Investigation of chemical changes in human smooth muscle cells under the development aortic valve stenosis

W niniejszych badaniach wykorzystano pierwotne komórki interstycjalne, o fenotypie komórek mięśni gładkich, wyizolowane z warstwy śródmiąższu ludzkich zastawek aortalnych (HAVICs, ang. human aortic valve interstitial cells) pacjentów ze stenozą aortalną. Komórki te utrzymywano przez siedem dni w czterech różnych pożywkach: standardowej pożywce DMEM, pożywce wzbogaconej o CaCl2 oraz β-glicerofosforan (medium osteogenne) oraz pożywkach z medium osteogennym dodatkowo suplementowanych glukozą w stężeniach 1,0 i 4,5 g/l. Dla tak przygotowanych preparatów wykonano obrazowanie pojedynczych komórek z użyciem konfokalnej mikroskopii ramanowskiej. Na podstawie otrzymanych obrazów ramanowskich i analizy chemometrycznej określono zmiany chemiczne w komórkach i zmiany dystrybucji komponentów komórkowych. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono m.in brak typowej kalcyfikacji, a stymulujący wpływ medium osteogennego przejawiał się zwiększoną agregacją fosfolipidów występujących w komórkach, w postaci kropli lipidowych bogatych w fosfatydylocholinę w porównaniu z kontrolą, choć efekt ten nie zachodził w przypadku dodatku do medium glukozy, niezależnie od dawki. Dodatkowo, komórki HAVICs przechowywane w medium osteogennym przez siedem tygodni wykazały, poza zwiększoną dystrybucją fosfolipidów w komórce, także obecność kryształów jednowodnego szczawianu wapnia, których wytrącanie jest obserwowane także we wczesnej fazie raka piersi.

In our experiments, primary valve interstitial cells, which phenotype resembles the phenotype of smooth muscle cells, isolated from human aortic valves (HAVICs) of patients suffering from aortic stenosis were cultured for seven days in four different media: standard DMEM, DMEM supplemented with CaCl2, β-glycerophosphate and ascorbic acid (osteogenic medium, OGM) and OGM additionally supplemented with glucose in concentrations of 1.0 and 4.5 g/l. For cells incubated with the above-mentioned media, Raman imaging of single cells using confocal Raman microscopy was performed. Based on obtained Raman distribution images and chemometric analysis, changes in the chemical composition and distribution of subcellular components were determined. As a result of the analysis it was found, inter alia, the lack of typical calcification, but stimulating impact of OGM was manifested as an increased level and aggregation of phosphatidylocholine-rich lipid droplets compared to the control, however this effect was not observed for cells incubated with glucose, independently on its dose. Additionally, HAVIC cells stored in an osteogenic medium for seven weeks have demonstrated, in addition to the increased distribution of phosdpholipids in the cell, also the presence of calcium oxalate monohydrate crystals, precipitation of which is also observed in the early phase of breast cancer.