Авторы
Кокорин В.В.1, 2, Крайнюков П.Е.2, 3
1 ФГБУ «Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова», Москва
2 ФКУ «Центральный военный клинический госпиталь им. П.В. Мандрыка», Москва
3 ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», Москва
Аннотация
Представлены результаты экспериментального исследования хронической хирургической патологии соединительной ткани на примере периартикулярных структур. Изменения, протекающие в соединительной ткани при хроническом воспалении и сопровождающиеся ее длительной ишемией, смоделированы и исследованы in vivo. Стимуляция неоангиогенеза проводилась путем активации проангиогенных факторов с использованием локальной интеграции меченных мезенхимальных мультипотентных стволовых клеток (ММСК).
Цель. Изучить влияние интегрированных мезенхимальных мультипотентных стволовых клеток при хронической хирургической патологии ишемического генеза на процесс регенерации соединительной ткани in vivo.
Материалы и методы. Эксперимент выполнен на 30 крысах-самцах стока Вистар массой 200–300 г, распределенных по 15 особей на 2 исследуемые группы: основную (n = 15) и контрольную (n = 15). Всем особям выполнено оперативное моделирование острого механического пяточного энтезита, как аналога изменений, протекающих в тканях, в условиях ишемии. В основной группе имплантировали меченные мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки, а в группе контроля процесс заживления протекал естественным путем.
Мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки выделяли на основе интраабдоминального висцерального жира из стромально-васкулярной фракции. Пересаженная культура клеток помечалась путем трансфекции конструкции с зеленым флуоресцирующим белком (GFP) в лентивирусном векторе.
Вывод животных из эксперимента и морфологическое исследование тканей (морфометрическое, гистологическое, иммуногистохимическое) выполняли на 1-е, 15-е, 30-е и 60-е сутки.
Результаты. Морфологически значимые изменения отмечены к 30 суткам. В контрольной группе сохранялись зоны избыточного разрастания грануляционной ткани, богатой кровеносными сосудами, резорбируемые структуры костной ткани, участки формирования реактивного остеогенеза.
В опытной группе данные проявления регрессировали, интеграция меченной клеточной культуры мезенхимальных стволовых клеток в зону дефекта прошла успешно, что отмечено более активными признаками регенерации области повреждения; сформировавшейся, в значительно большем объёме, устойчивой сетью кровеносных сосудов в толще соединительнотканных структур регенерата; мощными строго упорядоченными пучками коллагеновых сухожильных волокон, без признаков отёка.
Полное восстановление структур в обеих группах наблюдалось к 60 суткам.
При этом в опытной группе, отличительной особенностью явились множественные группы новообразовавшихся полнокровных кровеносных сосудов разного калибра, пронизывающих фиброзный регенерат в непосредственной близости к зоне «прилива» — терминальной зоне минерализованного и неминерализованного участков фиброзной хрящевой ткани, без признаков воспалительной реакции.
Заключение. Ангиогенный эффект в ишемизированных тканях при применении генно-клеточных конструкций реализуется посредством ещё не до конца изученных механизмов. Однако, эффективность этого подхода доказана в ходе проведенных исследований и позволяет рассматривать его как безопасный инструмент в комплексном лечении хирургических заболеваний, одним из факторов патогенеза которых является ишемия.
Проведенное исследование дает право утверждать, что непосредственное участие интегрированных меченных ММСК с фибро- и хондрогенным потенциалом играет исключительную роль в дифференцировке фиброцитов (тендиноцитов) и хондроцитов, оказывает мощное влияние на процесс регенерации in vivo и сопровождается неоангиогенным эффектом не только в условиях искусственного культивирования.
Остается нерешенной проблема управления дифференцировкой клеток, их механическими, физическими, химическими триггерами в программировании сложного механизма регуляции.
Правильный выбор источника клеток и метода их имплантации играет важную роль в процессах ангиогенеза и репарации.
Ключевые слова: энтез, энтезопатия, неоангиогенез, регенерация, эксперимент, периартикулярная соединительная ткань, биоинженерия, омикс, клеточные технологии.
Список литературы
1. Carmeliet P. Angiogenesis in life, disease and medicine. Nature. 2005 Dec 15; 438(7070): 932-6. doi: 10.1038/nature04478. PMID: 16355210.
2. Carmeliet P. Angiogenesis in health and disease. Nat. Med. 2003; 9: 653-660.
3. Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N. Engl. Med. 1971; 285: 1182-1186.
4. Matai I, Kaur G, Seyedsalehi A, McClinton A, Laurencin CT. Progress in 3D bioprinting Technology for tissue/organ regenerative engineering. Biomaterials. 2020; 226: 119536. doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.119536.
5. Shokrani H, Shokrani A, Sajadi SM, Seidi F, Mashhadzadeh AH, Rabiee N, Saeb MR, Aminabhavi T, Webster TJ. Cell-Seeded Biomaterial Scaffolds: The Urgent Need for Unanswered Accelerated Angiogenesis. Int J.
6. Шевченко Ю.Л., Матвеев С.А., Пинаев Г.П. и др. Экспериментальное обоснование возможности имплантации эмбриональных кардиомиоцитов в комплексной терапии миокардиальной слабости // Физиология человека. — 1999. — Т.25. — №4. — С.109-117.
7. Шевченко Ю.Л. Медико-биологические и физиологические основы клеточных технологий в сердечно-сосудистой хирургии. — СПб.: Наука, 2006. — 263 с.
8. Nanomedicine. 2022; 17: 1035-1068. doi: 10.2147/IJN.S353062.
9. Gilpin SE, Wagner DE. Acellular human lung scaffolds to model lung disease and tissue regeneration . Eur Respir Rev. 2018; 27: 180021.
10. Iravani S, Varma RS. Green synthesis, biomedical and biotechnological applications of carbon and graphene quantum dots. Environ Chem Lett. 2020;1-25. doi: 10.1007 / s10311-020-00984-0.
