|
Научный центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, Новосибирск
Эта статья была опубликована в сборнике научных трудов "Актуальные проблемы современной науки" c материалами Восьмой Международной Телеконференции (28 - 31 мая 2012 года).
Известно, что фибробласты активно участвуют в патологических процессах, и им отводится центральная роль в развитии системного склероза [8], фиброза [1; 3; 5; 11] и воспаления [5]. В то же время имеется ограниченный объем достоверной информации о некоторых аспектах взаимодействия фибробластов с иммунокомпетентными клетками, хотя роль процессов межклеточной кооперации в патогенезе заболеваний не вызывает сомнения.
Поскольку для уточнения характера клеточных реакций с участием фибробластов требуется проведение комплексного цитологического анализа, то в качестве обеспечивающих методов целесообразно использование культуральных технологий. Культуры фибробластов находят широкое применение в исследовательской работе [2; 4; 9]. Причем освещены вопросы взаимодействия иммунокомпетентных клеток с фибробластами в условиях смешанной культуры [6]. Совместное инкубирование иммунокомпетентных клеток проводят как с первичными культурами фибробластов [7], так и с фибробластами клеточной линии [10]. Создание смешанных клеточных культур, включающих в свой состав фибробласты, составляет основу моделей для изучения кооперации иммунокомпетентных клеток с клетками соединительной ткани [7]. На наш взгляд, использование первичных культур фибробластов является способом, наиболее отвечающим данным целям.
Цель исследования состояла в изучении особенностей взаимного влияния фибробластов и перитонеальных клеток in vitro. Эксперимент проводили на первичных культурах фибробластов легких, выделенных от мышей линии CBF. Клетки культивировали в течение 7 суток. При создании смешанных культур, за 24 часа до окончания эксперимента, в культуры фибробластов вносили взвесь перитонеальных клеток, выделенных от животных указанной линии. Контролем служили интактные культуры фибробластов.
Проводили оценку особенностей организации клеточного монослоя путем выделения участков, имеющих характерные признаки строения. Определяли абсолютную численность фибробластов на единицу занимаемой площади. Подсчитывали количество, окруженных клеточным монослоем, зон незаполненных фибробластами, оценивали форму этих областей и степень их заполнения перитонеальными клетками. Находили среднюю численность перитонеальных клеток, включая: макрофаги, лимфоциты и тучные клетки. Регистрировали морфологические признаки процесса межклеточной интеграции.
На основании полученных данных было установлено, что в культурах обеих групп в пределах клеточного монослоя существуют четыре типа участков, имеющих характерное строение. Прежде всего, отметим морфологические особенности, наблюдаемые в интактных культурах фибробластов. Клеточный монослой содержал несколько участков каждого типа, разнящихся по площади, причем в пределах одного и того же типа имелись определенные вариации по данному показателю. Выделяли зоны с крайне высокой численностью фибробластов на единицу занимаемой площади. Эти участки, отнесенные к первому типу, были расположены в различных областях клеточного монослоя, но наиболее часто они находились в его центральной зоне. В таких участках монослоя фибробласты плотно прилегали друг к другу. Участки второго типа имели такие же морфологические особенности, что и первого, но отличались от них меньшим (на 15,5 %) содержанием фибробластов на единицу площади.
Участки третьего типа представляли собой переходную зону между вышеописанными и областями миграции фибробластов к периферии монослоя. Отмечали наличие незаполненных клетками зон, окруженных фибробластами. Эти области имели округлую или овальную форму, и в единичных случаях обладали неправильным контуром. Образование таких областей может быть связано с некоторыми особенностями поверхности материала подложки, либо объясняться не вполне изученными аспектами поведения фибробластов in vitro. Численность фибробластов на единицу площади снижалась на 32,5 % по сравнению с аналогичным показателем участков второго типа. Четвертому типу участков соответствовала зона активной миграции фибробластов к периферии монослоя. В данной области находили как отдельно расположенные, так и образующие кластеры фибробласты. Количество фибробластов на единицу площади было на 60,5 % меньше, чем в участках третьего типа.
Перейдем к обсуждению морфофункциональных изменений в культурах фибробластов, инкубируемых совместно с перитонеальными клетками. Строение клеточного монослоя в целом сохранялось, и в его пределах находили участки тех же четырех типов. Причем достоверных изменений показателя численности клеток на единицу площади по сравнению с данным параметром группы интактных культур в участках первого типа не наблюдали, а в участках второго типа отмечали незначительную тенденцию к снижению уровня этого показателя. Однако в участках третьего и четвертого типов количество клеток на единицу площади снижалось по сравнению с контролем на 23,5 % и на 56,3 %, соответственно. Снижение численности клеток в указанных областях объясняется активизацией их миграции к периферическим отделам монослоя.
В пределах участков третьего типа была зарегистрирована высокая адгезивная активность макрофагов и лимфоцитов. Около 67,5 % зон окруженных фибробластами были заполнены перитонеальными клетками (главным образом макрофагами). Численность окруженных фибробластами зон снижалась в 2,2 раза по сравнению с контролем, вероятно, вследствие активного синтеза компонентов межклеточного вещества, способствующих адекватной адгезии клеток. Количество адгезированных тучных клеток было в 1,6 раза выше, чем в области клеточной миграции, что связано с большей численностью присутствующих здесь фибробластов, образующих фидерный слой для лаброцитов и других перитонеальных клеток. В участках четвертого типа (являющихся зоной миграции клеток) отмечали, что фибробласты активно устанавливают межклеточные контакты с макрофагами и лимфоцитами посредством цитоплазматических отростков, и участвуют в формировании кластеров.
