В настоящее время сердечно-сосудистые заболевания являются одной из ведущих причин смертности во всем мире. В последние десятилетия активно разрабатываются новые подходы к лечению данной группы заболеваний. Одно из центральных мест в современных исследованиях этой проблемы занимает регенерация сердца как потенциальный способ терапии заболеваний. В обзоре представлен анализ исследований, посвященных изучению механизмов регенеративных процессов в сердце, современный взгляд на механизмы регенеративного потенциала сердца и регенеративных эффектов резидентных сердечных стволовых и прогениторных клеток. Особое внимание уделяется характеристике наиболее изученных типов стволовых и прогениторных клеток сердца. Также обсуждаются вопросы терапии сердечно-сосудистых заболеваний полипотентными клетками и связанные с ней проблемы и ограничения, существующие на данном этапе развития регенеративной медицины.
Ключевые слова: резидентные стволовые клетки сердца, прогениторные клетки сердца, регенерация миокарда, сердечно-сосудистые заболевания, клеточная терапия.
Несмотря на успехи в развитии терапии сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), именно нарушения работы сердца являются ведущей причиной смерти населения во всем мире. К основным сердечно-сосудистым заболеваниям относятся ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, инсульт, болезни периферических кровеносных сосудов, хроническая сердечная недостаточность, стенокардия, аритмия и т. д. ССЗ являются наиболее частой причиной смерти. Ежегодно по этой причине умирает 17,9 млн человек, при этом причиной смерти 8,8 миллионов человек становится ишемическая болезнь сердца, а 6,2 миллионов — инсульт [6]. ССЗ — ведущая причина смерти населения РФ (вклад в общую смертность составляет 57 %). Согласно данным официальной статистики, около 40 % людей в России умирают в активном трудоспособном возрасте (25–64 года) [3]. Экспертами Всемирной Организации здравоохранения (ВОЗ) прогнозируется дальнейший рост сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности как в развитых, так и развивающихся странах, обусловленный старением населения и особенностями образа жизни. Так согласно прогнозам ВОЗ, к 2030 г. количество смертных случаев от ССЗ в мире достигнет 23,6 млн [6].
С начала 2000-х годов активно проводятся исследования с целью выявления возможности терапии поврежденного сердца с помощью различных типов стволовых клеток. Особое внимание уделяется развитию терапии резидентными стволовыми и прогениторными клетками сердца, поскольку считается, что терапия наиболее генетически близкими клетками может обеспечить максимальную эффективность и быстроту выздоровления пациентов.
В связи с этим, цель обзора научных публикаций заключалась в определении основных типов стволовых и прогениторных клеток сердца, особенностей их организации внутри органа и анализе результатов исследований терапии ССЗ этими клетками.
В настоящем обзоре рассмотрены научные публикации, представленные в базах данных и web-ресурсах Google Scholar, PubMed, Cyberleninka, электронной библиотеки eLIBRARY и охватывающих временной период с 2005 по 2021 гг. Критериями исключения из выборки послужили: статьи с отсутствием четко сформулированных выводов, статьи с платным доступом и газетные публикации.
Резидентные стволовые и прогениторные клетки сердца
Долгое время было распространено сложившееся в 1920-е годы представление о сердце как постмитотическом органе, состоящем из терминально дифференцированных клеток. Считалось, что кардиомиоциты, основные клетки сердца, не способны вступать в митоз, а увеличение миокарда в сердце взрослого человека осуществляется только за счет их гипертрофии. Однако в последние десятилетия появилось большое количество данных, опровергающих эту догму [4,5]. В сердце взрослого человека были обнаружены резидентные стволовые и прогениторные клетки сердца и было доказано, что благодаря им происходит обмен кардиомиоцитов в норме и пополнение их пула при повреждении миокарда. Рядом доклинических исследований было установлено, что стволовые и прогениторные клетки сердца способны дифференцироваться в несколько типов клеток: кардиомиоциты, эндотелиальные клетки капилляров и гладкомышечные клетки сосудов.
Доказано, что за год обновляется около 1 % кардиомиоцитов, а к 50 годам 4 % кардиомиоцитов считаются новообразованными во взрослом организме. Следовательно, хотя большинство кардиомиоцитов образуются перинатально в период с 22 недели внутриутробного развития до 7 суток у новорожденного, клеточное ремоделирование миокарда является пожизненным процессом [69]. Существует две основные гипотезы возникновения новых кардиомиоцитов: согласно первой, регенерация миокарда в норме и патологии осуществляется за счет резидентных стволовых клеток сердца; согласно другой гипотезе, в крови циркулирует определенное количество прогениторных клеток, выходящих из костного мозга и мигрирующих в зону ишемии миокарда в ответ на его повреждение [1].
Предположительно существует несколько регенеративных путей ответа на травму сердца: а) секреция паракринных факторов некардиомиоцитарными клетками, в результате чего активируется пролиферация функционирующих кардиомиоциов; б) активации, пролиферация и дифференцировка стволовых и прогениторных клеток в кардиомиоциты; в) повторное вхождение зрелых кардиомиоцитов в клеточный цикл и их пролиферация в новые кардиомиоциты; г) активация эпикарда и, как следствие, образование новых кровеносных сосудов, возможно в сочетании с пролиферацией новых кардиомиоцитов [8].
Обнаружение популяции резидентных стволовых и прогениторных клеток сердца, обладающих самовоспроизведением, колоногенностью и мультипотентностью, способных дифференцироваться в основные типы клеток сердечной линии, позволяет рассматривать эти клетки в качестве потенциально эффективного способа регенерации поврежденных участков сердца при инфаркте миокарда и хронической сердечной недостаточности.
Стволовые и погениторные клетки сердца представляют собой клетки со смешанным фенотипом, экспрессирующие факторы стволовой активности oct4, sox2 и nanog, а также ранние транскрипционные факторы сердечной линии GATA-4, MEF2C, Nkx2.5 [21,33]. С иммунологической точки зрения эти клетки являются иммуномодуляторами, запускающим иммунные реакции, которые могут способствовать восстановлению сердца после повреждения миокарда. Общими признаками резидентных стволовых и прогениторных клеток сердца являются: а) присутствие в сердечной ткани на эмбриональном и взрослом уровнях развития организма; б) способность к самообновлению; в) мультипотентность и способность дифференцироваться по трем направлениям — кардиомиоцитарному, эндотелиальному и гладкомышечному; г) активация при повреждении структур сердца [2,8].
Более подробно рассмотрим основные типы стволовых и прогениторных клеток сердца.
- С- kit + -клетки
В настоящее время c-kit + -клетки являются наиболее изученными стволовыми клетками сердца. С-kit был впервые открыт в 1980-х годах как протоонкоген клеток млекопитающих, обнаружен в гемопоэтических стволовых клетках костного мозга, однако в 2003 г этот маркер был найден в некоторых резидентных стволовых клетках сердца взрослого человека. Сердечные c-kit + -клетки имеют морфологию, характерную для недифференцированных клеток, обладают мультипотентностью, способностью к самообновлению и пролиферации, при трансплантации в здоровую сердечную мышцу активно мигрируют в зону пораженного миокарда [26].
Доказана способность этих клеток дифференцироваться в кардиомиоциты, эндотелиальные и гладкомышечные клетки, ряд исследований свидетельствует об их возможной дифференцировке в фибробласты [22]. Однако установлено, что c-kit + -клетки при повреждении сердца дают преимущественно популяцию эндотелиальных клеток и способствуют неоваскуляризации поврежденного участка миокарда, а их кардиомиогенный потенциал достаточно низок. При этом исследования указывают на опосредованное влияние c-kit + -клеток на регенерацию миокарда путем выделения везикул, содержащих факторы дифференцировки и пролиферации соседних прогениторных клеток, а также способствующих гипертрофии функционирующих кардиомиоцитов [34].
Проиcхождение c-kit + -клеток сердца в настоящее время достоверно не установлено, существует предположение о происхождении сердечных c-kit + -клеток плода от нервного гребня и некоторых экстракардиальных структур [27]. Установление прямой связи между c-kit + -клетками развивающего сердца и аналогичными клетками взрослого человека затруднено и требует альтернативных методов отслеживания родословной клеток, однако допускается возможность сосуществования в сердце c-kit + -клеток, имеющих различное эмбриональное происхождение [32].
