ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЙ МАТРИКС, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТКАНЕЙ

Л. В. АНТОНОВА; Е. О. КРИВКИНА; Е. А. СЕРГЕЕВА; В. В. СЕВОСТЬЯНОВА; А. Ю. БУРАГО; Н. Н. БУРКОВ; Р. Ф. ШАРИФУЛИН; Е. А. ВЕЛИКАНОВА; Ю. А. КУДРЯВЦЕВА; О. Л. БАРБАРАШ; Л. С. БАРБАРАШ

Статья

ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЙ МАТРИКС, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТКАНЕЙ

Л. В. АНТОНОВА, Е. О. КРИВКИНА, Е. А. СЕРГЕЕВА, В. В. СЕВОСТЬЯНОВА, А. Ю. БУРАГО, Н. Н. БУРКОВ, Р. Ф. ШАРИФУЛИН, Е. А. ВЕЛИКАНОВА, Ю. А. КУДРЯВЦЕВА, О. Л. БАРБАРАШ, Л. С. БАРБАРАШ

2016

https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-1-18-25

Важной задачей тканевой инженерии кровеносных сосудов является поиск материалов для изготовления искусственного матрикса, применяемого в качестве основы для восстановления тканей. Особый интерес представляет модификация матриксов для создания биологически активной среды в месте имплантации. Возможным решением данной проблемы может стать комбинирование биодеградируемых полимеров, ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул.Цель. Оценить реакцию окружающих тканей на нетканные матриксы из полигидроксибутирата/валерата (ПГБВ) и поликапролактона (ПКЛ) с VEGF, bFGF и SDF -1α, имплантированные на переднюю поверхность сердца крыс.Материалы и методы. Нетканные матриксы ПГБВ/ПКЛ, немодифицированные и модифицированные сосудистым эндотелиальным фактором роста (VEGF), основным фактором роста фибробластов (bFGF) или хемоаттрактантной молекулой SDF -1α, изготавливали методом двухфазного электроспиннинга и имплантировали на переднюю поверхность сердца крыс сроком на 2 недели, 1, 2 и 3 месяца. По истечении срока наблюдения матриксы эксплантировали с прилежащими тканями и проводили гистологическое исследование.Результаты. Имплантация пустых и биофункционализированных ПГБВ/ПКЛ-матриксов не вызывала местной воспалительной реакции. В матриксах с VEGF и прилежащих к ним тканях отмечали активный ангиогенез на протяжении 3 месяцев. Образцы этой группы отличались умеренной клеточной инфильтрацией. ПГБВ/ПКЛ+bFGF-матриксы были значительно заселены фибробластами и окружены наиболее выраженной соединительнотканной капсулой. В матриксах с инкорпорированным SDF -1α наблюдали активную инфильтрацию клетками, синтезирующими внеклеточный матрикс, и неоангиогенез с образованием более крупных кровеносных сосудов относительно всех исследуемых образцов. Таким образом, инкорпорированные молекулы после высвобождения из матрикса проявляли биологическую активность в окружающих тканях в течение всего эксперимента.Заключение. Введение ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул в биодеградируемые полимеры позволяет создавать тканеинженерные матриксы, обладающие бионаправленностью своего действия. Данный подход с использованием VEGF, bFGF и SDF -1α может быть использован в разработке функционально активного биодеградируемого сосудистого графта, способствующего формированию in situ ткани de novo после имплантации.

АНТОНОВА Л. В., КРИВКИНА Е. О., СЕРГЕЕВА Е. А., СЕВОСТЬЯНОВА В. В., БУРАГО А. Ю., БУРКОВ Н. Н., ШАРИФУЛИН Р. Ф., ВЕЛИКАНОВА Е. А., КУДРЯВЦЕВА Ю. А., БАРБАРАШ О. Л., БАРБАРАШ Л. С. ТКАНЕИНЖЕНЕРНЫЙ МАТРИКС, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ТКАНЕЙ. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2016;(1):18-25. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2016-1-18-25

Цитирование

Список литературы

1. Бокерия Л . А., Гудкова Р . Г . Сердечно-сосудистая хирургия – 2014. Болезни и аномалии системы кровообращения. М.; 2015.

