Ангиогенная витализация биосовместимого и биодеградируемого матрикса (экспериментальное исследование in vivo)

Илья Дмитриевич Клабуков; Максим Витальевич Балясин; Алексей Валерьевич Люндуп; Михаил Евгеньевич Крашенинников; Александр Сергеевич Титов; Даниил Леонидович Мудряк; Алексей Дмитриевич Шепелев; Тимур Хасянович Тенчурин; Сергей Николаевич Чвалун; Татьяна Геннадьевна Дюжева

doi:10.25557/0031-2991.2018.02.53-60

Илья Дмитриевич Клабуков ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0002-2888-7999
Максим Витальевич Балясин ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0002-3097-344X
Алексей Валерьевич Люндуп ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0002-0102-5491
Михаил Евгеньевич Крашенинников ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0002-3574-4013
Александр Сергеевич Титов ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2; Городская клиническая больница № 67 ДЗМ, 123423, г. Москва, Россия, ул. Саляма Адиля, д. 2/44 http://orcid.org/0000-0001-6794-8240
Даниил Леонидович Мудряк ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0002-6570-3909
Алексей Дмитриевич Шепелев НИЦ «Курчатовский институт», 123182, г. Москва, Россия, пл. Академика Курчатова, д. 1 http://orcid.org/0000-0003-1997-967X
Тимур Хасянович Тенчурин НИЦ «Курчатовский институт», 123182, г. Москва, Россия, пл. Академика Курчатова, д. 1 http://orcid.org/0000-0003-1000-6003
Сергей Николаевич Чвалун НИЦ «Курчатовский институт», 123182, г. Москва, Россия, пл. Академика Курчатова, д. 1 http://orcid.org/0000-0001-9405-4509
Татьяна Геннадьевна Дюжева ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Институт регенеративной медицины, 119991, г. Москва, Россия, ул. Трубецкая, д. 8, стр.2 http://orcid.org/0000-0003-0573-7573

DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991.2018.02.53-60

Ключевые слова: ангиогенез, биосовместимые материалы, васкуляризация, витализация, ген-активированный материал, Неоваскулген, поликапролактон, тканевая инженерия, электроспиннинг, функционализация биоматериала

Аннотация

Цель исследования – оценка влияние на ангиогенез конструкций из волокнистого поликапролактона, модифицированного плазмидой с геном сосудистого фактора роста, при имплантации крысам. Методика. Эксперименты выполнены на 24 крысах-самках Вистар в возрасте 2 мес, массой 180-200 г. В работе исследовали плоские каркасы размером 1 см х 1 см, полученные методом эмульсионного электроспиннинга из поликапролактона. Материал каркасов витализировали плазмидой VEGF-165 (геннотерапевтический препарат Неоваскулген), введенной внутрь двух типов волокнистых материалов в разных концентрациях: низкой – 0,005 мг/мл, и высокой – 0,05 мг/мл. Образец и контроль (материал без витализации) одномоментно имплантировали подкожно в два сформированных симметричных кармана в межлопаточной зоне. Окружающие каркас ткани на 7-е, 16-е, 33-и, 46-е и 64-е сутки извлекали, проводили гистологическое исследование: изучали тканевую реакцию с морфометрической оценкой плотности распределения и диаметра сосудов в области имплантации, а также оценивали степень биодеградации волокнистого материала. Результаты. Признаков тканевой реакции отторжения при имплантации как контрольного, так и модифицированного материала не выявлено. Показано, что при экспозиции материала in vivo наряду с резорбцией материала происходят изменения количества и диаметра сосудов. Выявлен дозозависимый эффект стимуляции ангиогенеза при увеличении концентрации Неоваскулгена в образцах. Для витализированных материалов отмечено увеличение плотности распределения сосудов на 46% (высокая концентрация, 33-и сут) по сравнению с контролем. После прекращения воздействия препарата, плотность распределения сосудов приближалась к значениям в контроле. Заключение. Разработанная методика витализации полимерных каркасов с внесением раствора геннотерапевтического препарата Неоваскулген внутрь микроволокон обеспечивает пролонгированный и дозозависимый эффект на рост сосудов в зоне имплантации.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Литература

