Age-related immunophenotypic characteristics of perivascular mesenchymal stem cells in patients with heart defects

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Currently, there are only a few studies evaluating the role of perivascular mesenchymal stem cells in the pathogenesis of cardiovascular diseases. Heart defects are a broad category of conditions affecting people of all ages. Therefore, biological characteristics of perivascular mesenchymal stem cells may be relevant to this area of research. The expression profile of surface markers is a key characteristic of cells that represents their functional state. This work evaluated and compared immunophenotypic characteristics of perivascular mesenchymal stem cells obtained from patients of different ages with heart defects of various non-inflammatory origins.

AIM: The study aimed to evaluate morphotypes and immunophenotypes of perivascular mesenchymal stem cells in pediatric and elderly patients with heart defects of various origins.

METHODS: The study included 16 patients of various ages with heart defects. Mesenchymal stem cells were isolated from perivascular adipose tissue and cultured. The levels of the following surface markers expressed by these cells were evaluated using flow cytofluorimetry for passages 2–4: CD90, CD105, CD73, CD34, and HLA-DR.

RESULTS: Only 47.97% of the cells in passage 2 in the pediatric group expressed specific surface markers. However, the number of cells showing a perivascular mesenchymal stem cell phenotype increased with each further passage (p = 0.0016). The subcultivation of perivascular mesenchymal stem cells obtained from older patients revealed that, in passage 2, 95.98% of the cells had specific surface markers, which decreased to 44.59% by passage 4 (p = 0.0016).

CONCLUSION: The expression of the study surface markers (CD90, CD105, CD73, CD34, HLA-DR) was less significant in perivascular mesenchymal stem cells obtained from older patients with non-inflammatory heart defects than in cells obtained from children with similar defects.

About the authors

Tamara A. Slesareva

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Kemerovo State Medical University

Author for correspondence.
Email: soloveva081296@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0749-4093
SPIN-code: 2097-6785
Russian Federation, Kemerovo; Kemerovo

Evgenia G. Uchasova

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases

Email: evg.uchasova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4321-8977
SPIN-code: 1539-5332

MD, Cand. Sci. (Medicine)

				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Yulia A. Dyleva

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: dyleva87@yandex.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-6890-3287
				                	SPIN-code: 2064-6262
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Evgeniya E. Gorbatovskaya

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Kemerovo State Medical University						

														Email: eugenia.tarasowa@yandex.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-0500-2449
				                	SPIN-code: 8247-9881
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo; Kemerovo						

											
Ekaterina V. Belik

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: sionina.ev@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0003-3996-3325
				                	SPIN-code: 5705-9143
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Vera G. Matveeva

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: matveeva_vg@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-4146-3373
				                	SPIN-code: 9914-3705
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Evgeniya A. Torgunakova

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: tevgeniyatorgunakova@mail.ru
				                	ORCID iD: 0009-0005-0683-991X
				                	SPIN-code: 6326-3427
																		                												                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Ivan V. Dvadtsatov

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: dvadiv@kemcardio.ru
				                	ORCID iD: 0000-0003-2243-1621
				                	SPIN-code: 4136-3280
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Ivan K. Khalipulo

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases						

														Email: halivopulo@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-0661-4076
				                	SPIN-code: 4981-9218
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Olga L. Tarasova

												Kemerovo State Medical University						

														Email: pathophysiology_kaf@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-7992-645X
				                	SPIN-code: 2969-2674
																		                								
MD, Cand. Sci. (Medicine)
				                	Russian Federation, 							Kemerovo						

											
Olga V. Gruzdeva

												Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Kemerovo State Medical University						

														Email: o_gruzdeva@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-7780-829X
				                	SPIN-code: 4322-0963
																		                								
MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Professor of the Russian Academy of Sciences
				                	Russian Federation, 							Kemerovo; Kemerovo						

									

						

															
References

						

							

								
    
																			
  1. Grigoras A, Amalinei C, Balan RA, et al. Perivascular adipose tissue in cardiovascular diseases — an update. Anatol J Cardiol. 2019;22(5):219–231. doi: 10.14744/AnatolJCardiol.2019.91380
    2. 
																			
  2. Gollasch M. Adipose-vascular coupling and potential therapeutics. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2017;57:417–436. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-010716-104542
    3. 
																			
  3. Henrichot E, Juge-Aubry CE, Pernin A, et al. Production of chemokines by perivascular adipose tissue: a role in the pathogenesis of atherosclerosis? Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2005;25(12):2594–2599. doi: 10.1161/01.ATV.0000188508.40052.35
    4. 
																			
  4. Gil-Ortega M, Somoza B, Huang Y, et al. Regional differences in perivascular adipose tissue impacting vascular homeostasis. Trends Endocrinol Metab. 2015;26(7):367–375. doi: 10.1016/j.tem.2015.04.003
    5. 
																			
