Том 24 № 4 (2020)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Тканеинженерная заплата, модифицированная фактором роста эндотелия сосудов, для реконструкции сосудистой стенки

PDF
  • В. Севостьянова,
  • А. Миронов,
  • Л. Антонова,
  • Е. Кривкина,
  • В. Матвеева,
  • Е. Великанова,
  • Р. Тарасов,
  • Т. Глушкова,
  • Л. Барбараш
В. Севостьянова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Bio
А. Миронов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Л. Антонова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Е. Кривкина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
В. Матвеева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Е. Великанова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Р. Тарасов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Т. Глушкова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
Л. Барбараш
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний», Кемерово
DOI: https://doi.org/10.21688/1681-3472-2020-4-114-128

Опубликован 30.12.2020

Ключевые слова

  • биодеградируемый полимер,
  • сосудистая заплата,
  • тканевая инженерия,
  • фактор роста эндотелия сосудов,
  • эндотелизация

Как цитировать

Севостьянова, В., Миронов, А., Антонова, Л., Кривкина, Е., Матвеева, В., Великанова, Е., Тарасов, Р., Глушкова, Т., & Барбараш, Л. (2020). Тканеинженерная заплата, модифицированная фактором роста эндотелия сосудов, для реконструкции сосудистой стенки. Патология кровообращения и кардиохирургия, 24(4), 114–128. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2020-4-114-128

Copyright (c) 2020 Севостьянова В.В., Миронов А.В., Антонова Л.В., Кривкина Е.О., Матвеева В.Г., Великанова Е.А., Тарасов Р.С., Глушкова Т.В., Барбараш Л.С.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Аннотация

Актуальность. Коммерческие сосудистые заплаты на основе синтетических материалов и тканей животного происхождения для реконструкции сонной артерии при каротидной эндартерэктомии обладают рядом недостатков, связанных с возникновением послеоперационных осложнений: тромбоза и рестеноза. Решением данной проблемы может стать разработка биологически активных материалов, способных к деградации и стимулирующих регенерацию тканей.
Цель. Оценить свойства и эффективность биодеградируемой заплаты на основе полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с инкорпорированным фактором роста эндотелия сосудов в сравнении с немодифицированным полигидроксибутиратом / валератом и поликапролактоном и коммерческой сосудистой заплатой.
Методы. Пористые заплаты из смеси полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с введенным фактором роста эндотелия сосудов изготавливали методом эмульсионного электроспиннинга. Далее изучали морфологию и механические свойства модифицированных заплат, а также имплантировали их в стенку брюшной аорты крыс на 1, 3, 6 и 12 мес. с последующим гистологическим и иммунофлуорисцентным анализом для оценки эндотелизации, заселения клетками и кальцификации.
Результаты. Заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона c фактором роста эндотелия сосудов обладали высокопористой структурой и прочностью, не отличающейся от прочности аорты крысы и внутренней грудной артерии человека. На внутренней поверхности данных заплат через 3 мес. имплантации формировался эндотелиальный монослой. Заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с фактором роста эндотелия сосудов быстрее заселялись клетками с формированием межклеточного матрикса относительно заплат из ксеноперикарда, и их ремоделирование не сопровождалось персистирующим воспалением, которое провоцировали немодифицированные образцы полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона при долгосрочной имплантации.
Выводы. Фактор роста эндотелия сосудов в составе биодеградируемых заплат из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона стимулировал их эндотелизацию и увеличивал биосовместимость, способствовал ремоделированию с образованием элементов стенки кровеносного сосуда. Таким образом, заплаты из полигидроксибутирата / валерата и поликапролактона с фактором роста эндотелия сосудов имеют высокий потенциал применения в тканевой инженерии сосудистой стенки.

Поступила в редакцию 2 июня 2020 г. Исправлена 27 июня 2020 г. Принята 16 июля к печати 2020 г.

Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование
Работа выполнена при поддержке комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0546-2019-0002 «Патогенетическое обоснование разработки имплантатов для сердечно-сосудистой хирургии на основе биосовместимых материалов, с реализацией пациент-ориентированного подхода с использованием математического моделирования, тканевой инженерии и геномных предикторов».