- Sca -1 + -клетки
Sca-1 + -клетки, обнаруженные в сердце человека, содержатся преимущественно с миокарде предсердий и межпредсердной перегородки. Клетками экспрессируется белок Sca-1 и ряд других факторов гемопоэтических стволовых клеток (CD45, CD34, CD105), а также сердечные транскрипционные факторы (GATA4, MEF2C, TEF1 в незначительной степени маркер Nkx2.5). Sca-1 + -клетки сердца имеют округлую или веретеновидную форму, для них характерно высокое ядерно-цитоплазматическое соотношение. In vitro они способны дифференцироваться в клетки таких органов, как печень, молочная железа, простата и скелетную мускулатуру. In vivo данный тип клеток дифференцируется в кардиомиоциты, гладкомышечные и эндотелиальные клетки, а также обладает способностью к миграции в поврежденные участки миокарда [37].
При изучении регенерации поврежденного миокарда установлено, что Sca-1 + -клетки пролиферируют в ответ на гипоксию окружающих их структур, а затем дифференцируются преимущественно в кардиомиоциты, восстанавливая сократительный аппарат ишемизированного участка миокарда [50], играя наряду с c-kit + -клетками ведущую роль в патологической регенерации сердца.
Проведенные за последние несколько лет исследования доказывают участие Sca-1 + -клеток в физиологическом увеличении миокарда. Так, в результате эксперимента, проведенного Junjie Xiao et al. на мышах, было установлено, что в ответ на длительную физическую нагрузку происходит увеличение количества молодых кардиомиоцитов, окружающих Sca-1 + -клетки при повышении синтетической активности этих клеток и одновременном сохранении низкой синтетической активности функционирующих кардиомиоцитов и их незначительной рабочей гипертрофии [65]. Рядом исследований было доказано, что Sca-1 + -клетки дают начало кардиомиоцитам во время нормального старения, а их удаление ведет к снижению сердечной функции и гипертрофии миокарда у старых мышей [12]. Таким образом, можно предположить, что клетки сердца, экспрессирующие Sca-1, могут участвовать в обновлении кардиомиоцитов взрослого человека.
Происхождение и истоки гетерогенности Sca-1 + -клеток сердца еще предстоит выяснить и установить, являются ли сердечные Sca-1 + -клетки истинно стволовыми, тканеспецифичными предшественниками или же ассоциированы с определенной тканью и могут быть отнесены к мезенхимальным, эндотелиальным или гемопоэтическим предшественникам.
- Isl 1 + -клетки
Клетки, содержащие Isl1 (энхансер гена инсулина), являются недифференцированными клетками-предшественниками, принимающими участие непосредственно в формировании сердца у эмбриона. По мере попадания Isl1 + -клеток в сердце эмбриона экспрессия Isl1снижается, и клетки приступают к пролиферации и дифференцировке. In vitro Isl1 + -клетки способны дифференцироваться в кардиомиоциты и гладкомышечные клетки, in vivo — в кардиомиоциты, гладкомышечные и эндотелиальные клетки [25].
Предположительно, Isl1 + -клетки возникают из сердечных мезодермальных предшественников. Они сохраняются в большом количестве на протяжение всего развития плода и в неонатальном периоде, внося большой вклад в развитие миокарда предсердий и правого желудочка [63]. Содержание этого типа клеток в сердце взрослого человека незначительно, однако их кластеры обнаруживаются в обоих предсердиях.
Участие Isl1 + -клеток в процессе регенерации поврежденного миокарда путем дифференцировки в кардиомиоциты не подтверждено, однако результаты некоторых исследований свидетельствуют об активизации пролиферации и миграции эпикардиальных СК в поврежденную область миокарда при введении Isl1 + -клеток или инъекции Isl1 в периинфарктные области [11]. Отмечается, что отсутствие или малое количество Isl1 + -клеток приводит к развитию сердечных патологий.
4. cCFU-F
Впервые CFU-F (колониеобразующие единицы-фибробласты) были получены из костного мозга и рассматривались как скелетные стволовые клетки, способные давать начало нескольким костным линиям и поддерживать ниши гемопоэтических стволовых клеток [15]. CFU-F, экспрессирующие PDGFRa (альфа-фактор роста тромбоцитов) и Sca-1, были обнаружены во взрослом сердце и названы сердечными колониеобразующими единицами-фибробластами (cCFU-F). Данные клетки выделяются в большом количестве из сердечной мезодермы и сердечного нервного гребня эмбрионов, в сердце плода обнаруживаются зоной проэпикада и эпикарда в период формирования клапанного аппарата сердца. В сердце взрослого человека CFU-F располагаются в периваскулярной адвентициальной нише, интерстициальных пространствах и эпикардиальной зоне. Клетки данного типа экспрессируют некоторые сердечные факторы: GATA4, TBX5, HAND1 и MEF2C и, предположительно, дают начало стромальным, ряду периваскулярных клеток, адипоцитам, миофибробластам, эндотелиальным клеткам и с меньшей вероятностью способны дифференцироваться в кардиомиоциты в норме и патологии [54].
Можно предположить, что одной из функций cCFU-F является поддержание различных компартмнтов в норме и стимуляция роста сосудистых клеток и миофибробластов при патологической регенерации сердца, кроме того, вероятно стимуляция cCFU-F фиброза и фибро-жировой инфильтрации, сопровождающей некоторые сердечные патологии [55]. Предполагается участие этих клеток в опосредовании локальных клеточных взаимодействий с другими стволовыми и резидентными клетками сердца, а также иммунными клетками и кардиомиоцитами через паракринные механизмы [10].
Благодаря применению методов отслеживания линии CRE и трансплантации костного мозга было установлено, что cCFU-F как в здоровых, так и в инфарктных сердцах имеет про- и эпикардиальное происхождение и не являются потомками циркулирующих клеток костного мозга, следовательно, cCFU-F можно считать истинными эндогенными сердечными стволовыми клетками, развивающимися из ранних кардиогенных полей эмбриона [70].
- Популяционные клетки сердечной стороны (c SP - клетки )
Характерной особенностью SP- клеток является способность выдавливать Hoechst 33342, проницаемый для клеток флуоресцентный ДНК-связывающий краситель, из клетки, к чему не способны остальные стволовые и прогениторные клетки. SP- клетки получили название «боковых», поскольку при первом обнаружении на графике проточной цитометрии были расположены сбоку от клеток с высоким уровнем окрашивания Hoechst.
cSP-клетки экспрессируют сердечные транскрипционные факторы NKX2–5 и GATA4, но не экспрессируют гемопоэтические или миофиламентные маркеры. Экспрессия клетками N-кадгерина и CD29 позволяет предположить, что одной из функций этих клеток является регуляция взаимодействия стволовых и прогениторных клеток с окружающими клетками в их нише [51]. Совместное культивирование SP-клеток с кардиомиоцитами индуцирует их дифференцировку в ритмично сокращающиеся кардиомиоциты. При введении сердечных SP-клеток в поврежденный миокард наблюдалась их дифференцировка в кардиомиоциты, фибробласты эндотелиальные и гладкомышечные клетки. Помимо этого, доказана способность cSP-клеток дифференцироваться во внекардиальные типы клеток (остеоциты, адипоциты и кроветворные клетки) при соответствующем стимулировании in vitro [68].
Наибольшее количество прогениторных клеток экспрессируют один из маркеров: FIk-1+ (fetal liver kinase 1-Fkl-1), SSEA1+ (stage specific embryonic antigen 1) и GCP и наиболее активно функционируют при развитии определенных состояний миокарда.
5.1 Flk -1 + - прогениторные клетки
Flk-1 + -прогениторными клетками экспрессируются транскрипционные факторы Mef2t, Nkx2.5, что свидетельствует об их преимущественной дифференцировке в кардиомиоциты, однако в этих клетках сохраняется потенциал дифференцировки в эндотелиальные и гладкомышечные клетки, что является основанием для рассмотрения Flk-1 + -прогениторных клеток как общих предшественников 3 типов клеток [8,18,31]. Эти клетки изолируются из сердец эмбрионов, но не могут быть выделены из сердца взрослого в силу своего незначительного количества.
