Особенности формирования первичных культур клеток гиппокампа на скаффолдах, полученных из метакрилированной гиалуроновой кислоты

Mishchenko T.A., Mitroshina Е.V., Kuznetsova A.I., Shirokova O.M., Khaydukov E.V., Savelyev A.G., Popov V.K., Zvyagin A.V., Vedunova M.V.

Ключевые слова: скаффолд; гиалуроновая кислота; биосовместимость; кальциевый имиджинг; первичные культуры клеток гиппокампа.

2018, том 10, номер 1, стр. 103.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2018.10.1.13

Полный текст статьи

pdf

1786

2486

Аннотация
Список литературы
Как цитировать в References

Цель исследования — изучение морфологических и метаболических особенностей формирования первичных культур клеток гиппокампа на гидрогелевых пленках и скаффолдах, полученных на основе метакрилированной гиалуроновой кислоты.

Материалы и методы. На основе метакрилированной гиалуроновой кислоты методом микромолдинга изготовлены гидрогелевые пленки и скаффолды заданной архитектоники. Диссоциированные клетки гиппокампа полученные от 18-дневных эмбрионов мыши линии С57ВL/6 культивировали на разработанных конструктах более 14 дней. На 14-й день культивирования проводили морфометрический анализ, оценку жизнеспособности и анализ спонтанной кальциевой активности первичных гиппокампальных культур.

Результаты. Установлено, что материал, применяемый для разработки скаффолда заданной архитектоники, не токсичен для клеток нервной системы. Диссоциированные клетки гиппокампа активно прикреплялись на поверхность скаффолда и образовывали клеточные конгломераты, проявляющие спонтанную кальциевую активность.

Заключение. Скаффолды, созданные на основе метакрилированной гиалуроновой кислоты, обладают высокой биосовместимостью с клетками нервной системы. Архитектоника и адгезивные свойства скаффолда способствуют формированию функционально активных клеточных конгломератов.

