CC BY
16
тканей в области регенеративной медицины в настоящее время считаются мезенхимные стволовые клетки (МСК). Одним из революционных подходов, объединяющих в себе методологии тканевой инженерии и клеточной терапии, стало применение клеточных пластов (КП) — многослойных конструкций из клеток и наработанного ими внеклеточного матрикса (ВКМ). МСК в составе КП характеризуются высокой жизнеспособностью, а наличие белков ВКМ и заякоренных в нем растворимых факторов способствует большей эффективности при использовании таких конструкций в терапии заболеваний.
Несмотря на очевидный потенциал применения КП из МСК, на сегодняшний день существуют ограничения для их широкого применения. В первую очередь, КП из МСК очень гетерогенны по своему составу, т. к. формируемая МСК тканеинженерная конструкция представляет собой многослойный пласт с организованным ВКМ. В связи с этим формируемые КП из МСК трудно стандартизируемы, ведь получаемые из тканей доноров МСК зачастую сильно отличаются друг от друга. Уникальные свойства используемых МСК усложняют процесс получения готовых конструкций заданных характеристик в установленные сроки.
В работе был отработан протокол получения КП из МСК и проведена детальная характеристика МСК, использованных для получения тканеинженерных конструкций и их анализа. Сравнительный анализ МСК в составе монослоя и КП позволил выявить ключевые параметры, которые определяют сроки сборки. Было установлено, что культуры МСК с длительным временем лаг-фазы формируют КП в более длительные сроки, при этом зависимости от скорости роста клеточной культуры обнаружено не было. Методами качественного и количественного анализа было экспериментально установлено, что высокое содержание коллагена I типа и IV типа в культивируемых МСК также положительно коррелирует с длительными сроками сборки КП.
Результаты, полученные в данной работе, расширят представление о механизмах, опосредующих сборку КП, что позволит разработать протоколы для получения в установленные сроки тканеинженерных конструкций заданных характеристик, пригодных для клинического применения. Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ им. М.В. Ломоносова и по перспективному направлению научно-образовательного развития Московского университета «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология»
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ КЛЕТОК ОРГАНИЗМА И ВОЗРАСТНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА
В.В. Глебов1, 2, В.В. Шевцов3, Е.В. Аникина3
1 Российский государственный аграрный университет— МСХА им. КА. Тимирязева, Москва, Россия
2 Институт проблем управления
им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, Россия
3 Российский университет дружбы народов, Москва, Россия
e-mail: vg44 [email protected]
Ключевые слова: регенерация клеток, сенесценция, физиологические механизмы, возрастные заболевания человека
В теле организма человека существует более трехсот различных типов функциональных клеток, которые выполняют различные функции: размножение, деления,
терминальные, дифференцированные, а также постмито-тические клетки (нейроны, кардиомиоциты) и другие [2].
В ходе эволюции в организме человека сложились физиологические механизмы регенеративных процессов, которые позволяют обновлять клетки виде постоянно делящихся клеток, помогающие заменять отработанные и мёртвые клетки. Большую роль в этом играют стволовые клетки, которые могут не только делиться, но и становится клетками и исполнять те функции в тканях в которую они попадают [1].
Вместе с этим с возрастом отмечается сенесценция клеток, которые накапливаются в процессе старения, что ведет к генеративным нарушениям и неспособности к регенерации и обновлению клеток в теле организма. Это связано с каскадом физиологических процессов: увеличением роста провоспалительных цитокинов и ме-таллопротеиназы, что ведет разрушению внеклеточного матрикса (ВКМ). Помимо этого, отмечается накопление нефункцирующих фибробластов в кожном покрове, разрастанию близлежащих предраковых клеток [3].
Важно отметить, что процессы старения происходят на всех уровнях организма человека и проявляются в виде увеличения атеросклеротических бляшек, артрит-но-атрозных нарушениях опорно-двигательной системы, в язвах кожного покрова и резком деление клеток и поражении печени и во внутренних железах организма человека [1-3].
Таким образом, физиологические механизмы регенерации клеток организма тесным образом связано с возрастные заболеваниями человека, при которых запускаются воспалительные процессы.