2. Bokeriya L. A., Gudkova R. G. Serdechno-sosudistaya khirurgiya – 2014. Bolezni i anomalii sistemy krovoobrashcheniya. Moscow; 2015..

3. Allender S., Scarborough P., O’Flaherty M., Capewell S. Patterns of coronary heart disease mortality over the 20th century in England and Wales: possible plateaus in the rate of decline. BMC Public Health. 2008; 8: 148–160. DOI: 10.1186/1471-2458-8-148.

4. Бокерия Л . А. Повторные операции у больных ишемической болезнью сердца – современное состояние проблемы. Бюллетень НЦССХ им. Бакулева РАМН. 2009; 10 (3): 5–27.

5. Bokeria L. A. Reoperations in patients with coronary heart disease state of the art (meta-analysis). Bulletin NTSSSH them. Bakuleva RAMS. 2009; 10 (3): 5–27..

6. Матвеев А. Т., Афанасов И . М. Получение нановолокон методом электроформования. М.; 010. Matveev A. T., Afanasov I. M. Poluchenie nanovolokon metodom jelektroformovanija. Moscow; 2010..

7. Teo W., Inai R., Ramakrishna S. Technological advances in electrospinning of nanofibers. Science and technology of advanced materials. 2011; 12: 1–19.

8. Greenwald S. E., Berry C. L. Improving vascular grafts: the importance of mechanical and haemodynamic properties. J. Pathol. 2000; 190: 292–299.

9. Barnes C. P., Sell S. A., Boland E. D., Simpson D. G., Bowlin G. L. Nanofiber technology: designing the next generation of tissue engineering scaffolds. Adv. Drug. Deliv. Rev. 2007; 59 (14): 1413–1433.

10. Антонова Л . В., Матвеева В. Г ., Барбараш Л . С. Использование метода электроспиннинга в создании биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра: проблемы и решения (обзор). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015; 3: 12–22. DOI: 10.17802/2306-1278-2015-3-12-22. Antonova L. V., Matveeva V. G., Barbarash L. S. Electrospinning and biodegradable small-diamet ervascular grafts: problems and solutions (review). Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2015; 3: 12–22. DOI: 10.17802/2306- 1278-2015-3-12-22..

11. Briggs T., Arinzeh T. L. Growth factor delivery from electrospun materials. J. Biomater. Tissue Eng. 2011; 1 (2):129–138. DOI: 10.1002/jbm.a.34730.

12. Повещенко О . В., Повещенко А. Ф., Коненков В. И . Эндотелиальные прогениторные клетки и неоваскулогенез. Успехи современной биологии. 2012; 132 (1): 69–76. Poveshhenko O. V., Poveshhenko A. F., Konenkov V. I. Jendotelialnye progenitornye kletki i neovaskulogenez. Biology Bulletin Reviews. 2012; 132 (1): 69–76..

13. Vlodavsky C. R., Brakenhielm E., Pawliuk R., Wariaro D., Post M. J., Wahlberg E. et al. Angiogenic synergism, vascular stability and improvement of hind-limb ischemia by a combination of PDGF-BB and FGF-2. Nature Med.2003; 9 (5): 604–613. DOI: 10.1038/nm848.

14. Сологуб Т. В., Романцов М. Г ., Кремень Н. В., Александрова Л . М., Аникина О . В., Суханов Д. С. Свободно-радикальные процессы и воспаление (патогенетические, клинические и терапевтические аспекты). М.; 2008. Sologub T. V., Romancov M. G., Kremen’ N. V., Aleksandrova L. M., Anikina O. V., Suhanov D. S. Svobodnoradikal’nye processy i vospalenie (patogeneticheskie, klinicheskie i terapevticheskie aspekty). Мoscow; 2008..

