МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЕРЕСТРОЙКА ВОЛОКНИСТЫХ СТРУКТУР ДЕРМЫ КОЖИ КРЫС В УСЛОВИЯХ ИМПЛАНТАЦИИ 3Э-СКАФФОЛДА НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОЛАКТОНА
- Авторы: Мишина Е.С.1, Затолокина М.А1, Рязаева Л.М1, Польской В.С1, Цымбалюк В.В1, Неволько В.О1, Шматько И.А1, Затолокина Е.С1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Выпуск: Том 18, № 3 (2021)
- Страницы: 119-123
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/119684
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2021-3(79)-119-123
- ID: 119684
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ключевые слова
Полный текст
В последнее десятилетие появилось большое коли- для замещения дефектов кожи. Это связано, прежде чество работ, посвященных разработке скаффолдов всего, с необходимостью повышения эффективности лечения ожогов, хронических ран (язва диабетической стопы, нейрогенные язвы и др.), а также реэпите-лизации больших площадей поврежденного кожного покрова при хирургических операциях. Создаваемые дермальные скаффолды должны способствовать улучшению показателей заживления (снижению воспалительного ответа, формированию грануляционной ткани, стимуляции ангиогенеза, ускорению эпителизации раны и др.) и уменьшению осложнений [1, 5, 10]. В настоящее время не вызывает сомнения, что эффективность искусственных внеклеточных матриксов в стимуляции регенерации тканей связана с обеспечением достаточной временной механической поддержки для формирования нового волокнистого остова [4, 7, 8, 12]. Для оценки перспективности скаффолдов необходимы морфологические исследования тканевой реакции на имплантацию скаффолдов in vivo и изучение особенностей формирования коллагенового каркаса [9, 11]. Такие исследования в научной литературе немногочисленны. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение морфофункциональной перестройки волокнистых структур дермы кожи крыс в ответ на имплантацию 3Э-скаффолда на основе полипролактона. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперимент был выполнен на 30 белых крысах-самцах линии Wistar, весом (150 ± 15) г. Объектом исследования стал фрагмент кожи размером 0,5 * 0,5 см вместе с имплантируемым 3Э-скаффолдом на основе полипролактона, взятый на 3, 7 и 14-е сутки после имплантации. Биоматериал был взят с латеральной поверхности спины путем иссечения кожи указанного размера до фасции подкожной мышцы. Животные содержались в стандартных условиях экспериментально-биологической клиники ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России в соответствии с санитарноэпидемиологическими требованиями к устройству, оборудованию и содержанию экспериментальнобиологических клиник (вивариев) (утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ № 51 от 29 августа 2014 г.). Уход и содержание экспериментальных животных проводился в соответствии со стандартами, описанными Директивой 2010/63/EU Европейского Парламента и Совета Европейского Союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях, а также Правилами, утвержденными Приказом Минздрава России от № 199н 01 апреля 2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики». Для световой микроскопии материал фиксировали в 10%-м водном растворе нейтрального формалина. Заливку в парафин и микротомирование осуществляли по стандартным прописям. Срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали по методу Ван Гизон. Для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) кожу фиксировали 10%-м забуференным нейтральным формалином, обезвоживали в замороженном состоянии в спиртах возрастающих концентраций. Подготовленные таким образом образцы монтировали на специальный алюминиевый столик токопроводящим углеродным клеем, напыляли золотом или платино-паладиевым сплавом в напыли-тельной установке Quorum 0150TS (Quorum gala instrument gmbh, Германия) и просматривали в сканирующем электронном микроскопе S 3400N (Hitachi, Япония). Проводили обработку сканизображений с помощью программы ImageJ, на которых измеряли толщину коллагеновых волокон, окружающих нити полипролактоновой матрицы, в каждом случае в 50 полях зрения. Статистический анализ полученных результатов проводили с помощью программы STATISTICA 12.0, Stat Soft, Inc. Для каждого показателя и групп наблюдений вычисляли М [01; 03]. Поскольку признаки имели распределение, отличное от нормального, для проверки статистических гипотез при сравнении числовых данных использовали U-критерий Манна - Уитни. Различия между группами считали статистически значимыми при р ^ 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В результате проведенного исследования было выявлено, что на 3-и сутки после имплантации 3Э-скаффолда на основе полипролактона в дерме происходила дезорганизация волокнистых структур. При этом на поперечных срезах их форма