Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1035310.32607/20758251-2018-10-1-34-42Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Effect of TNF and VEGF on the Properties of Ea.hy926 Endothelial Cells in a Model of Multi-Cellular SpheroidsВлияние TNF и VEGF на свойства эндотелиальных клеток Ea.hy926 в модели многоклеточных сфероидовGapizovS. Sh.ГапизовС. Ш.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comPetrovskayaL. E.ПетровскаяЛ. Е.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comShingarovaL. N.ШингароваЛ. Н.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comSvirschevskayaE. V.СвирщевскаяЕ. В.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comDolgikhD. A.ДолгихД. А.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comKirpichnikovM. P.КирпичниковМ. П.
Russian Federation
gsultan3@gmail.comShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова15032018101VOL 10, NO1 (2018)ТОМ 10, №1 (2018)344217012020Copyright ©; 2018, Gapizov S.S., Petrovskaya L.E., Shingarova L.N., Svirschevskaya E.V., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P.Copyright ©; 2018, Гапизов С.Ш., Петровская Л.Е., Шингарова Л.Н., Свирщевская Е.В., Долгих Д.А., Кирпичников М.П.2018Gapizov S.S., Petrovskaya L.E., Shingarova L.N., Svirschevskaya E.V., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P.Гапизов С.Ш., Петровская Л.Е., Шингарова Л.Н., Свирщевская Е.В., Долгих Д.А., Кирпичников М.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10353

Endothelial cells play a major role in the development of inflammation and neoangiogenesis in cancer and chronic inflammatory diseases. In 3D cultures, cells are under conditions that closely resemble those existing in healthy and disease-stricken human organs and tissues. Therefore, the development of a 3D model based on the Ea.hy926 endothelial cell line is an urgent need in molecular and cellular biology. Cell cultivation on an anti-adhesive substrate under static conditions was shown to lead to the formation of spheroids (3D cultures). Expression of ICAM-1 and VEGFR-2 and production of cytokines were screened in 2D and 3D cultures in the presence of TNF and VEGF. According to flow cytometry and confocal microscopy data, TNF significantly increased the expression of the cell adhesion molecule ICAM-1 in both 2D and 3D cultures but did not affect the expression level of VEGFR-2. Increased production of pro-inflammatory (IL-8, IL-6, IP-10) and anti-inflammatory (IL-10, TGF-β 1-3) factors was observed in spontaneous 3D cultures but not in 2D cultures, which was confirmed by flow cytometry and qPCR. TNF-induced secretion of IL-10, GM-CSF, and IL-6 was 11-, 4.7-, and 1.6-fold higher, respectively, in 3D cultures compared to 2D cultures. Thus, the use of a Ea.hy926 3D cell culture is a promising approach in studying the effects of anti- and pro-inflammatory agents on endothelial cells.

Клетки эндотелия играют ключевую роль в развитии воспаления и неоангиогенеза при онкологических и хронических воспалительных заболеваниях. Клетки в составе 3D-культур наиболее приближены к условиям, в которых они находятся в органах и тканях человека при различных патологиях. Поэтому создание модели 3D-культур на основе эндотелиальных клеток линии Ea.hy926 является актуальной задачей клеточной биологии. Впервые показано, что культивирование клеток в статичных условиях на антиадгезивной подложке приводит к образованию сфероидов (3D-культур). Изучена экспрессия ICAM-1 и VEGFR-2, а также продукция цитокинов клетками Ea.hy926, культивируемыми в 2D- и 3D-условиях в присутствии TNF и VEGF. Методами проточной цитометрии и конфокальной микроскопии показано, что TNF как в 2D-, так и в 3D-культурах значительно усиливает экспрессию молекулы клеточной адгезии ICAM-1, но не влияет на уровень VEGFR-2. В спонтанных 3D-культурах наблюдалась повышенная продукция как провоспалительных (IL-8, IL-6, IP-10), так и противовоспалительных (IL-10, TGF-β 1-3) факторов по сравнению с 2D-условиями, что показано как методом проточной цитометрии, так и кПЦР. Под действием TNF в 3D-культурах секреция IL-10, GM-CSF и IL-6 повышается в 11, 4.7 и 1.6 раза соответственно по сравнению с 2D-культурами. Таким образом, использование 3D-культур клеток Ea.hy926 представляется перспективным для изучения эффектов противо- и провоспалительных агентов на клетки эндотелия.

