CC BY
63
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 616.127-005.8
СТАБИЛИН-1-ПОЗИТИВНЫЕ МАКРОФАГИ В МИОКАРДЕ ПАЦИЕНТОВ С ФАТАЛЬНЫМ ИСХОДОМ ИНФАРКТА МИОКАРДА
А.Э. Гомбожапова1- 2, Ю.В. Роговская1- 2, М.С. Ребенкова1, В.С. Шурупов1, Ю.Г. Кжышковская2, В.В. Рябов1- 2
'Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт кардиологии", Томск Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский
Томский государственный университет" E-mail: gombozhapova@gmail.com
MYOCARDIAL STABILIN-1-POSITIVE MACROPHAGES IN PATIENTS WITH FATAL
MYOCARDIAL INFARCTION
A.E. Gombozhapova1, 2, Yu.V. Rogovskaya1, 2, M.S. Rebenkova1, V.S. Shurupov1, Yu. G. Kzhyshkowska2,
V.V. Ryabov1, 2
'Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute for Cardiology", Tomsk 2National Research Tomsk State University
Ремоделирование сердца и развивающаяся вследствие этого сердечная недостаточность по-прежнему является одной из основных причин смертности больных, перенесших инфаркт миокарда. Необходимость углубления знаний о том, какие же факторы приводят к различным исходам инфаркта миокарда, привело к смещению акцента исследований в сторону изучения процессов воспаления как клеточно-молекулярной основы постинфарктного ремоделирования. В последние годы предметом научного интереса стали клетки иммунной системы (макрофаги) как в здоровых тканях, так и при патологических состояниях. Выделяют две субпопуляции макрофагов: воспалительные М1 макрофаги и М2 макрофаги, выполняющие адаптивную, регенераторную, противовоспалительную функции. Одним из маркеров М2 макрофагов является скавенджер-рецептор стабилин-1. М2 макрофаги, экспрессируя стабилин-1, принимают участие в процессе деградации ацетилированных липопротеинов низкой плотности и гликопротеина SPARC (secreted protein acidic and rich in cysteine), являющегося универсальным регулятором процессов репарации, ангиогенеза и тканевого ремоделирования. Цель настоящей работы: показать наличие/отсутствие стабилин-1-позитивных макрофагов в миокарде пациентов с фатальным исходом инфаркта миокарда при помощи иммуногистохимического анализа. Полученные данные, подтверждающие наличие стаби-лин-1-позитивных М2 макрофагов, позволяют продолжить дальнейшие исследования по определению молекулярного профиля и функции этих клеток в процессах развития неблагоприятного ремоделирования сердца. Ключевые слова: инфаркт миокарда, макрофаг, иммуногистохимия, скавенджер-рецептор, стабилин-1.
Cardiac remodeling following myocardial infarction leads to impaired ventricular function and heart failure which remain a major cause of mortality and morbidity. The need to extend our knowledge about what factors lead to different outcomes of myocardial infarction has led to a research of immuno-inflammatory pathways and molecular activities as the basis of post-infarction remodeling. Recently, macrophages, cells of the immune system, became a subject of scientific interest both under normal and pathological conditions. There are two subpopulations of macrophages: inflammatory M1 macrophages and M2 macrophages, which perform adaptive, regenerative, and anti-inflammatory function. One of the M2 macrophage biomarkers is scavenger receptor stabilin-1. M2 macrophages, expressing stabilin-1, mediate degradation of acetylated low-density lipoproteins and glycoprotein SPARC (secreted protein acidic and rich in cysteine), a universal regulator of wound healing, angiogenesis and tissue remodeling. The aim of this study was to show the presence/absence of myocardial stabilin-1-positive macrophages in patients with fatal myocardial infarction by means of immunohistochemistry. Data confirming the presence of stabilin-1-positive macrophages M2 allow for continuing further studies to identify the molecular profile and function of these cells in the development of adverse cardiac remodeling. Key words: myocardial infarction, macrophage, immunohistochemistry, scavenger receptor, stabilin-1.
А.Э. Гомбожапова и соавт.
СТАБИЛИН-1-ПОЗИТИВНЫЕ МАКРОФАГИ В МИОКАРДЕ ПАЦИЕНТОВ..