1. Alexandre N., Amorim I., Caseiro A.R., Pereira T., Alvites R., Rêma A., et al. Long term performance evaluation of small-diameter vascular grafts based on polyvinyl alcohol hydrogel and dextran and MSCs-based therapies using the ovine pre-clinical animal model. International Journal of Pharmaceutics. 2017; 523(2): 515-30.
2. Дмитриева Л.А., Пивоваров Ю.И., Курильская Т.Е., Сергеева А.С. Современное состояние проблемы доставки лекарственных веществ с использованием эритроцитов в качестве клеток-переносчиков. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2016; 60(3): 88-94.
3. Sevostyanova V.V., Matveeva V.G., Antonova L.V., Velikanova E.A., Shabaev A.R., Senokosova E.A., et al. Constructing a blood vessel on the porous scaffold modified with vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor. AIP Conference Proceedings. 2016; 1783: 20204.
4. Del Gaudio C., Baiguera S., Ajalloueian F., Bianco A., Macchiarini P. Are synthetic scaffolds suitable for the development of clinical tissue-engineered tubular organs?. Journal of biomedical materials research. Part A. 2014; 102(7): 2427-47.
5. Antonova L.V., Sevostyanova V.V., Kutikhin A.G., Mironov A.V., Krivkina E.O., Shabaev A.R., et al. Vascular endothelial growth factor improves physico-mechanical properties and enhances endothelialization of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)/poly(e-caprolactone) small-diameter vascular grafts in vivo. Frontiers in Pharmacology. 2016; 7: 230.
6. Antonova L.V., Seifalian A.M., Kutikhin A.G., Sevostyanova V.V., Matveeva V.G., Velikanova E.A., et al. Conjugation with RGD Peptides and Incorporation of Vascular Endothelial Growth Factor Are Equally Efficient for Biofunctionalization of Tissue-Engineered Vascular Grafts. International Journal of Molecular Sciences. 2016; 17(11): 1920.
7. Simón-Yarza T., Formiga F.R., Tamayo E., Pelacho B., Prosper F., Blanco-Prieto M.J. Vascular Endothelial Growth Factor-Delivery Systems for Cardiac Repair: An Overview. Theranostics. 2012; 2(6): 541–52.
8. Wissing T.B., Bonito V., Bouten C.V., Smits A.I. Biomaterial-driven in situ cardiovascular tissue engineering—a multi-disciplinary perspective. npj Regenerative Medicine. 2017; 2(1): 18.
9. Григорян А.С., Шевченко К.Г. Возможные молекулярные механизмы функционирования плазмидных конструкций, содержащих ген VEGF. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2011; 6(3): 24–8.
10. Деев Р.В., Дробышев А.Ю., Бозо И.Я., Галецкий Д.В., Королев В.О., Еремин И.И., и др. Создание и оценка биологического действия ген-активированного остеопластического материала, несущего ген VEGF человека. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013; 8(3): 78-85.
11. Люндуп А.В., Демченко А.Г., Тенчурин Т.Х., Крашенинников М.Е., Клабуков И.Д., Шепелев А.Д., и др. Повышение эффективности заселения биодеградируемых матриксов стромальными и эпителиальными клетками при динамическом культивировании. Гены и клетки. 2016; 11(3): 102–7.
12. Тенчурин Т.Х., Люндуп А.В., Демченко А.Г., Крашенинников М.Е., Балясин М.В., Клабуков И.Д., и др. Модификация биодеградируемого волокнистого матрикса эпидермальным фактором роста при эмульсионном электроформовании для стимулирования пролиферации эпителиальных клеток. Гены и клетки. 2017; 12(4): 47-52.
13. Арутюнян И.В., Тенчурин Т.Х., Кананыхина Е.Ю., Черников В.П., Васюкова О.А., Ельчанинов А.В., и др. Нетканые материалы на основе поликапролактона для тканевой инженерии: выбор структуры и способа заселения. Гены и клетки. 2017; 12(1): 62–71.
14. Zhou J., Zhao Y., Wang J., Zhang S., Liu Z., Zhen M., et al. Therapeutic Angiogenesis Using Basic Fibroblast Growth Factor in Combination with a Collagen Matrix in Chronic Hindlimb Ischemia. The Scientific World Journal. 2012; 2012 (2012): 652794.
15. Dvir T., Kedem A., Ruvinov E., Levy O., Freeman I., Landa N., et al. Prevascularization of cardiac patch on the omentum improves its therapeutic outcome. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009: 106(35): 14990–95.
16. Lemon G., Howard D., Tomlinson M.J., Buttery L.D., Rose F.R.A.J., Waters S.L., et al. Mathematical modelling of tissue-engineered angiogenesis. Mathematical Biosciences. 2009; 221(2): 101–20.
17. Соколов Д.И. Васкулогенез и ангиогенез в развитии плаценты. Журнал акушерства и женских болезней. 2007; 56(3): 129-33.
18. Батырова А.С., Баканов М.И., Сурков А.Н. Состояние системы ремоделирования сосудов и ангиогенеза печени при хронических формах ее патологии. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2016; 60(1): 73–8.