5.2 SSEA 1 + - прогениторные клетки
В неонатальном сердце SSEA1 + -клетками экспрессируются тяжелые цепи миозина и маркеры Nkx2.5, GATA4, Sca-1, маркеры мезенхимальных стволовых клеток (CD105+, CD166 + , CD73 + , CD59 + , CD44 + ), но не экспрессируют маркеры гемопоэтических стволовых клеток (CD45 – , CD133 – , CD34 – ). Возможность выделения клеток данного типа как из неонатальных, так и из взрослых сердец свидетельствует об их более высоком содержании в сердце взрослого по сравнению с Flk-1 + -прогениторными клетками. Доказано, что находящиеся в колониях SSEA1 + -клетки способны к сокращениям, что может косвенно подтверждать их сродство к кардиомиоцитам [1].
5.3 GSP - гликолитические прогениторные клетки
К GSP-клеткам относят прогениторные клетки, пролиферирующие при гипоксии и экспрессирующие Hif-1α (транскрипционный индуцированный гипоксией фактор), а также маркеры Nkx2.5, GATA4, Wt-1 и Tbx18. GSP-клетки преимущественно располагаются в эпи- и субэпикардиальной областях, их незначительное количество было обнаружено и в миокарде. Участие этого типа клеток в кардиомиогенезе в полной мере не изучено, однако существуют предположения о секреции GSP-клетками факторов, способствующих гипертрофии кардиомиоцитов и ангиогенезу в участках миокарда, подверженных гипоксии [8].
Было обнаружено, что по мере взросления содержание cSP-клеток в сердце снижается с 4 % (у плода) до 1,2 % во взрослом сердце, однако по мере старения популяция этих клеток вновь увеличивается более чем в 2 раза [54], при этом 95 % cSP-клеток располагается в периваскулярной области, и только 5 % равномерно распределено в интерстициальном пространстве между кардиомиоцитами по всему миокарду, на основании чего можно предположить, что cSP-клетки располагаются в определенной нише и мигрируют в разные отделы миокарда по мере необходимости [68]. Такой характер изменения содержания cSP-клеток в сердце может быть объяснен различным уровнем активности и количества определенных типов cSP-клеток на протяжение жизни человека.
Несмотря на то, что cSP-клетки в постнатальном сердце являются резидентными, их происхождение в процессе развития не установлено. В настоящее время активно обсуждается вероятность их сердечного мезодермального происхождения и возможность развития из нервного гребня [50,60]. В пользу первого предположения свидетельствует экспрессия GATA5 у 50 % cSP-клеток, что предполагает их проэпикардиальное происхождение. В то же время, второе предположение подтверждается способностью cSP-клеток образовывать кардиосферы, которые при имплантации в куриные эмбрионы проявляли себя как клетки нервного гребня.
Кардиосферы
Отдельное внимание в настоящее время уделяется изучению кардиосфер, представляющих собой трехмерные гетерогенные клеточные кластеры, создающие нишеобразную среду: в их центре располагаются недифференцированные клетки, преимущественно c-kit + , по периферии — клетки, экспрессирующие кардиоцитарные и эндотелиальные маркеры [45]. При совместном культивировании с кардиомиоцитами in vitro клетки кардиосфер способны дифференцироваться в кардиомиоциты, при этом сначала экспрессируются транскрипционные факторы Mef2 и белки GATA3/4, cTn1, α-актин I и коннексин 43 [1]. Введение кардиосфер в поврежденный миокард наблюдалось улучшение сердечной функции. Предположительно, кардиосферы оказывают паракринное действие на клетки сердца.
Роль эпикарда в регенерации сердца
Значительную роль в формировании и развитии стволовых и прогениторных клеток сердца отводится эпикарду. В настоящее время его способность непосредственно образовывать значительное количество кардиомиоцитов подвергается сомнениям, однако считается, что он способен стимулировать пролиферацию кардиомиоцитов с помощью паракринного эффекта. Доказано, что проэпикард и эпикард выполняет функцию популяции-предшественника и источника проангиогенных и других стимулирующих факторов при повреждении миокарда [17,70]. Стволовые и прогениторные клетки, находящиеся в эпикарде, способны мигрировать в субэпикард и дифференцироваться в миофибробласты и гладкомышечные клетки с последующим включением в развивающиеся сосуды. Миграция и последующая дифференцировка зрелых эпикардиальных клеток стимулируется несколькими факторами, в том числе тимозином β4 (актиновый мономер-связывающий белок, Tβ4, TMSB4X), наиболее активно выделяемым при ишемии миокарда. Считается, что Tβ4 также способен косвенно влиять на восстановление миокарда через модуляцию иммунного ответа и сигнальных путей в кардиомиоцитах и миофибробластах, повышая устойчивость к окислительному стрессу, однако в настоящий момент роль Tβ4 в развитии эпикардиальных стволовых и прогениторных клеток в полной мере не изучена [17].
Сердечные «ниши»
Для поддержания недифференцированного состояния стволовых клеток необходима определенная среда, при ее отсутствии резко возрастает вероятность дифференцировки клеток, что может приводить к истощению пула стволовых клеток в органе [54]. Необходимая для сохранения стволовых клеток среда поддерживается в т. н. нишах — специализированных микродоменах, случайно ориентированных эллипсоидных структурах, состоящих из клеточных (кардиомиоциты, эндотелиальные, гладкомышечные, стромальные и иммунные клетки) и внеклеточных компонентов (сигнальные молекулы (Notch), продукты паракринной активности клеток (факторы роста, цитокины, интегрины) [35]. Все элементы ниши располагаются в упорядоченной сети внеклеточного матрикса, причем в центре находятся непосредственно стволовые клети (несколько типов, способных дифференцироваться по кардиомиоцитарному, эндотелиальному и гладкомышечному направлениям), а по периферии размещаются клетки, экспрессирующие кардиоцитарные и эндотелиальные маркеры, затем — остальные типы клеток. Взаимодействие всех элементов контролируется генетическими, эпигенетическими и паракринными факторами. Изменение функции ниши и нарушение взаимодействия между клетками внутри ниши, вызванное эрозией телоцитов, геномной нестабильностью стволовых клеток, митохондриальной дисфункцией, а также сверхпродукцией активных форм кислорода при старении сердца и его патологических изменениях приводят к утрате стволовыми клетками способности быстро реагировать на повреждение миокарда, возникновению аномальных участков кардиомиогенеза и образованию дефектных кардиомиоцитов [49].
Ниши располагаются в зонах, защищенных от повреждающих раздражителей и наиболее удобных для миграции клеток: субэпикард, области миокарда с низким уровнем гемодинамического стресса (предсердия, ушки и верхушка сердца). Незначительное количество них равномерно распределено по остальным участкам миокарда. Однако, поскольку процесс формирования кардиомиоцитов лишен направленности и участки кардиомиогенеза распределены рассеянно, точное определение топографии кардиальных ниш затруднено [34]. Определение и анализ сердечных ниш затрудняется невозможностью применения эффективных и испытанных стратегий, используемых для истощения ниш костного мозга, поскольку из-за физических свойств сердечная мышца может быть поражена только излучением, в 3 раза превышающим дозу облучения при исследовании костного мозга, что приводит к кардинальным изменениям миокарда, диффузному апоптозу миоцитов и разрушению ниш [47].
Исходя из особенностей организации и расположения ниш, можно сделать вывод о то, что ниши интегрируют поступающие из внешней среды и организма сигналы и контролируют активность и направление поведения стволовых клеток: в зависимости от химических стимулов, продуцируемых окружением, стволовые клетки могут пролиферировать, дифференцироваться, а также осуществлять мобилизацию (мигрировать из ниш) и хоуминг (возвращаться в ниши) [54].
Контроль поведения и дифференцировки стволовых клеток осуществляется микроокружением клеток и прямой межклеточной сигнализацией, которой определяется направление дальнейшей дифференцировки [28,39,47,48]. В настоящее время достоверно известно о трех основных типах взаимодействия, связанных с дифференцировкой, между прогениторными, стволовыми клетками и кардиомиоцитами: а) слияние клеток с кардиомиоцитами, б) щелевые «gap»-контакты и в) — туннельные нанотрубочки.
