Экспериментальное применение модифицированного коллагенового кондуита при замещении дефекта седалищного нерва у крыс
Аннотация
Актуальность. Для разработки и модификации современных конструкций для замещения дефекта нервов используется большое количество различных методик и технологий, одной из которых является получение кондуитов (проводников) на основе биополимеров. При этом для повышения эффективности репарационных процессов в периферическом нерве всё чаще используются различные наполнители, в частности гидрогели на основе внеклеточного матрикса (ВКМ). Цель исследования: оценить репаративный эффект гидрогеля на основе ВКМ в качестве наполнителя коллагенового кондуита нерва в модели повреждения периферического нерва in vivo.
Методика. Гидрогель на основе ВКМ получали щелочным гидролизом дермы свиньи. Моделирование дефекта седалищного нерва проводилось на трех группах крыс Wistar: группа 1 (n=5) – контроль, замещение дефекта аутологичным участком седалищного нерва; группа 2 (n=5) – замещение дефекта коллагеновым кондуитом NeuraGen® (Integra, США), заполненным гидрогелем на основе ВКМ; группа 3 (n=5) – замещение дефекта кондуитом NeuraGen® без наполнителя. Оценку репаративного эффекта проводили с помощью иммуногистохимического окрашивания для оценки количества нейрофиламентов и моторных волокон, степени миелинизации проксимального, медиального и дистального фрагментов нервов.
Результаты. Иммуногистохимическая оценка имплантированных образцов выявила высокий уровень экспрессии основного белка миелина (MBP), холинацетилтрансферазы (ChAT) и нейрофиламентов (NF) в проксимальном отрезке нерва у животных всех групп. В группе с аутографтом показатели экспрессии исследуемых белков были значимо выше по сравнению с другими группами. Однако в группе 2 были получены более высокие значения экспрессии иммуногистохимических маркеров на всем протяжении восстановленного нерва, чем в группе 3, что демонстрирует положительный эффект модификации нервного кондуита гидрогелем на основе ВКМ.
Заключение. Модификация коллагенового кондуита NeuraGen® гидрогелем на основе ВКМ способствовала повышению эффективности регенерации нервной ткани при замещении дефекта периферического нерва. Полученный гидрогель, вероятно, оказывает стимулирующее воздействие на рост нервных волокон, повышает миграцию и пролиферацию шванновских клеток, что обуславливает необходимость дальнейшей разработки и усовершенствования существующих кондуитов нервов.
Скачивания
Литература
2. Hunsberger J., Neubert J., Wertheim J.A., Allickson J., Atala A. Bioengineering priorities on a path to ending organ shortage. Current Stem Cell Reports. 2016; 2: 118-127.
3. Jo Y., Hwang S.H., Jang J. Employing extracellular matrix-based tissue engineering strategies for age-dependent tissue degenerations. International Journal of Molecular Sciences. 2021. 22(17): 9367.
4. Kim Y., Ko H., Kwon I.K., Shin K. Extracellular matrix revisited: roles in tissue engineering. International neurourology journal. 2016; 20(Suppl 1): S23.
5. Мелконян К.И., Козмай Я.А., Веревкин А.А., Русинова Т.В., Асякина А.С., Золотавина М.Л. Выбор оптимальной методики для получения различных форм биосовместимых ксенодермальных материалов. Современные технологии в медицине. 2022; 14(1): 34-43.
6. Naahidi S., Jafari M., Logan M., Wang Y., Yuan Y., Bae H. Biocompatibility of hydrogel-based scaffolds for tissue engineering applications. Biotechnology advances. 2017; 35(5): 530-544.
7. Edgar L., Pu T., Porter B., Aziz J.M., Pointe C.L., Asthana A., Regenerative medicine, organ bioengineering and transplantation. Journal of British Surgery. 2020; 107(7): 793-800.
8. Harris G.M., Madigan N.N., Lancaster K.Z., Enquist L.W., Windebank A.J., Schwartz J. Nerve guidance by a decellularized fibroblast extracellular matrix. Matrix Biology. 2017; 60: 176-189.
9. Щаницын И.Н., Иванов А.Н., Бажанов С.П., Нинель В.Г., Пучиньян Д.М., Норкин И.А. Стимуляция регенерации периферического нерва: современное состояние, проблемы и перспективы. Успехи физиологических наук. 2017; 48(3): 92-112.
10. Jahromi M., Razavi S., Bakhtiari A. The advances in nerve tissue engineering: From fabrication of nerve conduit to in vivo nerve regeneration assays. Journal of tissue engineering and regenerative medicine. 2019; 13(11): 2077-2100.
11. Raza C., Riaz H.A., Anjum R. Repair strategies for injured peripheral nerve. Life sciences. 2020; 243: 117308.
12. Cramer M.C., Badylak S.F. Extracellular matrix-based biomaterials and their influence upon cell behavior. Annals of biomedical engineering. 2020; 48(7): 2132-2153.
13. Fornasari B.E., Carta G., Gambarotta G., Raimondo S. Natural-based biomaterials for peripheral nerve injury repair. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 2020; 8: 554257.
14. Deng P., Chen F., Zhang H., Chen Y., Zhou J. Multifunctional double‐layer composite hydrogel conduit based on chitosan for peripheral nerve repairing. Advanced Healthcare Materials. 2022; 11(13): 2200115.
15. Crook B.S., Cullen M.M., Pidgeon T.S. The Role of Tissue Engineering and Three-Dimensional–Filled Conduits in Bridging Nerve Gaps: A Review of Recent Advancements. Journal of Hand Surgery Global Online. 2024; 1-5.
16. Bousalis D., McCrary M.W., Vaughn N., Hlavac N., Evering A. et al. Decellularized peripheral nerve as an injectable delivery vehicle for neural applications. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2022; 10(3): 595-611.
17. Huang Z., Kankowski S., Ertekin E., Almog M., Nevo Z., Rochkind S., Modified hyaluronic acid-laminin-hydrogel as luminal filler for clinically approved hollow nerve guides in a rat critical defect size model. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(12): 6554.
18. Meyer C., Wrobel S., Raimondo S., Rochkind S., Heimann C., Shahar A. et al. Peripheral nerve regeneration through hydrogel-enriched chitosan conduits containing engineered Schwann cells for drug delivery. Cell transplantation. 2016; 25(1): 159-182.