15. Kano M. R., Morishita Y., Iwata C., Iwasaka S., Watabe T., Ouchi Y. et al. VEGF-A and FGF-2 synergistically promote neoangiogenesis through enhancement of endogenous PDGF-B–PDGFR signaling. Journal of Cell Science. 2005; 118: 3759–3768.

16. Zheng H., Fu G., Dai T., Huang H. Migration of endothelial progenitor cells mediated by stromal cell-derived factor-1alpha/CXCR4 via PI3K/Akt/eNOS signal transduction pathway. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2007;50(3): 274–280. DOI: 10.1097/FJC.0b013e318093ec8f.

17. Neuhaus T., Stier S., Totzke G., Gruenewald E., Fronhoffs S., Sachinidis A. et al. Stromal cell-derived factor 1alpha (SDF-1alpha) induces gene-expression of early growth response- 1 (Egr-1) and VEGF in human arterial endothelial cells and enhances VEGF induced cell proliferation. Cell. Prolif. 2003; 36 (2): 75–86.

18. Ho T. K., Shiwen X., Abraham D., Tsui J., Baker D. Stromal-cell-derived factor-1 (SDF-1)/CXCL12 as potential target of therapeutic angiogenesis in critical leg ischaemia. Cardiology Research and Practice. 2012; 2012: 143209. DOI: 10.1155/2012/143209.

19. Севостьянова В. В., Антонова Л . В., Барбараш Л . С. Подходы к модификации искусственных матриксов биологически активными молекулами для применения в тканевой инженерии кровеносных сосудов. Фундаментальные исследования. 2014; 11: 1960–1970. Sevostyanova V. V., Antonova L. V., Barbarash L. S. Approaches to the modification of scaffolds with bioactive olecules for blood vessels tissue engineering. Fundamental research. 2014; 11: 1960–1970..

20. Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Paul A., Dokmeci M. R. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater. 2014, 10 (1): 11–25. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.08.022.

21. Cursiefen C., Chen L., Borges L. P., Jackson D., Cao J., Radziejewski C. et al. VEGF-A stimulates lymphangiogenesis and hemangiogenesis in inflammatory neovascularization via macrophage recruitment. J. Clin. Invest. 2004; 113 (7): 1040–1050.

22. Севастьянов В. И ., Кирпичникова М. П. Биосовместимые материалы. М.; 2011. Sevastyanov V. I., Kirpichnikova M. P. Biosovmestimye materialy. Moscow; 2011.

23. Yun Y. R., Won J. E., Jeon E., Lee S., Kang W., Jo H. et al. Fibroblast growth factors: biology, function and application for tissue regeneration. J. Tissue Eng. 2010; 2010–218142. DOI: 10.4061/2010/218142.

24. Schantz J. T., Chim H., Whiteman M. Cell Guidance in Tissue Engineering: SDF-1 Mediates Site-Directed Homing of Mesenchymal Stem Cells within Three-Dimensional Polycaprolactone Scaffolds. Tissue eng. 2007; 13 (11): 2615–2624.

25. Cencioni C., Capogrossi M. C., Napolitano M. The SDF‑1/CXCR4 axis in stem cell preconditioning. Cardiovascular Research. 2012; 94 (3): 400–407. DOI: 10.1093/cvr/cvs132.

Документы

Информация

Автор

Л. В. АНТОНОВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Е. О. КРИВКИНА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Е. А. СЕРГЕЕВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
В. В. СЕВОСТЬЯНОВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
А. Ю. БУРАГО Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Н. Н. БУРКОВ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Р. Ф. ШАРИФУЛИН Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Е. А. ВЕЛИКАНОВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Ю. А. КУДРЯВЦЕВА Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
О. Л. БАРБАРАШ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
Л. С. БАРБАРАШ Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия

Название журнала

Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний

Ключевые слова

Статья