Рядом исследований доказана способность стволовых клеток сливаться с кардиомиоцитами с образованием многоядерных кардиомиоцитов, характеризующихся повышенной синтетической активностью и способностью к пролиферации.
«Gap»-контакты являются основным способом взаимодействия кардиомиоцитов, обеспечивая существование единой электрически сопряженной сети в миокарде. Нарушение целостности щелевых контактов ведет к снижению сократительной способности миокарда, возникновению аритмий. «Gap»-контакты обнаружены между рядом прогениторных клеток и кардиомиоцитов, что свидетельствует об их тесном взаимодействии внутри ниш [8].
Описанный сравнительно недавно тип межклеточной коммуникации — туннельные нанотрубочки, представляет собой тонкие филаменты диатером 50–200 нм. Протяженность этих образований позволяет передавать различные внутриклеточные компоненты между расположенными на значительном расстоянии друг от друга клетками, в отличие от щелевых контактов, обеспечивающих тесное соприкосновение соседних клеток. Установлено, что нанотрубочки способствуют интеграции вводимых в организм стволовых клеток и прогениторных клеток в сердечную мышцу, восстановлению электропроводимости и синхронизации сократительной активности кардиомиоцитов [6]. Таким образом, этот тип межклеточного взаимодействия является важным компонентом регуляции развития миокарда и дифференцировки стволовых и прогениторных клеток в кардиомиоциты в процессе кардиогенеза, постнатальном развитии и регенерации сердца.
Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что популяция стволовых и прогениторных клеток сердца человека представляет собой совокупность мультипотентных клеток, имеющих различные источники происхождения, потенциалы дифференцировки и места преимущественной локализации, влияющие на их активность в норме и патологии. Поддержание пула стволовых и прогениторных клеток сердца, а также контроль их активности и поведения происходит в нишах за счет различных типов межклеточной сигнализации. Перечисленные особенности обуславливают специфику применения этих клеток в терапии ССЗ.
Применение стволовых и прогениторных клеток сердца в терапии ССЗ
Исследования применения стволовых и прогениторных клеток в терапии ССЗ человека активно ведутся с начала 2000-х годов. Большинство проведенных экспериментов свидетельствуют о возможности восстановления функции поврежденных участков сердца путем введения в организм человека стволовых и прогениторных клеток сердца, предварительно размноженных in vitro. Было обнаружено, что некоторые вводимые клетки пролиферируют в зоне повреждения миокарда и дифференцируются в кардиомиоциты, а другие клетки способны запускать репаративные процессы путем выделения большого количества биологически активных веществ (цитокинов, факторов роста и т. д.), при этом клетки, дифференцировавшиеся в зоне поврежденного миокарда, оказывали наименьшее воздействие на его регенерацию. Это наблюдение обусловило необходимость тщательного анализа механизмов регенерации сердца, индуцируемой стволовыми клетками.
В настоящее время активно развиваются три подхода терапии ССЗ стволовыми и прогениторными клетками сердца, преимущественно направленные на лечение ИБС, инсульта и сердечной недостаточности: а) трансплантация стволовых клеток в поврежденный участок миокарда с целью восстановления сократительных элементов; б) стимуляция репаративных процессов в поврежденном участке миокарда; в) обеспечение неоангиогенеза при помощи стволовых и прогениторных клеток с целью восстановления кровоснабжения ишемизированных зон миокарда.
При лечении ССЗ применяется несколько способов доставки клеточного материала в поврежденные участки сердца: а) внутрикоронарные инфузии с использованием катетеризации коронарных артерий; б) внутривенные инъекции; в) прямые внутримиокардиальные инъекции в проксимальные области поврежденного миокарда; г) трансэндокардиальные инъекции, осуществляемые через катетер, вводимый в кардиальные артерии [8].
Достоверно известно о нескольких крупных группах клинических исследованиях: SCIPIO (cardiac stem cells in patient with ischemic cardiomyopathy), CADUCEUS (intracoronary cardiosphere-derived cells for heart regeneration), ALCADIA (autologous human cardiac-derived stem cells to ischemic cardiomyopathy) и ESCORT (transplantation of human embryonic stem cell-derived progenitors in severe heart failure).
В первом клиническом исследовании с применением стволовых клеток сердца, SCIPIO, использовались человеческие LIN - c − KIT + клетки сердца для улучшение постинфарктного состояния левого желудочка. Однако из-за отсутствия целостности данных и сомнений в рандомизации в настоящее время результаты исследования отозваны [58, 59].
В исследовании CADUCEUS были использованы клетки в составе кардиосфер с целью уменьшения рубцевания миокарда. Клетки были выделены из биоптатов эндомиокарда и трансплантированы в сердца пациентов, перенесших инфаркт миокарда, путем интракоронарной инфузии. В результате наблюдалось повышение жизнеспособности миокарда и уменьшение площади рубцов. Предполагается, что такой результат был достигнут благодаря действию паракринных факторов.
Параллельно с CADUCEUS было проведено исследование ALCADIA, в котором аутологичные стволовые клетки сердца человека применялись в сочетании с контролируемым высвобождением bFGF у пациентов, страдающих ишемической кардиомиопатией и сердечной недостаточностью [67]. Полученные из образцов эндомиокардиальной биопсии клетки вводились внутримиокардиально, после его на эпикард имплантировался лист гидрогеля, содержащий bFGF и покрывавший участки инъекций стволовых клеток. Были получены результаты, аналогичные исследованию CADUCEUS. Отсутствие убедительных доказательств пролиферации и дальнейшей дифференцировки введенных стволовых клеток в кардиомиоциты in vivo вновь позволили выдвинуть предположение о ключевой роли паракринных механизмов в ремоделировании миокарда и неоваскуляризации [41,67].
Исследование ESCORT, результаты которого были опубликованы в 2018 году, было направлено на доказательство безопасности и целесообразности терапии производными стволовых клеток сердца, а не на выявление значимых регенеративных эффектов у пациентов. В экспериментах были использованы hESC-производные CPC, экспрессирующие маркеры SSEA1/CD15 и ISL1, встроенные в фибриновый гель, который доставлялся на поверхность эпикарда в зоне инфаркта миокарда [44].
Поскольку большое количество исследований в настоящее время сосредоточено на терапии ССЗ при помощи определенных групп стволовых и прогениторных клеток сердца, встает вопрос об эффективности применения того или иного способа доставки и сохранения функционально активных клеток в момент введения их в организм и в период их функционирования in vivo. Традиционно применяющиеся в терапии монокультуры, т. е. культуры, содержащие один тип клеток, имеют значительный недостаток — неспособность сохранения пространственной организации вводимых клеток, необходимой для нормального функционирования вводимого в организм материала, в результате чего частично нарушается морфология, пролиферация, дифференцировка инъецируемых стволовых и прогениторных клеток, помимо этого, их жизнеспособность in vivo значительно снижается по сравнению с нахождением их in vitro [46].
Одним из перспективных решений данной проблемы на современном этапе развития терапии ССЗ стволовыми и прогениторными клетками сердца является применение кардиокластеров — трехмерных сконструированных ex vivo структур, содержащих в себе комбинации определенных популяций стволовых и прогениторных клеток сердца. Такая структура позволяет осуществлять интактную доставку без диссоциации сферического микроокружения и наиболее долго сохранять условия, необходимые для адекватного функционирования доставляемых клеток [61]. Кардиокластеры содержат три различных типа клеток и интегрируют их комплементарные и синергетические свойства в один инъекционный продукт: мезенхимальные стволовые клетки (MSCs), сердечные интерстициальные клетки (cCIC) и эндотелиальные клетки-предшественники (EPC). Использование этих типов клеток обусловлено их функциями in vivo. Таким образом, в составе кардиокластера MSCs поддерживают репаративную активность миокарда за счет секреции паракринных факторов, которые активируют эндогенные клетки, способствуют ангиогенезу, защищают кардиомиоциты и уменьшают образование рубцов, а также секретируют молекулы клеточной адгезии, такие как интегрины и кадгерины [49]. cCIC, находящиеся в кардиокластере, способствуют поддержанию гомеостаза миокарда, ответу на повреждение и ремоделированию. EPC в составе кардиокластера способствуют паракринзависимому ангиогенезу, а также способны дифференцироваться в зрелые эндотелиальные клетки. Рядом исследований доказано, что EPC, пересаженные in vivo, способны формировать микрососуды, но регрессируют без присутствия MSCs, необходимых для поддержания сформированных сосудов [52].