Вклад авторов
Концепция и дизайн работы: В.В. Севостьянова, А.В. Миронов, Л.В. Антонова, Р.С. Тарасов, Л.С. Барбараш
Сбор и анализ данных: В.В. Севостьянова, А.В. Миронов, Л.В. Антонова, Е.О. Кривкина, В.Г. Матвеева, Е.А. Великанова, Т.В. Глушкова
Статистическая обработка данных: В.В. Севостьянова, Т.В. Глушкова
Написание статьи: В.В. Севостьянова, А.В. Миронов
Исправление статьи: Л.В. Антонова, Р.С. Тарасов, Л.С. Барбараш
Утверждение окончательной версии: все авторы

PDF

Библиографические ссылки

  1. Мартынчик С.А., Соколова О.В. Медико-экономическая оценка и обоснование совершенствования организационных форм оказания стационарной помощи при мозговом инсульте. Социальные аспекты здоровья населения. 2013;2(30):10. [Martynchik S.A., Sokolova O.V. Medical and economic assessment and rationale for improving organization of inpatient care for cerebral stroke. Social Aspects of Population Health. 2013;2(30):10. (In Russ.)]
  2. Леменев В.Л., Лукьянчиков В.А., Беляев А.А. Цереброваскулярные заболевания и стенотическое поражение брахиоцефальных артерий: эпидемиология, клиническая картина, лечение. Consilium Medicum. 2019;21(9):29-32 [Lemenev V.L., Luk'ianchikov V.A., Beliaev A.A. Cerebrovascular disease and stenotic lesion of the brachiocephalic arteries: epidemiology, clinical manifestations, treatment. Consilium Medicum. 2019;21(9):29–32. (In Russ.)]. http://dx.doi.org/10.26442/20751753.2019.9.190611
  3. Bonati L.H., Dobson J., Featherstone R.L., Ederle J., van der Worp H.B., de Borst G.J., Mali W.P.Th.M., Beard J.D., Cleveland T., Engelter S.T., Lyrer P.A., Ford G.A., Dorman P.J., Brown M.M., International Carotid Stenting Study investigators. Long-term outcomes after stenting versus endarterectomy for treatment of symptomatic carotid stenosis: the International Carotid Stenting Study (ICSS) randomised trial. Lancet. 2015;385(9967):529-538. PMID: 25453443, PMCID: PMC4322188. http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(14)61184-3
  4. Naylor A.R., Ricco J.-B., de Borst G.J., Debus S., de Haro J., Halliday A., Hamilton G., Kakisis J., Kakkos S., Lepidi S., Markus H.S., McCabe D.J., Roy J., Sillesen H., van den Berg J.C., Vermassen F., Esvs Guidelines Committee, Kolh P., Chakfe N., Hinchliffe R.J., Koncar I., Lindholt J.S., Vega de Ceniga M., Verzini F., Esvs Guideline Reviewers, Archie J., Bellmunt S., Chaudhuri A., Koelemay M., Lindahl A.-K., Padberg F., Venermo M. Editor’s choice - management of atherosclerotic carotid and vertebral artery disease: 2017 clinical practice guidelines of the European society for vascular surgery (ESVS). Eur J Vasc Endovasc Surg. 2018;55(1):3-81. PMID: 28851594. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejvs.2017.06.021
  5. Печенкин А.А., Лызиков А.А. Каротидная эндартерэктомия: исходы и перспективы. Новости хирургии. 2014;22(2):231-238. [Pechenkin A.A., Lyzikov A.A. Carotid endarterectomy: outcomes and prospects. Novosti Khirurgii. 2014;22(2):231-238. (In Russ.)]
  6. Huizing E., Vos C.G., Hulsebos R.G., van den Akker P.J., Borst G.J., Ünlü Ç. Patch angioplasty or primary closure following carotid endarterectomy for symptomatic carotid artery stenosis. Surg J (N Y). 2018;4(2):e96-e101. PMID: 29915809, PMCID: PMC6003887. http://dx.doi.org/10.1055/s-0038-1655757
  7. Bond R., Rerkasem K., AbuRahma A.F., Naylor A.R., Rothwell P.M. Patch angioplasty versus primary closure for carotid endarterectomy. Cochrane Database Syst Rev. 2004;(2):CD000160. PMID: 15106145. http://dx.doi.org/10.1002/14651858.CD000160.pub2
