Ускорение биодеградации полимера на основе коллагена после адсорбции мезенхимальных мультипотентных стромальных клеток в эксперименте

Актуальность. В научной литературе явно недостаточно данных о взаимодействии коллагеновых материалов с живым организмом и о влиянии на этот процесс мультипотентных стромальных клеток (МСК). Имеются противоречия о деградации коллагена и развитии реакций инородного тела. Однако без учета таких результатов невозможно оценивать сроки полного лизиса подобных материалов, разрабатывать эффективные методы профилактики и лечения развивающихся осложнений. Цель. Изучить особенности деградации материала на основе коллагена при его имплантации с адсорбированными аутологичными мезенхимальными МСК костномозгового происхождения (АММСККП) в эксперименте. Материалы и методы. Методом световой микроскопии изучали в разные сроки состояние тканей вокруг имплантированной коллагеновой мембраны с адсорбированными АММСККП. Результаты. Численность сосудов и клеточных элементов в имплантированной без АММСККП коллагенового материала нарастает до 3 недели и остается на этом уровне до окончания наблюдения. Отличительными особенностями применения коллагеновой мембраны с адсорбированными АММСККП являются усиление васкуляризации и клеточной инфильтрации материала в первые 2 недели после операции. Такой эффект в дальнейшем приводит к более быстрой деградации всего имплантированного коллагена, в том числе и более плотных его участков, но не предотвращает образования многоядерных макрофагов со слившейся цитоплазмой. Заключение. В результате более выраженной васкуляризации и клеточной инфильтрации, причиной которых являются адсорбированные на поверхности коллагенового материала АММСККП, к 4 неделе весь имплантат разрушается и абсорбируется, а на его месте формируется плотная волокнистая соединительная ткань. Для внедрения в организм следует выбирать наиболее однородные коллагеновые материалы без отличающихся по плотности участков, так как медленно деградирующие фрагменты могут явиться причиной развития гранулематозного воспаления и неудачи самой процедуры имплантации.

1. Dunn MG, Avasarala PN, Zawadsky JP. Optimization of extruded collagen fibers for ACL reconstruction. J Biomed Mater Res. 1993;27(12):1545– 1552.

2. Ma XH, Noishiki Y, Yamane Y et al. Thermal cross-linking for biologically degradable materials. Preliminary report. ASAIO J. 1996;42(5):M866–M871.

3. Ye Q, Harmsen MC, van Luyn MJ et al. The relationship between collagen scaffold cross-linking agents and neutrophils in the foreign body reaction. Biomaterials. 2010;31(35):9192–9201.

4. Ye Q, Xing Q, Ren Y et al. Endo180 and MT1- MMP are involved in the phagocytosis of collagen scaffolds by macrophages and is regulated by interferon-gamma. Eur Cell Mater. 2010;20:197–209.

5. van Amerongen MJ, Harmsen MC, Petersen AH et al. The enzymatic degradation of scaffolds and their replacement by vascularized extracellular matrix in the murine myocardium. Biomaterials. 2006;27(10):2247– 2257.

6. Майбородин И. В., Майбородина Е. И., Якимова Н. В. и др. Абсорбируемый шовный материал в организме. Архив патологии. 2008;70(2):51–53.

7. Kuznetsova IV, Maiborodin IV, Shevela AI et al. Local tissue reaction to implantation of biodegradable suture materials. Bull Exp Bol Med. 2014;157(3):390–394.

8. Ye Q, van Amerongen MJ, Sandham JA et al. Site-specific tissue inhibitor of metalloproteinase-1 governs the matrix metalloproteinases-dependent degradation of crosslinked collagen scaffolds and is correlated with interleukin-10. J Tissue Eng Regen Med. 2011;5(4):264– 274.

9. Aubert L, Dubus M, Rammal H et al. Collagenbased medical device as a stem cell carrier for regenerative medicine. Int J Mol Sci. 2017;18(10). pii: E2210.