Введение
Последние данные свидетельствуют о том, что современные методики инвазивного и медикаментозного лечения полностью реализовали свой потенциал по ограничению размера некроза, снижению смертности и улучшению функции миокарда у больных во время и после инфаркта миокарда [1-3]. Ремоделирование сердца и развивающаяся вследствие этого сердечная недостаточность по-прежнему является одной из основных причин смертности больных, перенесших инфаркт миокарда [4, 5]. Необходимость углубления знаний о том, какие же факторы приводят к различным исходам инфаркта миокарда, привело к смещению акцента исследований в сторону изучения процессов воспаления как клеточно-моле-кулярной основы постинфарктного ремоделирования [6].
Механизм развития неблагоприятного ремоделирования сердца до сих пор остается во многом не ясным. В последние годы предметом научного интереса стали клетки иммунной системы (макрофаги) как в здоровых тканях, так и при различных патологических состояниях [7]. Первыми были открыты макрофаги, участвующие в процессах воспаления - так называемые воспалительные М1 или классически активируемые макрофаги. Далее были установлены новые функции этих клеток: противовоспалительная, адаптивная, регенераторная. Макрофаги, которые выполняют эти функции, получили название М2 или альтернативно активируемых макрофагов. Продемонстрирован противовоспалительный фенотип М2 макрофагов, экспрессирующий на своей поверхности такие маркеры, как макрофагальный маннозный рецептор С тип 1 или CD206, скавенджер-рецепторы - CD163 и ста-билин-1 [7, 8].
Мультифункциональный скавенджер-рецептор стаби-лин-1 был впервые идентифицирован как MS-1 антиген, экспрессированный на поверхности синусоидальных эндотелиальных клеток селезенки человека [9]. Дальнейшие исследования показали наличие экспрессии стаби-лина-1 на поверхности тканевых макрофагов при хроническом течении воспаления и туморогенезе [9]. М2 макрофаги, экспрессируя стабилин-1, принимают участие в процессе деградации ацетилированных липопро-теинов низкой плотности и гликопротеина SPARC (secreted protein acidic and rich in cysteine), являющегося универсальным регулятором процессов репарации, ан-гиогенеза и тканевого ремоделирования [9, 10].
В последние десять лет роль активно изучалась роль стабилина-1 в патогенезе злокачественных новообразований. В одном из недавних исследований, проведенных на мышах, получены данные о наличии этого маркера макрофагов на начальных стадиях развития глиомы и уменьшении его экспрессии по мере прогрессирования заболевания. Таким образом, было предположено, что изменение выраженности экспрессии стабилина-1 может помочь в оценке опухолевого роста [8]. В другом исследовании стабилин-1 рассматривался как новая иммуно-супрессивная молекула, предполагалось, что моноциты кровяного русла с выраженной экспрессией стабилина-1 могут подавлять провоспалительные реакции in vivo [10].
Таким образом, моноциты/макрофаги являются клю-
чевыми участниками воспалительной реакции, секрети-руют про- и противовоспалительные факторы, фагоцитируют погибшие клетки, способствуют формированию соединительной ткани, выделяют факторы ангиогенеза и фиброгенеза, во многом могут определять ремоделирование сердца, выделяя эластазу, коллагеназу и гиалу-ронидазу, а также воздействуя на процессы апоптоза и пролиферации кардиомиоцитов. К сожалению, феноти-пические характеристики и функциональная роль этих клеток в процессе постинфарктного ремоделирования сердца остаются малоизвестными [11, 12]. Необходимо проведение исследований, направленных на изучение субпопуляций макрофагов в ткани сердца человека и определение их значения в процессах постинфарктного воспаления и заживления, результаты которых могли бы быть применены в клинической медицине, в том числе в поиске новых терапевтических мишеней для предотвращения неблагоприятного ремоделирования миокарда.
Цель работы: показать наличие/отсутствие стабилин-1-позитивных макрофагов в миокарде пациентов с фатальным исходом инфаркта миокарда при помощи им-муногистохимического анализа. Задачи исследования:
1. Изучить методику иммуногистохимического анализа и оценки клеточного состава зоны инфаркта, пери-инфарктной зоны и отдаленных от инфаркта участков миокарда.
2. Выявить наличие/отсутствие стабилин-1-позитивных макрофагов в миокарде пациентов с летальным исходом инфаркта миокарда.
Материал и методы
В настоящей работе объектом исследования являлись фрагменты миокарда больных, умерших от острого инфаркта миокарда I типа.
Аутопсия проводилась на базе патологоанатомичес-кого отделения НИИ кардиологии. С парафиновых блоков были приготовлены микротомные срезы для последующего иммуногистохимического исследования. В каждом случае проводился забор от трех до пяти парафиновых блоков. С каждого блока выполнено двадцать срезов. Срезы фиксированы на стеклах с полилизиновым покрытием (по два среза на одно стекло); при этом один из срезов в каждом стекле использовался для отрицательного контроля. Кроме того, в каждой партии окрашиваемых срезов для положительного и отрицательного контроля использовались срезы плаценты.