  5. Cai M, Zhao D, Han X, et al. The role of perivascular adipose tissue-secreted adipocytokines in cardiovascular disease. Front Immunol. 2023;14:1271051. doi: 10.3389/fimmu.2023.1271051 EDN: RHPDXK
    6. 
																			
  6. Crisan M, Yap S, Casteilla L, et al. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs. Cell Stem Cell. 2008;3(3):301–313. doi: 10.1016/j.stem.2008.07.003 EDN: LUIGDV
    7. 
																			
  7. Lin G, Garcia M, Ning H, et al. Defining stem and progenitor cells within adipose tissue. Stem Cells and Development. 2008;17(6):1053–1063. doi: 10.1089/scd.2008.0117
    8. 
																			
  8. Boytsov SA, Drapkina OM, Shlyakhto EV, et al. Epidemiology of cardiovascular diseases and their risk factors in regions of Russian Federation (ESSE-RF) Study. Ten years later. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2021;20(5):143–152. doi: 10.15829/1728-8800-2021-3007 EDN: ZPGROP
    9. 
																			
  9. Truong NC, Bui KH, Van Pham P. Characterization of senescence of human adipose-derived stem cells after long-term expansion. Adv Exp Med Biol. 2019;1084:109–128. doi: 10.1007/5584_2018_235 EDN: JECGGK
    10. 
																			
  10. Zhou S, Greenberger JS, Epperly MW, et al. Age-related intrinsic changes in human bone-marrow-derived mesenchymal stem cells and their differentiation to osteoblasts. Aging Cell. 2008;7(3):335–343. doi: 10.1111/j.1474-9726.2008.00377.x
    11. 
																			
  11. Li K, Shi G, Lei X, et al. Age-related alteration in characteristics, function, and transcription features of ADSCs. Stem Cell Res Ther. 2021;12(1):473. doi: 10.1186/s13287-021-02509-0 EDN: RZTHIQ
    12. 
																			
  12. Tan L, Liu X, Dou H, Hou Y. Characteristics and regulation of mesenchymal stem cell plasticity by the microenvironment — specific factors involved in the regulation of MSC plasticity. Genes Dis. 2020;9(2):296–309. doi: 10.1016/j.gendis.2020.10.006 EDN: CPEQLJ
    13. 
																			
  13. Yu B, Wang X, Song Y, et al. The role of hypoxia-inducible factors in cardiovascular diseases. Pharmacol Ther. 2022;238:108186. doi: 10.1016/j.pharmthera.2022.108186 EDN: KTZRGE
    14. 
																			
  14. Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315–317. doi: 10.1080/14653240600855905
    15. 
																			
  15. Costa LA, Eiro N, Fraile M, et al. Functional heterogeneity of mesenchymal stem cells from natural niches to culture conditions: implications for further clinical uses. Cell Mol Life Sci. 2021;78(2):447–467. doi: 10.1007/s00018-020-03600-0 EDN: MDGGAJ
    16. 
																			
  16. Sibov TT, Severino P, Marti LC, et al. Mesenchymal stem cells from umbilical cord blood: parameters for isolation, characterization and adipogenic differentiation. Cytotechnology. 2012;64(5):511–521. doi: 10.1007/s10616-012-9428-3 EDN: RNYGNV
    17. 
																			
  17. Moraes DA, Sibov TT, Pavon LF, et al. A reduction in CD90 (THY-1) expression results in increased differentiation of mesenchymal stromal cells. Stem Cell Res Ther. 2016;7(1):97. doi: 10.1186/s13287-016-0359-3 EDN: CTMQAQ
    18. 
																			
  18. Zhu H, Mitsuhashi N, Klein A, et al. The role of the hyaluronan receptor CD44 in mesenchymal stem cell migration in the extracellular matrix. Stem Cells. 2006;24(4):928–935. doi: 10.1634/stemcells.2005-0186
    19. 
																			
  19. Jaganathan BG, Kumar A, Bhattacharyya J. CD90 expression in mesenchymal stem cells of the malignant niche. Experimental Hematology. 2015;43(9):S69. doi: 10.1016/j.exphem.2015.06.150
    20. 
																			
  20. Massaro F, Corrillon F, Stamatopoulos B, et al. Age-related changes in human bone marrow mesenchymal stromal cells: morphology, gene expression profile, immunomodulatory activity and miRNA expression. Front Immunol. 2023;14:1267550. doi: 10.3389/fimmu.2023.1267550 EDN: HBYSDN
    21. 
																			