  8. Rerkasem K., Rothwell P.M. Patch angioplasty versus primary closure for carotid endarterectomy. Cochrane Database Syst Rev. 2009;2009(4):CD000160. PMID: 19821267, PMCID: PMC7078573. http://dx.doi.org/10.1002/14651858.CD000160.pub3
  9. Rerkasem K., Rothwell P.M. Systematic review of randomized controlled trials of patch angioplasty versus primary closure and different types of patch materials during carotid endarterectomy. Asian J Surg. 2011;34(1):32-40. PMID: 21515211. http://dx.doi.org/10.1016/S1015-9584(11)60016-X
  10. Olsen S.B., Mcquinn W.C., Feliciano P. Results of carotid endarterectomy using bovine pericardium patch closure, with a review of pertinent literature. Am Surg. 2016;82(3):221-226. PMID: 27099058.
  11. Weber S.S., Annenberg A.J., Wright C.B., Braverman T.S., Mesh C.L. Early pseudoaneurysm degeneration in biologic extracellular matrix patch for carotid repair. J Vasc Surg. 2014;59(4):1116-1118. PMID: 23809202. http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2013.05.012
  12. Muto A., Nishibe T., Dardik H., Dardik A. Patches for carotid artery endarterectomy: Current materials and prospects. J Vasc Surg. 2009;50(1):206-213. PMID: 19563972, PMCID: PMC2759680. http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2009.01.062
  13. Texakalidis P., Giannopoulos S., Charisis N., Giannopoulos S., Karasavvidis T., Koullias G., Jabbour P. A meta-analysis of randomized trials comparing bovine pericardium and other patch materials for carotid endarterectomy. J Vasc Surg. 2018;68(4):1241-1256. PMID: 30244928. http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2018.07.023
  14. Harrison G.J., How T.V., Poole R.J., Brennan J.A., Naik J.B., Vallabhaneni S.R., Fisher R.K. Closure technique after carotid endarterectomy influences local hemodynamics. J Vasc Surg. 2014;60(2):418-427. PMID: 24657293. http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2014.01.069
  15. Talacua H., Smits A.I.P.M., Muylaert D.E.P., van Rijswijk J.W., Vink A., Verhaar M.C., Driessen-Mol A., van Herwerden L.A., Bouten C.V.C., Kluin J., Baaijens F.P.T. In situ tissue engineering of functional small-diameter blood vessels by host circulating cells only. Tissue Eng Part A. 2015;21(19-20):2583-2594. PMID: 26200255. http://dx.doi.org/10.1089/ten.TEA.2015.0066
  16. Lee K.-W., Johnson N.R., Gao J., Wang Y. Human progenitor cell recruitment via SDF-1α coacervate-laden PGS vascular grafts. Biomaterials. 2013;34(38):9877-9885. PMID: 24060423, PMCID: PMC3882008. http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.08.082
  17. Smith R.J. Jr, Yi T., Nasiri B., Breuer C.K., Andreadis S.T. Implantation of VEGF-functionalized cell-free vascular grafts: regenerative and immunological response. FASEB J. 2019;33(4):5089-5100. PMID: 30629890, PMCID: PMC6436645. http://dx.doi.org/10.1096/fj.201801856R
  18. Shin Y.M., Lee Y.B., Kim S.J., Kang J.K., Park J.-C., Jang W., Shin H. Mussel-inspired immobilization of vascular endothelial growth factor (VEGF) for enhanced endothelialization of vascular grafts. Biomacromolecules. 2012;13(7):2020-2028. PMID: 22617001. http://dx.doi.org/10.1021/bm300194b