Из вышеизложенного следует, что в результате совместной инкубации первичных культур фибробластов легких и перитонеальных клеток происходит ряд изменений в строении клеточного монослоя по сравнению с его организацией в интактных культурах фибробластов. Снижение численности фибробластов в соответствующих участках клеточного монослоя связано с высокой активностью миграции фибробластов к области образования кластеров, состоящих из иммунокомпетентных клеток и клеток соединительной ткани. Уменьшение количества зон незанятых фибробластами и заполнение этих областей перитонеальными клетками сопряжено с активизацией процесса клеточной адгезии.
Отмеченные морфологические изменения объясняются участием фибробластов, макрофагов, лимфоцитов и лаброцитов в реакциях межклеточной кооперации, реализующейся посредством комплекса прямых (контактных) и опосредованных (через секрецию медиаторов) взаимодействий. Влияние иммунокомпетентных клеток, прежде всего макрофагов, секретирующих ряд факторов, значительно модифицирует адгезивную, миграционную и интегративную активность фибробластов.
Данная информация может быть использована при дальнейшей разработке методов совместной инкубации первичных культур фибробластов и иммунокомпетентных клеток, с целью изучения ряда аспектов межклеточных взаимодействий с участием фибробластов, что необходимо для понимания многих особенностей, детерминирующих процессы хронического воспаления и фиброза.
Список литературы:
1. Aden N., Nuttall A., Shiwen X., de Winter P., Leask A., Black C.M., Denton C.P., Abraham D.J., Stratton R.J. Epithelial cells promote fibroblast activation via IL-1alpha in systemic sclerosis // J. Invest. Dermatol. - 2010. - V. 130. - № 9. - P. 2191-2200.
2. Brinckerhoff C.E., Harris E.D. Jr. Collagen production by cultures containing multinucleated cells derived from synovial fibroblasts // Arthritis Rheum. - 1978. - V. 21. - № 7. - P. 745-753.
3. Datta A., Scotton C.J., Chambers R.C. Novel therapeutic approaches for pulmonary fibrosis // Br. J. Pharmacol. - 2011. - V. 163. - № 1. - P. 141-172.
4. Heddle J.A., Shepson P.B., Gingerich J.D., So K.W. Mutagenicity of peroxyacetyl nitrate (PAN) in vivo: tests for somatic mutations and chromosomal aberrations // Environ. Mol. Mutagen. - 1993. - V. 21. - № 1. - P. 58-66.
5. Isozaki T., Otsuka K., Sato M., Takahashi R., Wakabayashi K., Yajima N., Miwa Y., Kasama T. Synergistic induction of CX3CL1 by interleukin-1β and interferon-γ in human lung fibroblasts: involvement of signal transducer and activator of transcription 1 signaling pathways // Transl. Res. - 2011. - V. 157. - № 2. - P. 64-70.
6. Margulis A., Nocka K.H., Wood N.L., Wolf S.F., Goldman S.J., Kasaian M.T. MMP dependence of fibroblast contraction and collagen production induced by human mast cell activation in a three-dimensional collagen lattice // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. - 2009. - V. 296. - № 2. - P. 236-247.
7. Plante S., Semlali A., Joubert P., Bissonnette E., Laviolette M., Hamid Q., Chakir J. Mast cells regulate procollagen I (alpha 1) production by bronchial fibroblasts derived from subjects with asthma through IL-4/IL-4 delta 2 ratio // J. Allergy Clin. Immunol. - 2006. - V. 117. - № 6. - P. 1321-1327.
8. Postiglione L., Montuori N., Riccio A., Di Spigna G., Salzano S., Rossi G., Ragno P. The plasminogen activator system in fibroblasts from systemic sclerosis // Int. J. Immunopathol. Pharmacol. - 2010. - V. 23. - № 3. - P. 891-900.
9. Ranaldi R., Bassani B., Villani P., Lombardi C.C., Tanzarella C., Pacchierotti F. Measurement and characterization of micronuclei in cultured primary lung cells of mice following inhalation exposure to benzene // Mutagenesis. - 1998. - V. 13. - № 5. - P. 453-460.
10. Rennick D., Hunte B., Holland G., Thompson-Snipes L. Cofactors are essential for stem cell factor-dependent growth and maturation of mast cell progenitors: comparative effects of interleukin-3 (IL-3), IL-4, IL-10, and fibroblasts // Blood. - 1995. - V. 85. - № 1. - P. 57-65.
11. Yin Z., Carbone L.D., Gotoh M., Postlethwaite A., Bolen A.L., Tigyi G.J., Murakami-Murofushi K., Watsky M.A. Lysophosphatidic acid-activated Cl- current activity in human systemic sclerosis skin fibroblasts // Rheumatology. - 2010. - V. 49. - № 12. - P. 2290-2297.
|