Формирование кадиокластеров представляет собой двухступенчатый самопроизвольный, но контролируемый процесс: происходит высеивание MSC и cCIC с целью формирования внутреннего ядра, позднее в культуру добавляются EPС, формирующие внешний слой кардиокластера для повышения устойчивости структуры к окислительному стрессу [46].
Доставка кардиокластеров осуществляется путем внутримиокардиальной инъекции, сохраняющей трехмерную структуру вводимого одержимого. Помимо высокой сохранности живых клеток (93,9–98 %) in vivo, подтверждена устойчивая жизнеспособность кардиокластеров после длительного хранения жидкого азота, где процент живых клеток был сопоставим с контрольными незамерзшими кардиокластерами. Эти результаты свидетельствуют о возможности использования замороженных кардиокластеров в терапевтических целях, что дает преимущество данной технологии по отношению к методам терапии, требующих создания инъецируемых компонентов de novo перед использованием.
Экспериментами доказано защитное действие кардиокластеров на неонатальные кардиомиоциты крыс благодаря действию паракринного фактора. При интрамиокардиальном введении кардиокластеров в ишемизированные зоны наблюдалось увеличение плотности капилляров, улучшение параметров работы миокарда [41,61]. Было обнаружено, что при интрамиокардиальном введении кардиокластеров, просиходит их сохранение в местах инъекции, что было подтверждено обнаружением флюосфер на протяжение 20 недель после момента инъекции меченых кардиокластеров [46].
Одним из важных преимуществ кардиокластеров является их устойчивость к окислительному стрессу. Так, при обработке пероксидом водорода кардиокластеров, отдельно взятых cCICs и MSCs кардиокластеры показали значительно меньшее количество погибших клеток по сравнению с изолированными монокультурами [46].
Применение кардиокластеров является развивающейся многообещающей технологией, имеющей ряд существенных преимуществ по сравнению с наиболее распространенными методами терапии. Возможно, применение кардиокластеров способно сократить быструю гибель вводимых стволовых и прогениторных клеток за счет решения проблем, связанных с нарушением целостности вводимых клеток, влиянием гипоксии или оксидативного стресса на их функционировании. Моделирование кардиокластерами сердечной ниши может помочь в преодолении механического стресса, возникающего в большинстве экспериментов из-за отличий ритмично сокращающегося миокарда, в который вводились монокультуры, от естественной ниши, защищающей стволовые и прогениторные клетки от механического воздействия.
Как упоминалось ранее, многими проведенными исследованиями установлена ключевая роль паракринных механизмов в регенерации миокарда, что повлекло за собой рост количества исследований, посвященных применению секретома стволовых клеток. Секретом представляет собой совокупность факторов роста, цитокинов и органелл (в наибольшей степени митохондрий), взаимодействующих с клетками и структурными компонентами окружения стволовых клеток. Воздействие секретома осуществляется пятью механизмами: подавлением развития фиброза, подавлением локального воспалительного процесса, ремоделированием внеклеточного матрикса, стимуляцией регенерации кардиомиоцитов и ангиогенеза [41, 52].
Доставка компонентов секретома стволовых клеток к поврежденным участкам сердца осуществляется несколькими способами. Одним из способов доставки является прямая секреция активных веществ внедряемыми в миокард стволовыми клетками, однако низкая адресность действия обуславливает незначительный терапевтический эффект [8]. Более специализированные способы доставки секретома к клеткам-мишеням включают транспорт веществ через систему туннельных нанотрубочек, через которые передаются ионы, пептиды, белки, РНК и некоторые органеллы.
Второй способ доставки осуществляется с помощью экзосом и микровезикул, формирующихся внутри стволовых клеток и содержащих компоненты секретома [23, 29, 56]. Экзосомы считаются основными источниками веществ, подавляющих оксидативный стресс, влияющих на ангиогенеза и воспаления, а также основным способом переноса между клетками мРНк и микроРНК, способных путем внутриклеточной сигнализации осуществлять регулирование клеточного цикла [36,53].
Активное изучение роли экзосом в регенерации миокарда позволило установить, что наибольший вклад в терапевтический эффект, оказываемый экзосомами, вносят микроРНК, которые в случае стволовых клеток выполняют не только регуляторную роль в ходе клеточного цикла, но и влияют на установление потентности и осуществление дальнейшей дифференцировки [42]. Также было доказано, что микроРНК стволовых клеток способны перепрограммировать некоторые клетки сердца в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки под влиянием транскрипционных факторов c-Myc, Klf4, Oct3/4, Sox2. В случае стволовых клеток их функции разнонаправлены: они способны ингибировать процессы апоптоза и некроза поврежденных клеток, подавлять воспалительные процессы, а также активировать пролиферацию клеток при репарации тканей [66].
Многообещающими объектами научно-исследовательского интереса в последнее время становятся биоконструкции, создаваемые на основе коллагена, фибрина, биодеградируемых гелей и компонентов искусственного внеклеточного матрикса [30], также активно применяются технологии перепрограммирования соматических и стволовых клеток сердца для терапии ССЗ [13]. Однако в данный момент большинство исследований в этих направлениях остаются на стадиях доклинических испытаний.
Проблемы и ограничения терапии ССЗ резидентными стволовыми и прогениторными клетками сердца
Споры о роли стволовых и прогениторных клеток сердца в физиологической регенерации миокарда и репарации сердца при таких заболеваниях, как инфаркт миокарда и хроническая сердечная недостаточность активно ведутся до сих пор. Несмотря на многочисленность исследований, будущее терапии ССЗ этими клетками остается неясным из-за их гетерогенной природы, а также ряда сложностей, связанных с природой кардиомиопатических заболеваний.
В настоящее время не существует единого мнения относительно того, какую популяцию стволовых клеток сердца можно считать универсальной для клеточной терапии. Невыясненными остаются характерные эпигенетические, генные, белковые и секретомные профили большинства стволовых и прогениторных клеток сердца, из-за чего возникает сложность в определении изменений генотипов и фенотипов стволовых клеток на протяжении их развития [16,24,38]. Кроме того, на данный момент проведено лишь небольшое количество исследований, посвященных сравнению терапевтической эффективности различных популяций стволовых и прогениторных клеток сердца. Однако определены критерии определения идеального типа стволовых клеток: способность переносить аутологичную трансплантацию, быстро пролиферировать in vitro, дифференцироваться в зрелые подтипы сердечных клеток и успешно интегрироваться с клетками сердца пациента [13].
Поскольку выделяемые из сердца популяции стволовых и прогениторных клеток гетерогенны и в большинстве случаев представляют собой незрелые клетки, эффективность их интеграция при трансплантации, долгосрочность стабильности in vivo и безопасность остаются спорными [9,64]. Следовательно, необходимо точное определение механизмов, участвующих в определении подтипа кардиальных линий для получения более чистых и зрелых типов клеток из выделяемых из сердца популяций.
Одним из основных препятствий в изучении клеточной терапии миокарда является объект проведения большинства исследований. Большая часть экспериментов проводится на моделях грызунов, анатомия и физиология сердца которых отличны от сердца человека. Кроме того, методы, разработанные на основе клеток животных, требуют дополнительных испытаний на клетках человека для подтверждения своей эффективности.
В будущих исследованиях предстоит изучить взаимосвязь между количеством вводимых стволовых клеток и их влиянием на регенерацию миокарда, а также определить оптимальную частоту введения клеток в процессе терапии. Помимо этого, встает вопрос о наиболее рациональном методе внедрения клеток в поврежденный миокард: введение во время открытой операции является инвазивным методом, имеющим ряд осложнений для пациента; менее инвазивные методы, такие как внутривенное и внутрикоронарное введение, имеют более низкую адресность действия, и зачастую доставляемые клетки оказываются в других органах [14,43]; внутримиокардиальные инъекции значительно повреждают внедряемые клетки за счет сокращений кардиомиоцитов. Следовательно, необходимо определить наиболее эффективные и безопасные пути доставки материала в зависимости от характера применяемой терапии.