Литература:
1. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. СПб.: «Наука», 2008. - т. 1 с. 465, т. 2, с. 473
2. Gomes N.M.V., Shay J.W., Wright W.E. (2010). Telomeres and Telomerase. The Comparative Biology of Aging (ed. Wolf N.S.). Springer, p. 227-259
3. Фаллер В.М. и Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. М.: «Бином-Пресс», 2006. — 235 с.
БИОПЕЧАТЬ ТРЕХМЕРНЫХ КОНСТРУКТОВ НА ОСНОВЕ КОЛЛАГЕНА И СФЕРОИДОВ ИЗ ХОНДРОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ
Е.Г. Глинская1, О.Н. Кошуба2, А.Н. Копылов, С.Ш. Каршиева3, А.А. Левин3, С.В. Петров3, А.В. Ковалёв4, В.А. Миронов3, Е.В. Кудан3
1 ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. ИМ. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва, Россия
2 НИЯУ МИФИ, Москва, Россия
3 НИТУ МИСиС, Москва, Россия
4 ФГБУ НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова, Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: сфероиды, коллаген, биопечать, хрящ, регенерация.
Лечение дефектов суставного хряща является одной из наиболее сложных задач современной ортопедии [1]. Новые перспективы в решении этой проблемы открылись с развитием тканевой инженерии и связаны с применением сфероидов, которые сохраняют функциональные характеристики хрящевой ткани и способны интегрироваться в нативную архитектуру хряща [2, 3].
В настоящей работе разработана методика биопечати тканеинженерных конструктов на основе коллагена и сфероидов из хондроцитов человека, предназначенных для замещения дефектов хряща.
На первом этапе были сформированы сфероиды из первичной культуры хондроцитов человека, используя различные концентрации клеток, и изучена кинетика изменения их диаметров на протяжении 9 дней. Для всех концентраций наблюдалось формирование сфероидов правильной формы приблизительного одного размера в рамках одной концентрации. В процессе культивирования происходило постепенное уменьшение диаметров сфероидов.
Для характеризации биологических свойств сфероидов была изучена кинетика их слияния, распластывания, а также биомеханические свойства. Все сфероиды демонстрировали эффективное слияние и распластывание, скорость которого была обратно пропорциональна первоначальной концентрации клеток. Оценка биомеханичеких свойств сфероидов показала, что в процессе культивирования происходит увеличение прочности сфероидов, свидетельствующее о накоплении внеклеточного матрикса.
С помощью биопринтера «Фабион» были напечатаны трехмерные конструкты на основе коллагенового гидрогеля и сфероидов из хондроцитов человека. Во фрагментах хряща были сформированы дефекты круглой формы диаметром 12 мм и глубиной 3-5 мм, в полость которых была напечатана коллагеновая решетка со сфероидами в ячейках. Фрагменты хряща, содержащие конструкты, были подкожно имплантированы иммунодефицитным мышам на срок 1 месяц, после чего с помощью гистологического анализа была проведена оценка регенеративных свойств напечатанных конструктов.
Проведенные исследования имеют как теоретическое, так и практическое значение и могут лечь в основу технологии замещения дефектов хрящевой ткани.
Литература:
1. Еремеев A.B., Зубкова О.А., Ручко Е.С. и др. Медицина экстремальных ситуаций. 2020. Т. 4. № 22. С. 59.
2. Schubert T., Anders S., Neumann E., et al. International Journal of Molecular Medicine. 2009. V. 23. № 4. P. 455.
3. Baptista L.S., Silva K.R., Pedrosa C.S. et al. Artificial Organs. 2013. V. 37. № 12. P. 1068.
АППЛИКАЦИОННОЕ И ГИДРОПРЕССИВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНОЙ ВОДЫ В ЛЕЧЕНИИ РАН МЯГКИХ ТКАНЕЙ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
А.А. Глухов, А.А. Андреев, П.А. Коновалов, С.С. Захарова, Н.О. Михайлов
Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко, Воронеж, Россия
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: применение водородной воды, раны мягких тканей.
