Влияние гипоксии и ростовых факторов на ангиогенную активность мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток

Изучено влияние концентрации ростовых факторов в фетальной телячьей сыворотки (ФТС) и фазы клеточного роста на продукцию ангиогенных медиаторов мезенхимальными стромальными клетками (МСК) при различном содержании O ₂ (20 и 5 %). Для этого в кондиционированной среде (КС) от МСК измеряли содержание фактора роста эндотелия сосудов (VEGF-А) и определяли количество сосудов, от которых отходят ветви, и количество ветвей в хориоаллантоисе яиц японского перепела (Сoturnix coturnix japonica) после добавления КС от МСК. При стандартных условиях культивирования (20 % O ₂; 10 % ФТС) прирост общего количества сосудов был в 1,6 раза больше, чем при гипоксии (5 % O ₂; 10 % ФТС), причем развитие сосудистой сети происходило за счет увеличения количества ветвей, число основных сосудов не изменялось. Максимальное увеличение общего количества сосудов (в 2 раза) наблюдалось после добавления КС от МСК, культивируемых в гипоксии, в среде, обедненной факторами роста. При всех концентрациях ФТС содержание VEGF-А было выше при гипоксии, при этом наблюдалась линейная зависимость между увеличением концентрации сыворотки в среде и VEGF-А. Прямой зависимости между концентрацией VEGF-А и количеством новообразованных сосудов не выявлено, что указывает на возможность стимуляции в гипоксии синтеза дополнительных ангиогенных факторов, обеспечивающих максимальный прирост сосудов в условиях существенной депривации факторов роста. МСК в фазе экспоненциального роста при 20 % О ₂ обладали наибольшей ангиогенной активностью, что сопровождалось увеличением количества ветвей в 1,6 раза. В зависимости от концентрации О ₂ МСК продуцировали ангиогенные факторы, отвечающие за различные стадии сосудообразования. В частности, при стандартных условиях культивирования (20 % О ₂) накапливались медиаторы, отвечающие за увеличение количества ветвей, в то время как при гипоксии - факторы, стимулирующие рост основных сосудов.

EFFECTS OF HYPOXIA AND GROWTH FACTORS ON THE ANGIOGENIC ACTIVITY OF MULTIPOTENT MESENCHYMAL STROMAL CELLS

The effects of fetal calf serum (FCS) growth factor concentration and cell growth phase on production of angiogenic mediators by mesenchymal stromal cells (MSCs) at different O ₂ levels (20 and 5 %) was studied. For this purpose vascular endothelial growth factor (VEGF-A) production was measured in MSC-conditioned medium (CM); besides, branching vessels as well as vessel end points (ramification) in the chorioallantoic membrane of Japanese quail eggs (Сoturnix coturnix japonica) were counted following MSC-CM application. During the standard cultivation (20 % O ₂; 10 % FCS) the total number of vessels was 1.6 times higher comparing with hypoxic condition (5 % O ₂; 10 % FCS) due to increase in ramification, the number of branching vessels did not change. Maximal (double) increase in the total vessel number was observed when CM from MSCs after hypoxia plus serum deprivation was added. VEGF-A synthesis linearly increased with FCS concentration both at 20% and 5% O ₂. In all cases VEGF-A level was higher at hypoxia. No direct correlation between the VEGF-A concentration and total number of vessels was noted indicating that hypoxia possibly stimulates synthesis of additional angiogenic factors to enhance vascular growth despite the drastic serum deprivation. At 20 % oxygen, exponentially growing MSCs showed the highest angiogenic activity and the ramification increased in 1.6 times. Depending on О ₂, MSCs produced angiogenic factors required at different stages of vascularization. Specifically, mediators of ramification were accumulated in the standard conditions (20 % О ₂) and factors stimulating growth of branching vessels - in hypoxia.