  19. Севостьянова В.В., Васюков Г.Ю., Борисов В.В., Бураго А.Ю., Формокидова Ю.Н., Головкин А.С. Стимуляция ангиогенеза матрицами из поликапролактона, содержащими VEGF. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2013;4:28-34. [Sevostyanova V.V., Vasukov G.Y., Borisov V.V., Burago A.Y., Formokidova Y.N., Golovkin A.S. Polycaprolactone scaffolds containing VEGF for angiogenesis stimulation. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2013;4:28-34. (In Russ.)]
  20. Antonova L.V., Sevostyanova V.V., Mironov A.V., Krivkina E.O., Velikanova E.A., Matveeva V.G., Glushkova T.V., Elgudin Y.L., Barbarash L.S. In situ vascular tissue remodeling using biodegradable tubular scaffolds with incorporated growth factors and chemoattractant molecules. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2018;7(2):25-36. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2018-7-2-25-36
  21. Яриков А.В., Балябин А.В., Яшин К.С., Мухин А.С. Хирургические методы лечения стеноза сонных артерий (обзор). Современные технологии в медицине. 2015;7(4):189-200. [Yarikov A.V., Balyabin A.V., Yashin К.S., Mukhin A.S. Surgical treatment modalities of carotid artery stenosis (review). Sovremennye tehnologii v medicine = Modern Technologies in Medicine. 2015;7(4):189-200. (In Russ.)] https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.25
  22. Neethling W.M.L., Hodge A.J., Clode P., Glancy R. A multi-step approach in anti-calcification of glutaraldehyde-preserved bovine pericardium. J Cardiovasc Surg (Torino). 2006;47(6):711-778. PMID: 17043620
  23. Saporito W.F., Pires A.C., Cardoso S.H., Correa J.A., de Abreu L.C., Valenti V.E., Miller L.M.R., Colombari E. Bovine pericardium retail preserved in glutaraldehyde and used as a vascular patch. BMC Surg. 2011;11:37. PMID: 22192162, PMCID: PMC3258210. https://doi.org/10.1186/1471-2482-11-37
  24. Ren S., Li X., Wen J., Zhang W., Liu P. Systematic review of randomized controlled trials of different types of patch materials during carotid endarterectomy. PLoS ONE. 2013;8(1):e55050. PMID: 23383053, PMCID: PMC3561447. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0055050
  25. Wu J., Hong Yi. Enhancing cell infiltration of electrospun fibrous scaffolds in tissue regeneration. Bioact Mater. 2016;1(1):56-64. PMID: 29744395, PMCID: PMC5883964. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2016.07.001
  26. Roussis P.C., Giannakopoulos A.E., Charalambous H.P. Analytical side-to-side related anastomotic strategies and artery patching. Open Biomed Eng J. 2015;9:1-9. PMID: 25949745, PMCID: PMC4415203. https://doi.org/10.2174/1874120701509010001
  27. Глушкова Т.В., Севостьянова В.В., Антонова Л.В., Клышников К.Ю., Овчаренко Е.А., Сергеева Е.А., Васюков Г.Ю., Сейфалиан А.М., Барбараш Л.С. Биомеханическое ремоделирование биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра in situ. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016;18(2):99-109. [Glushkova T.V., Sevostyanova V.V., Antonova L.V., Klyshnikov K.Y., Ovcharenko E.A., Sergeeva E.A., Vasyukov G.Yu., Seifalian A.M., Barbarash L.S. Biomechanical remodeling of biodegradable small-diameter vascular grafts in situ. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2016;18(2):99-109. (In Russ.)] https://doi.org/10.15825/1995-1191-2016-2-99-109
  28. Pandis L., Zavan B., Bassetto F., Ferroni L., Iacobellis L., Abatangelo G., Lepidi S., Cortivo R., Vindigni V. Hyaluronic acid biodegradable material for reconstruction of vascular wall: a preliminary study in rats. Microsurgery. 2011;31(2):138-145. PMID: 21268111. https://doi.org/10.1002/micr.20856