  21. Levi B, Wan DC, Glotzbach JP, et al. CD105 protein depletion enhances human adipose-derived stromal cell osteogenesis through reduction of transforming growth factor β1 (TGF-β1) signaling. J Biol Chem. 2011;286(45):39497–39509. doi: 10.1074/jbc.M111.256529
    22. 
																			
  22. Petinati N, Kapranov N, Davydova Y, et al. Immunophenotypic characteristics of multipotent mesenchymal stromal cells that affect the efficacy of their use in the prevention of acute graft vs host disease. World J Stem Cells. 2020;12(11):1377–1395. doi: 10.4252/wjsc.v12.i11.1377 EDN: DOJDDV
    23. 
																			
  23. Wang X, Chen X, Xia D, et al. Adipose tissue hypoxia caused by cyanotic congenital heart disease and its impact on adipokine dysregulation. Int J Clin Exp Pathol. 2016;9(9):9148–9156.
    24. 
																			
  24. Minor M, Alcedo KP, Battaglia RA, Snider NT. Cell type- and tissue-specific functions of ecto-5’-nucleotidase (CD73). Am J Physiol Cell Physiol. 2019;317(6):C1079–C1092. doi: 10.1152/ajpcell.00285.2019 EDN: EXURLC
    25. 
																			
  25. Semenova E, Grudniak MP, Machaj EK, et al. Mesenchymal stromal cells from different parts of umbilical cord: approach to comparison & characteristics. Stem Cell Rev Rep. 2021;17(5):1780–1795. doi: 10.1007/s12015-021-10157-3 EDN: OVMHWE
    26. 
																			
  26. Kimura K, Breitbach M, Schildberg FA, et al. Bone marrow CD73+ mesenchymal stem cells display increased stemness in vitro and promote fracture healing in vivo. Bone Rep. 2021;15:101133. doi: 10.1016/j.bonr.2021.101133 EDN: NPGHSR
    27. 
																			
  27. Stenderup K, Justesen J, Clausen C, Kassem M. Aging is associated with decreased maximal life span and accelerated senescence of bone marrow stromal cells. Bone. 2003;33(6):919–926. doi: 10.1016/j.bone.2003.07.005 EDN: EUOPSV
    28. 
																			
  28. Mareschi K, Ferrero I, Rustichelli D, et al. Expansion of mesenchymal stem cells isolated from pediatric and adult donor bone marrow. J Cell Biochem. 2006;97(4):744–754. doi: 10.1002/jcb.20681
    29. 
																			
  29. Saperova EV, Vahlova IV. Congenital heart diseases in children: incidence, risk factors, mortality. Current Pediatrics (Moscow). 2017;16(2):126–133. doi: 10.15690/vsp.v16i2.1713 EDN: YRGVRT
    30. 
																			
  30. Adan A, Eleyan L, Zaidi M, et al. Ventricular septal defect: diagnosis and treatments in the neonates: a systematic review. Cardiol Young. 2021;31(5):756–761. doi: 10.1017/S1047951120004576 EDN: BVRMFA
    31. 
																			
  31. Ladich E, Nakano M, Carter-Monroe N, Virmani R. Pathology of calcific aortic stenosis. Future Cardiol. 2011;7(5):629–642. doi: 10.2217/fca.11.53
    32. 
																			
  32. Aizenstadt AA, Enukashvili NI, Zolina TN, et al. Comparison of proliferation and immunophenotype of msc, obtainedfrom bone marrow, adipose tissue and umbilical cord. Herald of North-Western State Medical University Named After I.I. Mechnikov. 2015;7(2):14–22. EDN: UZAGDP
    33. 
																			
  33. Jones DL, Wagers AJ. No place like home: anatomy and function of the stem cell niche. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008;9(1):11–21. doi: 10.1038/nrm2319
    34. 
																	

							

						

												

							

					
Supplementary files

					



Supplementary Files


Action




	1.
	JATS XML




	Download







			

			2.
			Fig. 1. Morphotype of mesenchymal stem cells in cultures obtained from perivascular adipose tissue of patients with heart defects in group 1 (aged 3–6 years) and group 2 (aged 60–75 years). Scale bar: 10 µm.
							
					


				
								


		

			Download (984KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			3.
			Fig. 2. Histograms of cell populations of perivascular adipose tissue in age group 1 (3–6 years).
							
					


				
								


		

			Download (960KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			4.
			Fig. 3. Histograms of cell populations of perivascular adipose tissue in age group 2 (60–75 years).
							
					


				
								


		

			Download (982KB)
		


		

			Indexing metadata
		

	
				

						

				
				
			

			                    


			                   
                



			

		Copyright (c) 2025 Eco-Vector
				


			













 





	
	
	

	

		

		

		

			
Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»


1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.


2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.


3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».


4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».


5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.


6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.


7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А


8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.


9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.


10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».