варьировала от уплощенной до округлой. Между волокон определялись большие межволокнистые промежутки, что может косвенно свидетельствовать о сохранении к данному сроку интерстициального отека. В поле зрения определялось большое количество как отдельных фибрилл, так и объединенных в волокна (рис. 1). К 7-м суткам в месте имплантации наблюдалась активная клеточная миграция. Клеточный состав преимущественно представлен лимфоцитами, многочисленными макрофагами и единичными клетками фибробластического ряда. Рис. 1. Микрофотография дермы кожи крысы в месте имплантируемого 3Э-скаффолда на основе полипролактона на 3-и сутки эксперимента. СЭМ. А - ув. *150, Б - ув. *500 При изучении волокнистого компонента вокруг нитей скаффолда определялись строго ориентированные в одном направлении коллагеновые волокна, толщина которых составила 0,13 [0, 09; 0, 16] мкм. Ориентация коллагеновых структур повторяла форму структур импланта - они располагались как вокруг нитей скаффолда циркулярно, так и параллельно, прорастая между нитями полипролактона. Данные особенности их расположения представлены на рис. 2. Б А Рис. 2. Микрофотография дермы кожи крысы в месте имплантируемого 3Э-скаффолда на основе полипролактона на 7-е сутки эксперимента. СЭМ. А - ув. *750, Б - ув. *1000 На 14-е сутки эксперимента вокруг структур матрицы наблюдалось увеличение количества коллагеновых структур. Толщина волокон возрастала до 0,24 [0, 18; 0, 84] мкм. При этом отмечалась определенная пространственная закономерность - сагиттально направленные волокна расположены более компактно, практически не имеют межволоконных промежутков. Фронтальные волокна расположены более рыхло, они тонкие и имеют большое количество разветвлений (рис. 3). Данная организация волокнистых структур является основой для построения соединительнотканной капсулы и прорастания в нее сосудов, а также позволяет судить о завершении этапа адаптации и перестройки дермы для дальнейшего формирования соединительнотканной капсулы, отграничивающей скаффолд от окружающей ткани. Тканевая инженерия в настоящее время считается ведущим направлением в регенеративной медицине. Тканеинженерные конструкции, состоящие из скаффолдов (матриц) и культивируемых на них клеток, используются в реконструктивных операциях в разных областях медицины. Эти свойства, а также возможность моделирования трехмерной пористой структуры, подобной естественным внеклеточным матриксам, позволяют создать условия для органотипической регенерации. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что 3D-скаффолд на основе полипролактона обладает хорошей биосовместимостью, вызывая слабую воспалительную реакцию, к 14-м суткам способствует формированию соединительнотканного каркаса. Б А Рис. 3. Микрофотография дермы кожи крысы в месте имплантируемого 3D-скаффолда на основе полипролактона на 14-е сутки эксперимента. СЭМ. А - ув. х550, Б - ув. *500 Сопоставляя с данными других авторов, определили, что оптимальным сроком начала резорбции таких материалов должен быть промежуток с 10-х по 14-е сутки, необходимый для поддержания нормального метаболизма, пролиферативной активности и дифференцировки клеток, обусловливающей возможности васкуляризации и ремоделирования регенерирующей ткани [2, 3, 6]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенное экспериментальное исследование показало, что применение 3D-скаффолда на основе полипролактона способствует более быстрому образованию коллагенового каркаса в месте имплантации. Результаты исследования могут быть использованы для разработки новых скаффолдов или модификации уже имеющихся как «каркаса» для заселения клеточного компонента и создания тканеинженерных конструкций.Об авторах
Екатерина Сергеевна Мишина
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: katusha100390@list.ru
к. м. н., доцент кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии
М. А Затолокина
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра гистологии, эмбриологии, цитологии
Л. М Рязаева
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра анатомии человека
В. С Польской
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра анатомии человека
В. В Цымбалюк
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра гистологии, эмбриологии, цитологии
В. О Неволько
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра гистологии, эмбриологии, цитологии
И. А Шматько
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра гистологии, эмбриологии, цитологии
Е. С Затолокина
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерациикафедра гистологии, эмбриологии, цитологии
Список литературы
- Бардакова К.Н., Гребеник Е.А., Истранова Е.В. и др. Армированные гибридные губки на основе коллагена для тканеинженерных конструкций // Клеточные технологии в биологии и медицине. - 2018. - № 1. - С. 31-37.