  29. Ichihara Y., Shinoka T., Matsumura G., Ikada Y., Yamazaki K. A new tissue-engineered biodegradable surgical patch for high-pressure systems. Interact CardioVasc Thorac Surg. 2015;20:768–76. https://doi.org/10.1093/icvts/ivv017
  30. Kim C.-W., Kim M.-K., Kim S.-G., Park Y.-W., Park Y.-T., Kim D.-W., Seok H. Angioplasty using 4-hexylresorcinol-incorporated silk vascular patch in rat carotid defect model. Appl Sci. 2018;8(12):2388. https://doi.org/10.3390/app8122388
  31. Карпенко А.А., Стародубцев В.Б., Игнатенко П.В., Кужугет Р.А., Ким И.Н., Горбатых В.Н. Непосредственные и отдаленные результаты различных методов реконструкции каротидной бифуркации. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2013;17(1):21-24. [Karpenko A.A., Starodubtsev V.B., Ignatenko P.V., Kuzhuget R.A., Kim I.N., Gorbatykh V.N. Immediate and long-term outcomes of carotid bifurcation remodeling. Patologiya krovoobrashcheniya i kardiokhirurgiya = Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2013;17(1):21-24. (In Russ.)] http://dx.doi.org/10.21688/1681-3472-2013-1-21-24
  32. Должиков А.А., Колпаков А.Я., Ярош А.Л., Молчанова А.С., Должикова И.Н. Гигантские клетки инородных тел и тканевые реакции на поверхности имплантатов. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2017;(3):86-94. [Dolzhikov A.A., Kolpakov A.Ya., Yarosh A.L., Molchanova A.S., Dolzhikova I.N. Giant foreign body cells and tissue reactions on the surface of implants. Kursk Scientific and Practical Bulletin «Man and His Health». 2017;(3):86-94. (In Russ.)] https://doi.org/10.21626/vestnik/2017-3/15
  33. Anderson J.M., Jones J.F. Phenotypic dichotomies in the foreign body reaction. Biomaterials. 2007;28(34):5114-5120. PMID: 17706278, PMCID: PMC2248374. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2007.07.010
  34. Mehta R.I., Mukherjee A.K., Patterson T.D., Fishbein M.C. Pathology of explanted polytetrafluoroethylene vascular grafts. Cardiovasc Pathol. 2011;20(4):213-221. PMID: 20619685. https://doi.org/10.1016/j.carpath.2010.06.005
  35. Li X., Guo Y., Ziegler K.R., Model L.S., Eghbalieh S.D.D., Brenes R.A., Kim S.T., Shu C., Dardik A. Current usage and future directions for the bovine pericardial patch. Ann Vasc Surg. 2011;25(4):561-568. PMID: 21276709, PMCID: PMC3085588. https://doi.org/10.1016/j.avsg.2010.11.007
  36. de Valence S., Tille J.-C., Mugnai D., Mrowczynski W., Gurny R., Möller M., Walpoth B.H. Long term performance of polycaprolactone vascular grafts in a rat abdominal aorta replacement model. Biomaterials. 2012;33(1):38-47. PMID: 21940044. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.09.024
  37. Sugiura T., Tara S., Nakayama H., Yi T., Lee Y.-U., Shoji T., Breuer C.K., Shinoka T. Fast-degrading bioresorbable arterial vascular graft with high cellular infiltration inhibits calcification of the graft. J Vasc Surg. 2017;66(1):243-250. PMID: 27687327, PMCID: PMC5366287. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2016.05.096
  38. Fukunishi T., Best C.A., Sugiura T., Shoji T., Yi T., Udelsman B., Ohst D., Ong C.S., Zhang H., Shinoka T., Breuer C.K., Johnson J., Hibino N. Tissue-engineered small diameter arterial vascular grafts from cell-free nanofiber PCL/chitosan scaffolds in a sheep model. PLoS One. 2016;11(7):e0158555. PMID: 27467821, PMCID: PMC4965077. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158555