Иммуногистохимическое исследование фрагментов сердечной мышцы проводилось с помощью набора мышиных моноклональных антител к стабилин-1. Во всех случаях мы использовали систему визуализации HRP-DAB (horseradish peroxidase - 3,3'- diamnobenzidine, перокси-даза хрена - 3,3'-диаминобензидин). Работа проводилась на современном универсальном прямом исследовательском микроскопе. Материал исследовался по количественным (количество стабилин-1-позитивных макрофагов в 1 мм2) и качественным признакам (локализация, характер распределения клеток - единичные клетки или инфильтраты).
Рис. 1. Зона инфаркта. Инфильтрация миокарда нейтрофила- Рис. 2. Зона инфаркта. Инфильтрация миокарда стабилин-1-ми у пациента, умершего на 3-и сутки от развития инфаркта позитивными макрофагами у пациента, умершего на 16-е сут-миокарда, стабилин-1-позитивные макрофаги отсутствуют. ки от развития инфаркта миокарда. Аутопсия, иммуногисто-
Аутопсия, иммуногистохимическое исследование, х400
химическое исследование, х400
Результаты и обсуждение
Проведено иммуногистохимическое исследование парафиновых срезов миокарда от девяти пациентов с различной давностью инфаркта миокарда. На светооптичес-ком уровне были исследованы стабилин-1-позитивные макрофаги в зоне инфаркта, периинфарктной зоне и отдаленных от инфаркта участках миокарда.
Стабилин-1-позитивные макрофаги не определялись в участках некроза (рис. 1). Данная субпопуляция макрофагов появлялась в зоне инфаркта на стадии развития грануляционной ткани (рис. 2). В периинфарктной зоне стабилин-1-позитивные клетки выявлялись в виде одиночных клеток при давности инфаркта от 48 до 72 ч и более. В участках, отдаленных от зоны инфаркта, в срезе встречались единичные стабилин-1-позитивные макрофаги при площади среза 1 см2 и более.
Настоящий материал является первым этапом работы, выполняемой на базе отделения неотложной кардиологии, посвященной изучению функциональной пластичности моноцитов/макрофагов в процессах восстановительной регенерации и постинфарктного ремоделиро-вания сердца.
Выводы
В результате проведенной работы мы подтвердили наличие стабилин-1-позитивных М2 макрофагов в миокарде пациентов с фатальным исходом инфаркта миокарда, что позволяет продолжить дальнейшие исследования по определению молекулярного профиля и функции этих клеток в процессах развития неблагоприятного ремоделирования сердца.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №1604-01268 и программы повышения конкурентоспособности Томского государственного университета. Работа ведется на базе Томского регионального центра коллективного пользования научным оборудованием при финан-
совой поддержке государства в лице Минобрнауки России в рамках Соглашения 14.594.21.0001
(RFMEFI59414X0001).
Литература
1. Min X., Burchfield J., Hill J. Pathological ventricular remodeling: therapies // Circulation. - 2013. - Vol. 128(4). - P. 388-400.
2. Рябов В.В., Соколов А.А., Рябова Т.Р. Структурно-функциональная перестройка сердца в условиях реперфузионной терапии инфаркта миокарда. - Томск : STT, 2010. - 252 с.
3. Марков В.А., Рябов В.В., Вышлов Е.В. и соавт. Особенности ремоделирования сердца после инфаркта миокарда при фармакоинвазивных методах реперфузии и усиленной наружной контрпульсации. - Томск: STT, 2014. - 244 с.
4. Ishii H., Amano T., Matsubara T. et al. Pharmacological intervention for prevention of left ventricular remodeling and improving prognosis in myocardial infarction // Circulation. -2008. - Vol. 118. - P. 2710-2718.
5. Федоров А.Ю., Усов В.Ю., Трубачева И.А. и соавт. Коронарная и сердечная недостаточность: Коллективная монография, посвященная 25-летию НИИ кардиологии Томского научного центра Сибирского отделения РАМН и 20-летию Филиала ГУ нИи кардиологии ТНЦ СО РАМН Тюменский кардиологический центр. - Томск : STT, 2005. - 716 с.
6. Ismahil M., Hamid T., Bansal S. et al. Remodeling of the mononuclear phagocyte network underlies chronic inflammation and disease progression in heart failure: critical importance of the cardiosplenic axis // Circulation Research. -2014. - Vol. 114. - P. 266-282.