2D and 3D culturesαvβ3-integrinvascular endothelial growth factor receptor 2intercellular adhesion moleculetumor necrosis factorinflammationмолекула межклеточной адгезии2D- и 3D-культурырецептор фактора роста эндотелия сосудов-2фактор некроза опухолиэндотелиальные клеткиThis work was supported by a grant from the Program of the Presidium of the Russian Academy of Sciences “Molecular and cellular biology,” a grant from the President of the Russian Federation for state support to the leading scientific schools of the Russian Federation NSh-8384.2016.4, and a grant from the UMNIK program of the Foundation for the Promotion of Small Forms of Enterprises in the Science and Technology Sphere.Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Программы Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология», гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации НШ-8384.2016.4 и гранта по программе «УМНИК» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.[1] Astrakhantseva I.V., Efimov G.A., Drutskaya M.S., Kruglov A.A., Nedospasov S.A. // Biochemistry. 2014, V.79, №12, P.1308-1321[2] Petrovskaya L.E., Shingarova L.N., Kryukova E.A., Boldyreva E.F., Yakimov S.A., Guryanova S.V., Novoseletsky V.N., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P. // Biochemistry. 2012, V.77, №1, P.79-89[3] Arjamaa O., Aaltonen V., Piippo N., Csont T., Petrovski G., Kaarniranta K., Kauppinen A. // Graefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 2017, Doi: 10.1007/s00417-017-3711-0[4] Song H., Kim Y., Cho H., Kim S., Kang M., Kim J., Min H., Kang J., Yoon J., Kim C. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2017, Doi: 10.1165/rcmb.2016-0080OC[5] Bauer K., Mierke C., Behrens J. // Int. J. Cancer. 2007, V.121, №9, P.1910-1918[6] Pober J.S., Sessa W.C. // Nat. Rev. Immunol. 2007, V.7, P.803-815[7] Bouis D., Hospers G.A., Meijer C., Molema G., Mulder N.H. // Angiogenesis. 2001, V.4, №2, P.91-102[8] Cervenak L., Morbidelli L., Donati D., Donnini S., Kambayashi T., Wilson J.L., Axelson H., Castaños-Velez E., Ljunggren H.G., Malefyt R.D. // Blood. 2000, V.96, №7, P.2568-2573[9] Meager A. // Cytokine Growth Factor Rev. 1999, V.10, №1, P.27-39[10] Galley H.F., Blaylock M.G., Dubbels A.M., Webster N.R. // Cell Biol. Internat. 2000, V.24, №2, P.91-99[11] Melder R.J., Koenig G.C., Witwer B.P., Safabakhsh N., Munn L.L., Jain R.K. // Nat. Med. 1996, V.2, №9, P.992-997[12] Madri J.A., Graesser D., Haas T. // Biochem. Cell Biol. 1996, V.74, №6, P.749-757[13] Moens S., Goveia J., Stapor P., Cantelmo A., Carmeliet P. // Cytokine Growth Factor Rev. 2014, V.25, №4, P.473-482[14] Komaki Y., Yamada A., Komaki F., Kudaravalli P., Micic D., Ido A., Sakuraba A. // J. Autoimmunity. 2017, V.79, P.4-16[15] Bergqvist V., Hertervig E., Gedeon P., Kopljar M., Griph H., Kinhult S., Carneiro A., Marsal J. // Cancer Immunol. Immunotherapy. 