Описанные трудности применения стволовых и прогениторных клеток в терапии ССЗ в большинстве своем связаны с неполным пониманием процессов развития и регуляции работы сердца. Расширение знаний позволит более точно определить стехиометрию сердечных факторов, оптимальные условия культивирования клеток in vitro и способы их доставки в необходимую зону сердца.
Заключение
Регенеративный потенциал резидентных стволовых и прогениторных клеток сердца в последнее время является активно развивающимся направлением клеточной терапии острых и хронических заболеваний сердца. Развитие данного направления связано как с трудностями применения нерезидентных стволовых клеток, так и с открытием разнообразия типов резидентных клеток, оказывающих протективное, имунномодулирующее, противовоспалительное и подавляющее фиброз действие, на чем и базируется репаративная способность сердечной мышцы после повреждения. Стволовые и прогениторные клетки сердца индуцируют в сердечной мышце ангиогенез, образование новых кардиомиоцитов, эндотелиальных и гладкомышечных клеток.
Анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать вывод о том, что стволовые и прогениторные клетки сердца оказывают положительный, длительно сохраняющийся эффект. Однако низкое содержание этих клеток в тканях сердца, а также сложности, связанные с их культивированием in vitro и целевой доставкой в поврежденные участки миокарда, в настоящий момент ограничивают применение резидентных клеток в терапевтических целях.
Стремительное развитие клеточных технологий и новых методов терапии открывают перспективы в применении сердечных стволовых и прогениторных клеток. Предполагается, что будущие регенеративные подходы могут объединить генную инженерию, включение в терапию различных стимулов (механических, электрических и биохимических факторов) и подходы к тканевой инженерии для разработки тщательно контролируемой системы, которая увеличит регенеративную способность резидентных стволовых и прогениторных клеток сердца и которая потенциально может быть применена в не только в терапии, но и в моделировании заболеваний и скрининге лекарств.
Литература:
1. Дергилев К. В., Рубина К. А., Сысоева В. Ю., Гмызина А. И., Акчурин Р. С., Парфенова Е. В.Резидентные стволовые клетки сердца // Аутологичные стволовые клетки: экспериментальные исследования и перспективы клинического применения / под ред. В. А. Ткачука. М.: Литтерра, 2009. С. 383–428.
2. Докшин П. М., Карпов А. А., Эйвазова Ш. Д., Пузанова М. В., Костарева А. А., Галагудза М. М., Малашичева А. Б. Активация стволовых клеток при инфаркте миокарда [Электронный ресурс] // Цитология. 2018. Том 60. № 2. С.81–88. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=32502684 (дата обращения 10.08.2021)
3. Естественное движение населения Российской Федерации [Электронный ресурс] // Федеральная служба государственной статистики. URL: https://gks.ru/bgd/regl/b20_106/Main.htm(дата обращения 10.08.2021)
4. Липина Т. В., Комова А. В., Сосновская С. Ю., Кошелева Н. В. Эндогенные и экзогенные источники репарации миокарда млекопитающих [Электронный ресурс] //Клиническая и экспериментальная морфология. 2018. № 2 (26). С. 42–47. URL:https://elibrary.ru/item.asp?id=35234514 (дата обращения 10.08.2021)
5. Парфенова Е. В.Стволовые клетки сердца: факт или фантазия? [Электронный ресурс] //Российский кардиологический журнал. 2019. № 24 (11). С.84–90 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=41417014 (дата обращения 10.08.2021)
6. Плотников, Е. Ю. Стволовые клетки в регенеративной терапии сердечных заболеваний: роль межклеточных взаимодействий / Е. Ю. Плотников, Д. Б. Зоров, Г. Т. Сухих [Электронный ресурс] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2009. Т. 4. № 1. С. 43–49. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=12856227 (дата обращения 10.08.2021)
7. Сердечно-сосудистые заболевания. [Электронный ресурс]// Всемирная Организация здравоохранения. URL: https://www.who.int/health-topics/cardiovascular-diseases#tab=tab_1
8. Волотовский И. Д. Резидентные стволовые и прогениторные клетки сердца: морфофункциональные свойства и перспективы практического использования// Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2019. Т. 64, № 4. C. 499–512. doi: 10.29235/1029–8940–2019–64–4–499–512
9. Amini H., Rezaie J., Vosoughi A., Rahbarghazi R., Nouri M. Cardiac progenitor cells application in cardiovascular disease// J. Cardiovasc. Thorac. Res. 2017.№ 9.Р.127–132. doi: 10.15171/jcvtr.2017.22.
10. Amoah B. P., Yang H., Zhang P., Su Z. and Xu H. (2015). Immunopathogenesis of Myocarditis: the interplay between cardiac fibroblast cells, dendritic cells, macrophages and CD4+ T cells// Scand. J. Immunol. 2015. Jul.82(1).Р.1–9. doi: 10.1111/sji.12298
11. Asli N. S. and Harvey R. P. (2013). Epithelial to mesenchymal transition as a portal to stem cell characters embedded in gene networks// Bioessays. 2013.35. Р.191–200. doi: 10.1002/bies.201200089
12. Bailey B., Fransioli J., Gude N. A., Alvarez R. Jr, Zhang X., Gustafsson A. B. and Sussman M. A. (2012). Sca-1 knockout impairs myocardial and cardiac progenitor cell function// Circ. Res. 2012. Ag.31.111(6). Р.750–760. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.112.274662
13. Barreto S., Hamel L., Schiatti T., Yang Y., George V.. Cardiac Progenitor Cells from Stem Cells: Learning from Genetics and Biomaterials// Cells. 2019. Dec. 8(12). 1536. doi:10.3390/cells8121536
14. Beeres S. L. M.A., Atsma D. E., van Ramshorst J., Schalij M. J., Bax J. J. Cell therapy for ischaemic heart disease// Heart. 2008. Oct. 94(9). Р.1214–1226. doi: 10.1136/hrt.2008.149476
15. Bianco P., Robey P. G. Skeletal stem cells//Development. 2015. Mar 15.142(6).Р.1023–7 doi:10.1242/dev.102210
16. Birket M. J., Mummery C. L. Pluripotent stem cell derived cardiovascular progenitors—A developmental perspective// Dev. Biol. 2015. 400. Р.169–179. doi:10.1016/j.ydbio.2015.01.012
17. Bollini S., Vieira J. M., Howard S., Dubè K. N., Balmer G. M., Smart N., Riley P. R. Re-activated adult epicardial progenitor cells are a heterogeneous population molecularly distinct from their embryonic counterparts.//Stem Cells Dev. 2014. Aug 1. 23(15).Р.1719–30. doi: 10.1089/scd.2014.0019
18. Bu L., Jiang X., Martin-Puig S., Caron L., Zhu S., Shao Y., Roberts D. J., Huang P. L., Domian I. J., Chien K. R. Human ISL1 heart progenitors generate diverse multipotent cardiovascular cell lineages// Nature. 2009.460.Р.113–117. doi: 10.1038/nature08191.
