннем постнатальном (п/н) периоде с продукцией большого числа матриксных белков и формированием базальной мембраны. Затухание митотической активности и выход ГМК в состояние покоя не приводит к прекращению синтеза внеклеточного матрикса.
Характерной особенностью дифференцированной гладкомышечной ткани сосудов является крайне слабое клеточное обновление. Если ГМК в эмбриональном и раннем п/н периоде активно пролиферируют, то во взрослом сосуде если обновление и идет, то преимущественно путем полиплоидизации ГМК.
Хотя на сегодняшний день известно, что популяция ГМК крупных артериальных сосудов и в частности аорты гетерогенна по целому ряду признаков, в том числе и по срокам выхода и по углубленности клеток в покой, тем не менее, по-прежнему остается неизвестным механизм регуляции пролиферативного поведения ГМК в ходе развития сосудистой стенки и посути остается неизвестным, из каких субпопуляций (по пролиферативному поведению) складывается взрослая стенка аорты. В связи с последним в литературе остро обсуждается вопрос, сохраняются ли в общей популяции ГМК сосудов клетки со свойствами эмбриональных? Поэтому представляется актуальным исследование особенности пролиферативного поведения ГМК в онтогенезе магистральных сосудов и, в частности, аорты.
Другой особенностью гладкомышечной ткани сосудистой стенки является мощное развитие экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), который вырабатывают сами ГМК. Поэтому становится очевидной активная роль матрикса в формировании и функционировании как эмбриональных, так и взрослых сосудов. Роль рецепторов к компонентам матрикса выполняют интегрины, которым по праву принадлежит одно из ведущих мест среди регуляторов морфогенеза ткани. Как основные рецепторы к компонентам матрикса, интегрины являются главными участниками процессов адгезии и миграции клеток. В последнее время было показано, что они участвуют в ремоделировании матрикса и могут, как поддерживать, так и ингибировать пролиферацию различных типов клеток.
Исследование пролиферативного поведения ГМК при формировании артериальных сосудов и остающиеся неизвестными механизмы его контроля заставляют искать класс молекул, играющих ведущую роль в дифференцировке отдельных ГМК и в становлении и поддержании целостности сосудистой стенки. Учитывая особенности строения стенки аорты и дифференцировки ГМК, можно сказать, что в поведении этих клеток огромную роль играет межклеточный матрикс. Поэтому представляется актуальным исследовать экспрессию интегринов, как основных рецепторов к компонентам матрикса, слагающего стенку аорты, и их возможное участие в пролиферативном поведении ГМК.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлась оценка репертуара экспрессированных на поверхности ГМК интегринов 1- и 3-семейств, как важнейших рецепторов к компонентам внеклеточного матрикса, и сопоставление полученных результатов с особенностями пролиферативного поведения ГМК в ходе эмбрионального и п/н развития аорты крысы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Методом «отложенной метки» с использованием тимидина, меченого тритием (3Н-тимидина) исследовать особенности пролиферативного поведения ГМК в морфогенезе аорты крысы с раннего п/н периода и до наступления половой зрелости (с 6-го дня до 4-х месяцев после рождения).
-
Методом иммуноцитохимии исследовать экспрессию интегринов 1- и 3-семейств на ГМК в онтогенезе аорты крысы в эмбриональном и п/н периоде.
-
Методом иммуноцитохимии исследовать экспрессию основных компонентов матрикса в онтогенезе аорты крысы в эмбриональном и п/н периоде.
-
Сопоставить картину экспрессии интегринов на поверхности ГМК с пролиферативным поведением ГМК в ходе онтогенеза аорты крысы.
Научная новизна и практическая значимость работы. В работе были детально исследованы особенности пролиферативного поведения ГМК в ходе развития аорты крысы. Было показано, что с возрастом в стенке аорты крысы пролиферация ГМК сильно снижается. Проведенные исследования позволили выявить гетерогенность популяции ГМК грудного отдела аорты крысы по пролиферативному поведению. На ранних этапах онтогенеза основная масса ГМК составляет «быстропролиферирующую» субпопуляцию, за счет которой происходит рост аорты. Показано, что эта субпопуляция постепенно уменьшается за счет асинхронного выхода клеток в состояние покоя. Другая субпопуляция - "медленная" - пролиферирует значительно медленнее и видимо пополняется клетками из первой субпопуляции. Характер пролиферативного поведения ГМК позволяет предположить, что выход в состояние покоя клеток из «быстрой» субпопуляции на ранних сроках развития, вероятнее всего, происходит в G1-периоде клеточного цикла. Выход в состояние покоя клеток из «медленной» субпопуляции происходит, скорее всего, асинхронно на разных стадиях клеточного цикла (предположительно в G1- и G2-периодах).
Полученные результаты также показывают, что уже с момента рождения в ходе формирования стенки аорты из популяции исходных ГМК обособляется незначительный процент клеток, покидающих клеточный цикл и уходящих в состояние покоя. В работе представлено детальное фенотипическое описание экспрессии целого ряда интегринов на ГМК практически от момента закладки аорты в эмбриональном периоде до момента ее полного формирования в п/н периоде. Проведено сравнение пролиферативного поведения ГМК и экспрессии исследованных интегринов.
Полученные результаты имеют несомненное теоретическое и практическое значение, так как расширяют современное представление о механизмах регуляции пролиферации и дифференцировки ГМК сосудистой стенки, что может иметь большое значение для понимания патогенетических механизмов некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, и в частности, атеросклероза.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на Международной научно-практической конференции «Медико-биологические науки для теоретической и клинической медицины», посвященной 45-летию МБФ РГМУ (Москва, 2008); на VI Всероссийской конференции по патологии клетки (Москва, 2000); на III Международной конференции Скандинавского общества по изучению атеросклероза (Humlebaek, 1996) и на межлабораторном семинаре Института экспериментальной кардиологии ФГУ РКНПК Росмедтехнологий (2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликована 1 статья и 3 тезисных сообщения. 1 статья подготовлена к печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из разделов: «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Заключение», «Выводы» и «Список литературы». Работа изложена на 140 страницах и включает 11 рисунков и 7 таблиц. Список литературы содержит более 500 ссылок.