Дефекты мягких тканей ежегодно диагностируются в мире у 5,5 млн больных. Нагноение ран являются в Российской Федерации причиной половины случаев обращения пациентов за хирургической помощью. На сегодняшний день рынок средств, используемых на лечение ран мягких тканей, превышает 15 млрд $, на профилактику развития рубцов и шрамов — 12 млрд $. Суммарные расходы в мире на лечение ран мягких тканей по некоторым оценкам почти достигают 100 млрд $.
Цель исследования — улучшение показателей лечения ран мягких тканей за счет аппликационного и гидро-прессивного применения водородной воды.
Материалы и методы: исследование в первом и втором блоках было направлено на изучение воздействия водородной воды на протекание раневого процесса в асептических и гнойных ранах, соответственно. Лечение раневого процесса осуществляли во 2-й и 3-й контрольных группах аппликационным и ги-дропрессивным применением 0,9% раствора хлорида натрия, в опытных группах — водородной воды. Гидропрессивная санация осуществлялось при помощи специального устройства — источником гидроимпульсного потока жидкости (до 7 атм.), разработанного вместе с КБ «Химавтоматика» (г. Воронеж).
Оценка течения раневого процесса в экспериментальном исследовании проводилась с помощью объективных, лабораторных, микробиологических, гистологических, морфометрических и статических методов.
Результаты и их обсуждение: Апликационное применение водородной воды в общем лечении ран мягких тканей способствовало ускорению заживления раневого процесса 1-й и 2-й фаз в среднем на 1,1-1,7 и 1,11 ,3 раза соответственно, в сравнении с данными в 1-й контрольной группе. Аппликации водородной водой при лечении чистых ран показали наилучшие показатели лечения по сравнению с контрольными группами и 2-й опытной, что по всей видимости обусловлено противовоспалительными и антиоксидантными свойствами Н2 воды. Гидпрессивная обработка Н2 водой (2-я опытная группа) показала лучшие результаты в лечении гнойных ран, по сравнению с аппликацией и обработкой 0,9% р-ром NaCl, что обусловлено более качественным очищением раны высоконапорным потом жидкости. Во время лечения гнойных ран — более быстрое купирование отечности, ускорение формирования фибрина и коллагена, эпидермиса и восстановления мышечной ткани.
Вывод: Предварительные исследования показали безопасность и эффективность аппликационного и ги-дропрессивного применения водородной воды в лечении ран мягких тканей.
Литература:
1. Лобас С.В., Глухов А.А., Микулич Е.В., Алексеева Н.Т. Журнал анатомии и гистопатологии. — 2014. — Т. 3, № 1 (9). — С. 33-36.
2. И.П. Мошуров и др. Системный анализ и управление в биомедицинских системах — 2008. — Т 7, № 1. — С. 106-110
3. Бейзеров Ю.М. Хирургическое лечение ран: современные подходы / Бейзеров Ю.М. [и др.] Хирургия Восточная Европа. — 2012., № 3. — С. 286-287.
4. Li G., Yang M., Yang N.-N., Yin X.-X., Song W.-g. 2017. Oncotar-get. 8 (60): 102653-102673.
5. А.А. Глухов, Н.Т. Алексеева, А.В. Лобцов. Вестн. экспериментальной и клинической хирургии. — 2010. — Т. 3, № 2. — С. 133-145.
6. А.А. Глухов, В.В. Новомлинский, В.М. Иванов. Вестн. экспериментальной и клинической хирургии. — 2009. — Т. 2, № 2. — С. 122-128.
7. Qiu P., Liu Y., Zhang J. 2019. International journal of biological sciences. 15 (6): 1261
8. Saramago E.A., Borges G.S., Singolani-Jr C.G., Nogueira J.E., Soriano R.N., Cárnio E.C., Branco L.G. 2019. Brain, behavior, and immunity. 75: 119-128.
9. Андреев А.А., Лаптиёва А.Ю., Глухов А.А., Коняшин Д.А., Коновалов П.А., Золотухин В.О. 2021. Актуальные проблемы медицины. 44 (4): 460-470. DOI: 10.52575/2687-09402021-44-4-460-470.