2017, V.66, №5, P.581-592[16] Manegold C., Vansteenkiste J., Cardenal F., Schuette W., Woll P., Ulsperger E., Kerber A., Eckmayr J., von Pawel J. // Invest. New Drugs. 2013, V.31, №1, P.175-182[17] Hersey P., Sosman J., O’Day S., Richards J., Bedikian A., Gonzalez R., Sharfman W., Weber R., Logan T., Buzoianu M. // Cancer. 2010, V.116, №6, P.1526-1534[18] Liu Y., Goswami R., Liu C., Sinha S. // Mol. Pharm. 2015, V.12, №7, P.2544-2550[19] Deyev S., Lebedenko E., Petrovskaya L., Dolgikh D., Gabibov A., Kirpichnikov M. // Russ. Chem. Rev. 2015, V.84, №1, P.1-26[20] Gebauer M., Skerra A. // Curr. Opin. Chem. Biol. 2009, V.13, №3, P.245-255[21] Oost B.A., Edgell C.J.S., Hay C.W., MacGillivray R.T.-A. // Biochem. Cell. Biol. 1986, V.64, №7, P.699-705[22] Edgell C.J., McDonald C.C., Graham J.B. // Cell Biology. 1983, V.80, №12, P.3734-3737[23] Bauer J., Marcolis M., Schreiner C., Edgell C.J., Azizkhan J., Lazarowski E., Juliano R.L. // J. Cell. Physiol. 1992, V.153, №3, P.437-449[24] Heiss M., Hellstrom M., Kalen M., May T., Weber H., Hecker M., Augustin H., Korff T. // FASEB J. 2015, V.29, №7, P.3076-3084[25] Scheglovitova O.N., Sklyankina N.N., Boldyreva N.V., Babayants A.A., Frolova I.S., Kapkaeva M.R. // Vestnik of the RAMS. 2014, V.3, №4, P.31-35[26] Riesbeck K., Billström A., Tordsson J., Brodin T., Kristensson K., Dohlsten M. // Clin. Diagn. Lab. Immunol. 1998, V.5, №5, P.675-682[27] Chao C., Lii C., Tsai I., Li C., Liu K., Tsai C., Chen H. // J. Agric. Food Chem. 2011, V.59, P.5263-5271[28] Hirschhaeuser F., Menne H., Dittfeld C., West J., Mueller-Klieser W., Kunz-Schughart L. // J. Biotechnol. 2010, V.148, P.3-15[29] Fennema E., Rivron N., Rouwkema J., Blitterswijk C., Boer J. // Trends Biotechnol. 2013, V.31, №2, P.108-115[30] Page H., Flood P., Reynaud E.G. // Cell Tissue Res. 2013, V.352, P.123-131[31] Breslin S., O’Driscoll L. // Drug Discovery Today. 2013, V.18, №5-6, P.240-249[32] Ma X., Sickmann A., Pietsch J., Wildgruber R., Weber G., Infanger M., Bauer J., Grimm D. // Proteomics. 2014, V.14, №6, P.689-698[33] Ma X., Wehland M., Schulz H., Saar K., Hübner N., Infanger M., Bauer J., Grimm D. // PLoS One. 2013, V.8, №5, P.1-10[34] Sokolovskaya A.A., Ignashkova T.I., Bochenkova A.V., Moskovtsev A.A., Baranov V.M., Kubatiev A.A. // Acta Astronautica. 2014, V.99, P.16-23[35] Grimm D., Bauer J., Ulbrich C., Westphal K., Wehland M., Infanger M., Aleshcheva G., Pietsch J., Ghardi M., Beck M. // Tissue Engineering: Part A. 2010, V.16, №5, P.1559-1573[36] Unger R.E., Krump-Konvalinkova V., Peters K., Kirkpatrick C.J. // Microvascular Res. 2002, V.64, P.384-397[37] Kim J.B. // Semin. Cancer Biol. 2005, V.15, №5, P.365-377[38] Griffoni C., Di Molfetta S., Fantozzi L., Zanetti C., Pippia P., Tomasi V., Spisni E. // J. Cell Biochem. 2011, V.112, №1, P.265-272[39] Sanchez-Bustamante C., Kelm J.M., Mitta B., Fussenegger M. // Biotechnology and Bioengineering 2006, V.93, №1, P.169-180[40] Livak K.J., Schmittgen T.D. // Methods. 2001, V.25, №4, P.402-408