- Егорихина М.Н., Левин Г.Я., Алейник Д.Я. и др. Скаффолд для замещения дефектов кожи на основе естественных биополимеров // Успехи современной биологии. - 2018. - Т. 138, № 3. - С. 273-282.
- Курков А.В., Гуллер А.Е., Истранов Л.П. и др. Структурные и механические особенности, биосовместимость, биодеградация и тканевая реакция на имплантацию коллагеновых скаффолдов для тканевой инженерии // Гены и Клетки. - 2019. - Т. 14, № 4-1 (Приложение). - С. 132.
- Мишина Е.С., Затолокина М.А., Сергеева С.Ю. Изучение факторов динамического структурирования коллагеновых волокон в эксперименте // Морфология. - 2019. - № 11 (2). - С. 199.
- Мутова Т.В, Затолокина М.А., Суковатых Б.С. и др. Влияние обогащенной тромбоцитами аутоплазмы на течение тканевой имплантационной реакции при суперлегком эндопротезировании брюшной стенки // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. - 2018. - № 2 (66). - С. 74-80.
- Файзуллин А.Л., Шехтер А.Б., Истранов Л.П. и др. Биорезорбируемые коллагеновые материалы в хирургии: 50 лет успеха // Сеченовский вестник. - 2020. - Т. 11, № 1. - С. 59-70. - URL: https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.59-70
- Фоминых Е.М., Митрофанов В.Н., Живцов О.П. и др. Трансплантация тканевых эквивалентов в лечении некоторых повреждений кожи // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2020. - Т. 22, № 1. - С. 165-173.
- Chang W.K., Srinivasa S., MacCormick A.D., Hill A.G. Gentamicin-collagen implants to reduce surgical site infection: systematic review and meta-analysis of randomized trials // Ann Surg. - 2013. - Vol. 258, no. 1. - Р. 159-65. - URL: https://doi.org/10.1097/sla.0b013e3182895b8c.
- Gsib O., Egles C., Bencherif S.A. Fibrin: an underrated biopolymer for skin tissue engineering // J. Mol. Biol. Biotechnol. - 2017. - Vol. 2, no. 2. - P. 1-4.
- Hsu P.W., Salgado C.J., Kent K., et al. Evaluation of porcine dermal collagen (Permacol) used in abdominal wall reconstruction // J Plast Reconstr Aesthet Surg. - 2009. - Vol. 62, no. 11. - Р. 1484-1489. - URL: https://doi.org/10.1016/j.bjps.2008.04.060
- Shekhter A.B., Fayzullin A.L., Rudenko T.G., Osipycheva V.D., Vukolova M.N. Medical applications of collagen and collagen-based materials // Current Medicinal Chemistry. - 2019. - Vol. 26, no. 3. - P. 506-516.
- Zurina I.M., Shpichka A.I., Saburina I.N., et al. 2D/3D buccal epithelial cell self-assembling as a tool for cell phenotype maintenance and fabrication of multilayered epithelial linings in vitro // Biomed Mater. - 2018. - Vol. 3, no. 5. - P. 054104. -URL: https://doi.org/10.1088/1748-605X/aace1c
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)