19. Campbell C.R., Berman A.E., Weintraub N.L., Tang Y. L. Electrical stimulation to optimize cardioprotective exosomes from cardiac stem cells//Med Hypotheses. 2016. Mar. 88. Р. 6–9. doi: 10.1016/j.mehy.2015.12.022
20. Cianflone E., Torella M., Chimenti C., Angelis A.D., Beltrami A.P.,Urbanek K., Rota M., Torella D.Adult Cardiac Stem Cell Aging: A Reversible Stochastic Phenomenon?//Oxid Med Cell Longev. 2019. 5813147. doi: 10.1155/2019/5813147
21. Cianflone E., Cappettа D., Mancuso T., . Sabatino J., Marin F., Scalise М., Albanese М., Salatino А., Parrotta E.I., Cuda G., Angelis A. D., Berrino L., Rossi F., Nadal-Ginard B., Torella D., Urbanek К.Statins Stimulate New Myocyte Formation After Myocardial Infarction by Activating Growth and Differentiation of the Endogenous Cardiac Stem Cells// Int J Mol Sci. 2020. Nov. 21(21).Р.7927. doi: 10.3390/ijms21217927
22. Chen Z., Zhu W., Bender I., Gong W., Kwak I.-Y., Yellamilli А., Hodges T.J., Nemoto N., Zhang J., Garry D. J., Berlo J. H., Pathologic Stimulus Determines Lineage Commitment of Cardiac C-kit + Cells // Circulation. 2017. Dec 12. 136(24). Р.2359–2372. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.030137
23. Comprehensive proteomic analysis of mesenchymal stem cell exosomes reveals modulation of angiogenesis via nuclear factor-kappa B signaling / J. D. Anderson [et al.] // Stem Cells. 2016. Vol. 34, N 3. P. 601–613. doi: 10.1002/stem.2298
24. Floy M. E., Mateyka T.D.,Foreman K. L., Palecek S. P. Human Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Stromal Cells and Their Applications in Regenerative Medicine//Stem Cell Res. 2020 May; 45: 101831.doi: 10.1016/j.scr.2020.101831
25. Functional cardiomyocytes derived from Isl1 cardiac progenitors via Bmp4 stimulation / E. Cagavi [et al.] // PLoS ONE. 2014. Vol. 9. 12. P. e110752. doi: 10.1371/journal.pone.0110752
26. Gude N. A, Sussman M. A.Chasing c-Kit through the heart: taking a broader view//Pharmacol Res. 2018.Jan. 127. Р.110–115.doi: 10.1016/j.phrs.2017.06.007
27. Hatzistergos K. E., Takeuchi L. M., Saur D., Seidler B., Dymecki S. M., Mai J. J., White I. A., Balkan W., Kanashiro-Takeuchi R. M., Schally A. V. et al. (2015). cKit+ cardiac progenitors of neural crest origin// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015 Oct 20.112(42).Р.13051–6. doi: 10.1073/pnas.1517201112
28. Hatzistergos K. E., Saur D., Seidler B., Balkan W., Breton M., Valasaki K., Takeuchi L. M., Landin A. M.,Khan A.,Hare J.a M. Stimulatory effects of MSCs on cKit + Cardiac Stem Cells are Mediated by SDF1/CXCR4 and SCF/cKit Signaling Pathways//Circ Res. 2016. Sep 30. 119(8). Р.921–930. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.116.309281
29. Hocine H. R., Brunel S., Chen Q., Giustiniani J., Roman M. J.S., Yann J. Ferrat, Palacios I., Rosa О., Lombardo E., Bensussan A., Charron D., Jabrane‐Ferrat N., Al‐Daccak Reem. Extracellular Vesicles Released by Allogeneic Human Cardiac Stem/Progenitor Cells as Part of Their Therapeutic Benefit//Stem Cells Transl Med. 2019. Sep. 8(9). Р.911–924. doi: 10.1002/sctm.18–0256
30. Huang, K. A new era of cardiaс cell therapy: opportunities and challenges // Adv. Health. Mater. — 2019. — Vol. 8, N 2. — P. e1801011. doi: 10.1002/adhm.201801011
31. Kattman S. J., Huber T. L., Keller G. M. Multipotent Flk-1+ cardiovascular progenitor cells give rise to the cardiomyocyte, endothelial, and vascular smooth muscle lineages// Dev. Cell. 2006.11.Р.723–732. doi: 10.1016/j.devcel.2006.10.002
32. Klotz L., Norman S., Vieira J. M., Masters M., Rohling M., Dubé K. N., Bollini S., Matsuzaki Fumio,Carr C. A., Riley P. R..Cardiac lymphatics are heterogeneous in origin and respond to injury//Nature. 2015 Jun 4.522(7554). 62–67.doi: 10.1038/nature14483
33. Lauden L, Boukouaci W, Borlado LR et al. Allogenicity of human cardiac stem/progenitor cells orchestrated by programmed death ligand 1 //Circ Res 2013.112(3).Р.451–464. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.112.276501
34. Leite C. F., Lopes C. S., Alves A. C., Fuzaro C. S. C., Silva M. V., Lucas Felipe de Oliveira, Garcia L. P., Farnesi T. S., Marília Beatriz de Cuba 1 , Rocha L.B., Rodrigues V Jr, Carlo José Freire de Oliveira, Valdo José Dias da Silva. Endogenous resident c-Kit cardiac stem cells increase in mice with an exercise-induced, physiologically hypertrophied heart// Stem Cell Res. 2015. Jul.15(1). Р.151–64. doi: 10.1016/j.scr.2015.05.011
35. Leri A., Rota M., Hosoda T., Goichberg P., Anversa P.Cardiac Stem Cell Niches//Stem Cell Res. 2014. Nov.13(0).Р. 631–646. doi: 10.1016/j.scr.2014.09.001
36. Li B.,Meng X., Zhangmicro L. RNAs and cardiac stem cells in heart development and disease//Drug Discov Today. 2019 Jan. 24(1). Р. 233–240.doi: 10.1016/j.drudis.2018.05.032
37. Li Sh.-H.,Sun L,Yang L.,Li J.,Shao Z., Du G.-Q., Wu J., Weisel R. D., Li R.-K.Young Bone-Marrow Sca-1 + Stem Cells Rejuvenate the Aged Heart and Improve Function after Injury through PDGFRβ-Akt pathway//Sci Rep., 2017; 7: 41756.doi: 10.1038/srep41756
38. Li X.-H., Li Q., Jiang L., Deng C., Liu Z., Fu Y., Zhang M., Tan H., Feng Y., Shan Z., et al. Generation of functional human cardiac progenitor cells by high-efficiency protein transduction: Protein-generated cardiac progenitor cells//Stem Cells Transl. Med. 2015.№ 4. Р.1415–1424. doi: 10.5966/sctm.2015–0136.
39. Liang W., Han P., Kim E. H., Mak J., Zhang R., Torrente A.G., Goldhaber J. I., Marbán E., Cho H. Ch.Canonical Wnt signaling promotes pacemaker cell specification of cardiac mesodermal cells derived from mouse and human embryonic stem cells// Stem Cells. 2020. Mar. 38(3). Р.352–368. doi: 10.1002/stem.3106
40. Malliaras K., Makkar R. R., Smith R. R., Cheng K., Wu E., Bonow R. O., Marbán L., Mendizabal A., Cingolani E., Johnston P. V., Gerstenblith G., Schuleri K. H., Lardo A. C., Marbán E.Intracoronary cardiosphere-derived cells after myocardial infarction evidence of therapeutic regeneration in the final 1-year results of the CADUCEUS trial (CArdiosphere-Derived aUtologous stem CElls to reverse ventricUlar dySfunction) //J Am Coll Cardiol. 2014. Jan. 21. 63(2). Р. 110–122. doi: 10.1016/j.jacc.2013.08.724
41. Malliaras K., Zhang Y., Seinfeld J., Galang G., Tseliou E., Cheng K., Sun B., Aminzadeh M., Marbán E. Cardiomyocyte proliferation and progenitor cell recruitment underlie therapeutic regeneration after myocardial infarction in the adult mouse heart//EMBO Mol. Med. 2013.5.Р191–209. doi: 10.1002/emmm.201201737
42. Mancuso T, Barone A., Salatino А., Molinaro С., Marino F., Scalise М., AngelisА. D., Urbanek К., D.,CianfloneЕ.Unravelling the Biology of Adult Cardiac Stem Cell-Derived Exosomes to Foster Endogenous Cardiac Regeneration and Repair//Int J Mol Sci. 2020. May. 21(10). Р.3725. doi: 10.3390/ijms21103725
43. Martens T. P., Godier A. F. G., Parks J. J., Wan L. Q., Koeckert M. S., Eng G. M., Hudson B. I., Sherman W., Vunjak-Novakovic G. Percutaneous cell delivery into the heart using hydrogels polymerizing in situ// Cell Transplant. 2009.18.Р.297–304. doi: 10.3727/096368909788534915
44. Menasché P., Vanneaux V., Hagège A., Bel A., Cholley B., Parouchev A., Cacciapuoti I., Al-Daccak R., Benhamouda N., Blons H., et al. Transplantation of human embryonic stem cell–derived cardiovascular progenitors for severe ischemic left ventricular dysfunction// J. Am. Coll. Cardiol. 2018.71.Р429–438. doi: 10.1016/j.jacc.2017.11.047.