Steinhoff G. Regenerative medicine: from protocol to patient. Springer Science+Business Media B.V.; 2011; 1055 p, https://doi.org/10.1007/978-90-481-9075-1.
Maghdouri-White Y., Bowlin G.L., Lemmon C.A., Dréau D. Mammary epithelial cell adhesion, viability, and infiltration on blended or coated silk fibroin-collagen type I electrospun scaffolds. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2014; 43: 37–44, https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.06.037.
Kaneko A., Matsushita A., Sankai Y. A 3D nanofibrous hydrogel and collagen sponge scaffold promotes locomotor functional recovery, spinal repair, and neuronal regeneration after complete transection of the spinal cord in adult rat. Biomed Mater 2015; 10(1): 015008, https://doi.org/10.1088/1748-6041/10/1/015008.
Hosseinkhani M., Mehrabani D., Karimfar M.H., Bakhtiyari S., Manafi A., Shirazi R. Tissue engineered scaffolds in regenerative medicine. World J Plast Surg 2014; 3(1): 3–7.
Kim Y.B., Kim G.H. PCL/alginate composite scaffolds for hard tissue engineering: fabrication, characterization, and cellular activities. ACS Comb Sci 2015; 17(2): 87–99, https://doi.org/10.1021/co500033h.
Murphy S.V., Atala A. 3D bioprinting of tissues and organs. Nat Biotechnol 2014; 32(8): 773–785, https://doi.org/10.1038/nbt.2958.
Levingstone T.J., Thompson E., Matsiko A., Schepens A., Gleeson J.P., O’Brien F.J. Multi-layered collagen-based scaffolds for osteochondral defect repair in rabbits. Acta Biomater 2016; 32: 149–160, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2015.12.034.
Lotfi M., Bagherzadeh R., Naderi-Meshkin H., Mahdipour E., Mafinezhad A., Sadeghnia H.R., Esmaily H., Maleki M., Hasssanzadeh H., Ghayaour-Mobarhan M., Bidkhori H.R., Bahrami A.R. Hybrid chitosan-ß-glycerol phosphate-gelatin nano-/micro fibrous scaffolds with suitable mechanical and biological properties for tissue engineering. Biopolymers 2016; 105(3): 163–175, https://doi.org/10.1002/bip.22764.
Miranda D.G., Malmonge S.M., Campos D.M., Attik N.G., Grosgogeat B., Gritsch K. A chitosan-hyaluronic acid hydrogel scaffold for periodontal tissue engineering. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2016; 104(8): 1691–1702, https://doi.org/10.1002/jbm.b.33516.
Cui N., Qian J., Liu T., Zhao N., Wang H. Hyaluronic acid hydrogel scaffolds with a triple degradation behavior for bone tissue engineering. Carbohydr Polym 2015; 126: 192–198, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.03.013.
Hsieh F.Y., Lin H.H., Hsu S.H. 3D bioprinting of neural stem cell-laden thermoresponsive biodegradable polyurethane hydrogel and potential in central nervous system repair. Biomaterials 2015; 71: 48–57, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2015.08.028.
Raspa A., Marchini A., Pugliese R., Mauri M., Maleki M., Vasita R., Gelain F. A biocompatibility study of new nanofibrous scaffolds for nervous system regeneration. Nanoscale 2016; 8(1): 253–265, https://doi.org/10.1039/c5nr03698d.
Kufelt O., El-Tamer A., Sehring C., Schlie-Wolter S., Chichkov B.N. Hyaluronic acid based materials for scaffolding via two-photon polymerization. Biomacromolecules 2014; 15(2): 650–659, https://doi.org/10.1021/bm401712q.
Drobnik J., Pietrucha K., Piera L., Szymański J., Szczepanowska A. Collagenous scaffolds supplemented with hyaluronic acid and chondroitin sulfate used for wound fibroblast and embryonic nerve cell culture. Adv Clin Exp Med 2017; 26(2): 223–230.
Kushchayev S.V., Giers M.B., Hom Eng D., Martirosyan N.L., Eschbacher J.M., Mortazavi M.M., Theodore N., Panitch A., Preul M.C. Hyaluronic acid scaffold has a neuroprotective effect in hemisection spinal cord injury. J Neurosurg Spine 2016; 25(1): 114–124, https://doi.org/10.3171/2015.9.spine15628.
Wang T.W., Spector M. Development of hyaluronic acid-based scaffolds for brain tissue engineering. Acta Biomater 2009; 5(7): 2371–2384, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2009.03.033.
Rusakov D.A., Dityatev A.E. Brain circuitry outside the synaptic cleft. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2014; 369(1654): 20130591, https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0591.
Kochlamazashvili G., Henneberger C., Bukalo O., Dvoretskova E., Senkov O., Lievens P.M., Westenbroek R., Engel A.K., Catterall W.A., Rusakov D.A., Schachner M., Dityatev A. The extracellular matrix molecule hyaluronic acid regulates hippocampal synaptic plasticity by modulating postsynaptic L-type Ca(2+) channels. Neuron 2010; 67(1): 116–128, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2010.05.030.
Savelyev A.G., Bardakova K.N., Khaydukov E.V., Generalova A.N., Popov V.K., Chichkov B.N., Semchishen V.A. Flavin mononucleotide photoinitiated cross-linking of hydrogels: polymer concentration threshold of strengthening. J Photochem Photobiol A Chem 2017; 341: 108–114, https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2017.03.026.
Vedunova M.V., Mishchenko T.A., Mitroshina E.V., Mukhina I.V. TrkB-mediated neuroprotective and antihypoxic properties of brain-derived neurotrophic factor. Oxid Med Cell Longev 2015; 2015: 453901, https://doi.org/10.1155/2015/453901.
Zakharov Yu.N., Korotchenko S.A., Kalintseva Ya.I., Potanina A.V., Mitroshina E.V., Vedunova M.V., Mukhina I.V. Fluorescence analysis of the metabolic activity patterns of a neuronal-glial network. Journal of Optical Technology 2012; 79(6): 348–351, https://doi.org/10.1364/jot.79.000348.
Shirokova О.М., Frumkina L.Е., Vedunova М.V., Mitroshina Е.V., Zakharov Y.N., Khaspekov L.G., Mukhina I.V. Morphofunctional patterns of neuronal network developing in dissociated hippocampal cell cultures. Sovremennye technologii v medicine 2013; 5(2): 6–13.
Dityatev A. Remodeling of extracellular matrix and epileptogenesis. Epilepsia 2010; 51: 61–65, https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2010.02612.x.

Mishchenko T.A., Mitroshina Е.V., Kuznetsova A.I., Shirokova O.M., Khaydukov E.V., Savelyev A.G., Popov V.K., Zvyagin A.V., Vedunova M.V. Features of Primary Hippocampal Cultures Formation on Scaffolds Based on Hyaluronic Acid Glycidyl Methacrylate. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(1): 103, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.1.13