10. Nguyen BB, Moriarty RA, Kamalitdinov T et al. Collagen hydrogel scaffold promotes mesenchymal stem cell and endothelial cell coculture for bone tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 2017;105(4):1123– 1131.

11. Rodrigues M, Yates CC, Nuschke A et al. The matrikine tenascin-C protects multipotential stromal cells/ mesenchymal stem cells from death cytokines such as FasL. Tissue Eng Part A. 2013;19(17–18):1972–1983.

12. Yates CC, Nuschke A, Rodrigues M et al. Improved transplanted stem cell survival in a polymer gel supplemented with Tenascin C accelerates healing and reduces scarring of murine skin wounds. Cell Transplant. 2017;26(1):103–113.

13. Maiborodin IV, Yakimova NV, Matveyeva VA et al. Angiogenesis in rat uterine cicatrix after injection of autologous bone marrow mesenchymal stem cells. Bull Exp Biol Med. 2011;150(6):756–761.

14. Майбородин И. В., Морозов В. В., Новикова Я. В. и др. Введение мезенхимальных стволовых клеток рядом с тромбированной веной в эксперименте способствует ангиогенезу в грануляциях. Флебология. 2013;7(1):10–16.

15. Майбородин И. В., Шевела А. И., Матвеева В. А. и др. Ангиогенез в грануляционной ткани после имплантации полигидроксиалканоата с мезенхимальными стволовыми клетками. Новости хирургии. 2013;21(2):29–36.

16. Майбородин И. В., Морозов В. В., Аникеев А. А. и др. Макрофагальный ответ у крыс на введение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток в регион хирургической травмы. Новости хирургии. 2017;25(3):233–241.

17. Майбородин И. В., Михеева Т. В., Кузькин С. А. и др. Уменьшение активности воспалительного процесса после имплантации силикона с адсорбированными мультипотентными стромальными клетками. Трансляционная медицина. 2018;5(6):41–50.

18. Крымский Л. Д., Нестайко Г. В., Рыбалов А. Г. Растровая электронная микроскопия сосудов и крови. М.: Медицина, 1976. с. 166.

19. Волкова О. В., Шахламов В. А., Миронов А. А. Атлас сканирующей электронной микроскопии клеток, тканей и органов. М.: Медицина, 1987. с. 464.

20. Head JR, Seeling LL Jr. Lymphatic vessels in the uterine endometrium of virgin rats. J Reprod Immunol. 1984;6(3):157–166.

21. Patel J, Gudehithlu KP, Dunea G et al. Foreign body-induced granulation tissue is a source of adult stem cells. Transl Res. 2010;155(4):191–199.

22. Han D, Ma Z, Zhang P et al. Muscle derived stem cell contains the potential to enhance long term retention as well as an aesthetic outcome of autologous fat grafting. Med Hypotheses. 2011;76(6):805–808.

23. Jain HV, Moldovan NI, Byrne HM. Modeling stem/progenitor cell-induced neovascularization and oxygenation around solid implants. Tissue Eng Part C Methods. 2012;18(7):487–495.

24. Kim CH, Kim DH, Oh SH et al. Human embryonic stem cell-derived endothelial precursor cell conditioned medium reduces the thickness of the capsule around silicone implants in rats. Ann Plast Surg. 2015;75(3):348–352.

25. Alhag M, Farrell E, Toner M et al. Evaluation of early healing events around mesenchymal stem cell-seeded collagen-glycosaminoglycan scaffold. An experimental study in Wistar rats. Oral Maxillofac Surg. 2011;15(1):31– 39.

26. Rosenzweig M, Connole M, Glickman R et al. Induction of cytotoxic T lymphocyte and antibody responses to enhanced green fluorescent protein following transplantation of transduced CD34(+) hematopoietic cells. Blood. 2001;97(7):1951–1959.

27. Сирак С. В., Слетов А. А., Алимов А. Ш. и др. Клинико-экспериментальное обоснование применения препарата Коллост и биорезорбируемых мембран Диплен-Гам и Пародонкол при удалении ретенированных и дистопированных нижних третьих моляров. Стоматология. 2008;87(2):10–14.