7. Murray P., Wynn T. Protective and pathogenic functions of macrophage subsets // Nature Reviews Immunology. - 2011. -Vol. 11. - P. 723-737.
8. Clement D., Nance J. Philip, Hubbard J. et al. Stabilin-1 expression in tumor associated macrophages // Brain Research.
- 2012. - Vol. 1481. - P. 71-78.
9. Kzhyshkowska J., Gratchev A., Goerdt S. Stabilin-1, a homeostatic scavenger receptor with multiple functions // J. Cell. Mol. Med.
- 2006. - Vol. 10. - P. 635-649.
10. Palani S., Elima K., Ekhlom E. et al. Monocyte Stabilin-1 supresses the activation of Th1 lymphocytes // J. Immunol. - 2015. -Vol. 196. - P. 115-123.
11. Fujiu K., Wang J., Nagai R. Cardioprotective function of cardiac macrophages // Cardiovasc. Research. - 2014. - Vol. 102. -P. 191-193.
А.Ф. Канев и соавт.
РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА...
12. Frantz S., Bauersachs J., Ertl G. Post-infarct remodeling: contribution of wound healing and inflammation // Cardiovasc. Research. - 2009. - Vol. 81. - P. 474-481.
Поступила 17.02.2016
Сведения об авторах
Гомбожапова Александра Энхэевна, аспирант отделения неотложной кардиологии НИИ кардиологии, младший научный сотрудник Лаборатории трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины ТГУ.
Адреса: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а; 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36. E-mail: gombozhapova@gmail.com. Роговская Юлия Викторовна, канд. мед. наук, заведующая патологоанатомическим отделением НИИ кардиологии, старший научный сотрудник Лаборатории трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины ТГУ.
Адреса: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а; 634050, г. Томск, пр. Ленина 36. E-mail: mynga@sibmail.com. РебенковаМария Сергеевна, младший научный сотрудник клинико-диагностической лаборатории НИИ кардиологии.
Адрес: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а. E-mail: mariambf@mail.ru. Шурупов Владимир Сергеевич, канд. мед. наук, врач анестезиолог-реаниматолог отделения неотложной кардиологии НИИ кардиологии. Адрес: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а. E-mail: shurupov81@mail.ru. Кжышковская Юлия Георгиевна, докт. биол. наук, профессор Гейдельбергского университета, руководитель Лаборатории трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины ТГУ. Адрес: 68167, Mannheim, 1-3 Theodor-Kutzer Ufer. E-mail: ulia.kzhyshkowskal@gmail.com. Рябов Вячеслав Валерьевич, докт. мед. наук, ведущий научный сотрудник отделения неотложной кардиологии НИИ кардиологии, ведущий научный сотрудник Лаборатории трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины ТГУ, профессор кафедры кардиологии ФПК и ППС ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России.
Адреса: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а; 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36; 634050, г. Томск, Московский тракт, 2.
E-mail: rvvt@cardio-tomsk.ru.
УДК 616-092.18:616.12
РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА КАРДИОМИОЦИТОВ ПАЦИЕНТОВ С ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА, АССОЦИИРОВАННОЙ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2-ГО ТИПА
А.Ф. Канев1, Д.С. Кондратьева2
'Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации, Томск Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт кардиологии", Томск
E-mail: alexkanev92@gmail.com
SARCOPLASMIC RETICULUM REMODELING IN CARDIOMYOCYTES FROM PATIENTS WITH ISCHEMIC HEART DISEASE ASSOCIATED WITH TYPE 2 DIABETES
MELLITUS
A.F. Kanev1, D.S. Kondratyeva2
1Siberian State Médical University, Tomsk 2Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute for Cardiology", Tomsk
Цель: изучение функции саркоплазматического ретикулума (СР) кардиомиоцитов пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), ассоциированной с сахарным диабетом 2-го типа (СД2). Материал и методы. Работа выполнена на трабекулах ушка правого предсердия пациентов с ИБС и больных ИБС, ассоциированной с СД2. Функцию СР оценивали по изменению показателей инотропной функции изолированных мышц в изометрическом режиме при выполнении теста с периодами покоя. Уровень Са2+-АТФ-азы (SERCA2a) определяли методом Вестерн-блоттинга. Результаты. Обнаружено, что инотропная реакция на периоды покоя может быть двух типов. I тип характеризовался тем, что после периодов покоя амплитуда сокращений либо оставалась на уровне базовых зна-