45. Messina E., De Angelis L., Frati G., Morrone S., Chimenti S., Fiordaliso F., Salio M., Battaglia M., Latronico M. V. G., Coletta M. et al. (2004). Isolation and expansion of adult cardiac stem cells from human and murine heart// Circ. Res. 2004. Oct 29. 95(9), Р.911–21. doi: 10.1161/01.RES.0000147315
46. Monsanto M.M., Wang B.J., Ehrenberg Zach R., Echeagaray O., White K. S., Alvarez R. Jr., Fisher K., Sengphanith S., Muliono A., Gude N. A., Sussman M. A. Enhancing myocardial repair with CardioClusters//Nat Commun. 2020. 11. 3955. doi: 10.1038/s41467–020–17742-z
47. Morita Y. Tohyama Sh. Metabolic Regulation of Cardiac Differentiation and Maturation in Pluripotent Stem Cells: A Lesson from Heart Development//JMA J. 2020. Jul 15. 3(3). P. 193–200. doi: 10.31662/jmaj.2020–0036
48. Nakao S., Tsukamoto T., Ueyama T., Kawamura T.STAT3 for Cardiac Regenerative Medicine: Involvement in Stem Cell Biology, Pathophysiology, and Bioengineering//Int J Mol Sci. 2020. Mar. 21(6). Р.1937. doi: 10.3390/ijms21061937
49. Nguyen N., Sussman M. A..Rejuvenating the senescent heart//Curr Opin Cardiol. 2015. May. 30(3).Р. 235–239.doi: 10.1097/HCO.0000000000000161
50. Noseda M., Harada M., McSweeney S., Leja T., Belian E., Stuckey D. J., et al. PDGFRα demarcates the cardiogenic clonogenic sca1+ stem/progenitor cell in adult murine myocardium// Nat. Commun. 2015. May 18.6.Р.6930. doi: 10.1038/ncomms7930
51. Oyama T., Nagai T., Wada H., Naito A. T., Matsuura K., Iwanaga K., et al. Cardiac side population cells have a potential to migrate and differentiate into cardiomyocytes in vitro and in vivo// J. Cell Biol. 2007. Jan 29.176(3), 329–341. doi: 10.1083/jcb.200603014
52. Quijada P, Sussman MA. Making it stick: chasing the optimal stem cells for cardiac regeneration// Expert Rev Cardiovasc Ther. 2014. Nov. 12(11).Р.1275–1288. doi: 10.1586/14779072.2014.972941
53. Regenerative cardiovascular therapies: stem cells and beyond / B. Wernly [et al.] // Int. J. Mol. Sci. — 2019. — Vol. 20, N 6. — Pii E1420. doi: 10.3390/ijms20061420
54. Santini M. P., Forte E., Harvey R. P., Kovacic J. C.Developmental origin and lineage plasticity of endogenous cardiac stem cells//Development. 2016. Apr 15. 143(8). Р.1242–1258. doi: 10.1242/dev.111591
55. Sommariva E., Brambilla S., Carbucicchio C., Gambini E., Meraviglia V., Dello Russo A., Farina F. M., Casella M., Catto V., Pontone G. et al. Cardiac mesenchymal stromal cells are a source of adipocytes in arrhythmogenic cardiomyopathy// Eur. Heart J. 2016 Jun 14.37(23).Р.1835–46. doi: 10.1093/eurheartj/ehv57
56. Stahl Ph. D.,Raposo G.Extracellular Vesicles: Exosomes and Microvesicles, Integrators of Homeostasis//Physiology (Bethesda). 2019. May1.34(3).Р.169–177. doi:10.1152/physiol.00045.2018
57. Stem cells in regenerative cardiology / S. Arbatli [et al.] // Cell Biology and Translational Medicine / ed. K. Turksen. Cham.2018. Vol. 1. P. 37–53.(Advances in Experimental Medicine and Biology; Vol. 1079). doi:10.1007/978–3–319–98146–8
58. The Lancet Editors Expression of concern: The SCIPIO trial// Lancet. 2014.383.Р.1279. doi: 10.1016/S0140–6736(14)60608–5.
59. The Lancet Editors Retraction—Cardiac stem cells in patients with ischaemic cardiomyopathy (SCIPIO): Initial results of a randomised phase 1 trial // Lancet. 2019.393.Р.1084. doi: 10.1016/S0140–6736(19)30542–2.
60. Tomita Y., Matsumura K., Wakamatsu Y., Matsuzaki Y., Shibuya I., Kawaguchi H., et al. Cardiac neural crest cells contribute to the dormant multipotent stem cell in the mammalian heart // J. Cell Biol. 2005. Sep 26.170(7). Р.1135–1146. doi: 10.1083/jcb.200504061
61. Trac D., Maxwell J.T., Brown M. E., Xu C., Davis M. E. Aggregation of Child Cardiac Progenitor Cells into Spheres Activates Notch Signaling and Improves Treatment of Right Ventricular Heart Failure//Circ Res. 2019. Feb. 15. 124(4). Р. 526–538.doi: 10.1161/CIRCRESAHA.118.313845
62. Vigneault P., Naud P., Qi X., Xiao J., Villeneuve L., Davis D. R., Natte S. Calcium‐dependent potassium channels control proliferation of cardiac progenitor cells and bone marrow‐derived mesenchymal stem cells//J Physiol. 2018. Jun 15. 596(12).Р. 2359–2379. doi: 10.1113/JP275388
63. Weinberger F., Mehrkens D., Friedrich F. W., Stubbendorff M., Hua X., Muller J. C., Schrepfer S., Evans S. M., Carrier L. and Eschenhagen T. Localization of Islet-1-positive cells in the healthy and infarcted adult murine heart//Circ. Res. 2012.110. Р.1303–1310. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.259630
64. Witman N., Sahara M. Cardiac progenitor cells in basic biology and regenerative medicine// Stem Cells Int. 2018.2018.Р.1–9. doi: 10.1155/2018/8283648.
65. Xiao J., Xu T., Li J., Lv D., Chen P., Zhou Q., Xu J.Exercise-induced physiological hypertrophy initiates activation of cardiac progenitor cells. [Электронный ресурс] // Int J Clin Exp Pathol. 2014. 7(2).Р.663–669. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3925911/(дата обращения 10.08.2021)
66. Xiong Y.-Y., Gong Z.-T.,Tang R.-J., Yang Y.-J. The pivotal roles of exosomes derived from endogenous immune cells and exogenous stem cells in myocardial repair after acute myocardial infarction// Theranostics. 2021. 11(3). Р.1046–1058. doi: 10.7150/thno.53326
67. Yacoub M. H., Terrovitis J. CADUCEUS, SCIPIO, ALCADIA: Cell therapy trials using cardiac-derived cells for patients with post myocardial infarction LV dysfunction, still evolving// Glob. Cardiol. Sci. Pract. 2013.2013.3. doi: 10.5339/gcsp.2013.3
68. Yellamilli A., Berlo J. H.The Role of Cardiac Side Population Cells in Cardiac Regeneration//Front Cell Dev Biol. 2016. 4. Р.102. doi: 10.3389/fcell.2016.00102
69. Zhao M.-T.,Ye Sh., Su J., Garg V. Cardiomyocyte Proliferation and Maturation: Two Sides of the Same Coin for Heart Regeneration//Front Cell Dev Biol. 2020. 8. 594226. doi: 10.3389/fcell.2020.594226
70. Zhou B., von Gise A., Ma Q., Rivera-Feliciano J., Pu W. T. Nkx2–5- and Isl1-expressing cardiac progenitors contribute to proepicardium // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. Oct 24.375(3).Р. 450–3.doi: 10.1016/j.bbrc.2008.08.044.
