Исследование: Ингибитор сигнального пути Wnt способствует дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток в кардиальные прогениторные клетки

Сердечно-сосудистые заболевания, особенно инфаркт миокарда (ИМ), — ведущая причина смертности и заболеваемости в мире. Поскольку сердечная ткань обладает крайне ограниченным потенциалом к регенерации, использование мощной низкомолекулярной молекулы — ингибитора продукции Wnt-4 (IWP-4) для дифференцировки стволовых клеток в кардиомиоциты может стать перспективным подходом к восстановлению сердца.

Ингибиторы пути Wnt могут помогать стволовым клеткам в определении судьбы в сторону кардиомиогенной линии, а также обеспечивать лучшее приживление и выживание клеток in vivo. Мезенхимальные стволовые клетки (МСК), полученные из пупочного канатика человека, обладают потенциалом к регенерации сердечной ткани, так как их легко выделить, и они способны к мультилинейной дифференцировке. IWP-4 может способствовать дифференцировке МСК в кардиальную линию.

Для этого исследования, опубликованного в World Journal of Stem Cells, использовали ткань пупочного канатика человека для выделения МСК. Клетки охарактеризовали по морфологии, иммунофенотипированию специфичных для МСК поверхностных маркеров и способности к трилинейной дифференцировке. Анализ цитотоксичности провели для определения оптимальной концентрации IWP-4. МСК обрабатывали 5 µM IWP-4 в два разных временных интервала. Дифференцировку МСК в кардиомиоциты оценивали на уровне ДНК и белков.

Была создана крысиная модель ИМ, и в неё имплантировали как обработанные IWP-4, так и необработанные МСК. Затем сердечную функцию анализировали с помощью эхокардиографии. МСК метили красителем 1,1′-диоктадецил-3,3,3′,3′-тетраметилиндокарбоцианин перхлорат (DiI) для отслеживания, а регенерацию инфарцированного миокарда исследовали методами гистологии и иммуногистохимии.

МСК были выделены и охарактеризованы. Анализ цитотоксичности показал, что IWP-4 не является цитотоксичным при концентрации 5 µM. Анализ экспрессии кардиоспецифичных генов и белков показал более выраженные результаты через 14 дней в обработанной группе, которую в итоге выбрали для трансплантации in vivo. Сердечная функция восстановилась в группе, получавшей МСК, обработанные IWP-4, по сравнению с группой ИМ. Иммуногистохимический анализ подтвердил приживление преддифференцированных МСК, меченных красителем DiI. Гистологический анализ подтвердил значительное уменьшение площади фиброза и улучшение толщины стенки левого желудочка в группе, получавшей МСК, обработанные IWP-4.

Обработка МСК ингибитором IWP-4 подавляет путь Wnt и способствует кардиальной дифференцировке. Эти предварительно кондиционированные МСК, трансплантированные in vivo, улучшили сердечную функцию за счёт приживления, выживания и дифференцировки клеток в зоне инфаркта, увеличения толщины стенки левого желудочка и уменьшения размера инфаркта.

Это исследование подчёркивает роль сигнального пути Wnt в дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток (МСК) в кардиальные прогениторные клетки и терапевтический потенциал МСК, кондиционированных ингибитором продукции Wnt-4 (IWP-4), для лечения болезней сердца. Для понимания механизма действия IWP-4 на МСК и оценки его эффективности и безопасности в клинических испытаниях на людях необходимы дальнейшие исследования. Тем не менее, эта работа — важный шаг вперёд в разработке новых методов лечения сердечных заболеваний.