Научная статья на тему 'Подавление кальцификации трансплантатов клапанов сердца путем их девитализации'

Подавление кальцификации трансплантатов клапанов сердца путем их девитализации Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
357
75
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРАНСПЛАНТАТЫ КЛАПАНОВ СЕРДЦА / КАЛЬЦИФИКАЦИИ / ДЕЦЕЛЛУЛАРИЗАЦИЯ / АНТИКАЛЬЦИНОЗНАЯ ДЕВИТАЛИЗАЦИЯ / HEART VALVE TRANSPLANTS / CALCIFICATION / DECELLULARIZATION / ANTICALCINOSIS DEVITALIZATION

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Акатов B. C., Фесенко Н. И., Соловьев В. В., Фадеева И. Е., Чеканов А. В.

Подавление кальциноза и дегенерации трансплантатов клапанов сердца остается важной задачей сердечно-сосудистой хирургии и тканевой инженерии, решение которой необходимо для увеличения сроков функционирования биопротезов. Ранее нами было показано, что предложенные в литературе способы децеллюриларизации трансплантатов путем ферментативной обработки, осмотическим шоком либо с помощью детергента додецилсулфата натрия не предотвращали кальциноз стенок аорты. В настоящей работе, используя модель подкожной имплантации тканей крысам линии Wistar, мы показали возможность полного подавления кальцификации ксенографтов клапанов сердца путем их инкубации до имплантации в растворе с дигитонином и ЭДТА, вызывающей гибель клеток донора без разрушения хроматина. Способ антикальцинозной девитализации основан на предложенном нами ранее механизме инициации кальциноза в трансплантатах клапанов сердца.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Акатов B. C., Фесенко Н. И., Соловьев В. В., Фадеева И. Е., Чеканов А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Suppression of calcification of heart valve transplants by their devitalization

Suppression of calcinosis and degeneration of heart valve transplants is important aim for improving their durability. It was shown previously that well-known methods of decellularisation including treatments with enzymes or some detergents or with hypotonic solution didn't suppress calcification of implanted aorta. In the present study we showed potential in prevention of calcinosis by a treatment, which induced death of donor cells without their total destruction before implantation. This method of anticalcinosis devitalisation is based on a hypothesis of mechanism of calcinosis initiation in heart valve transplants, which was earllier proposed in our group.

Текст научной работы на тему «Подавление кальцификации трансплантатов клапанов сердца путем их девитализации»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Подавление кальцификации трансплантатов клапанов сердца путем их девитализации

B.C. Акатов 1-3, Н.И. Фесенко 1-3, ВВ. Соловьев 1-3, И.Е. Фадеева 1-3, АВ.Чеканов 1-3, Р.М. Муратов 2, Д.В. Бритиков 2, A.C. Сачков 2

1 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г. Пущино

2 Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. АН. Бакулева РАМН, Москва

3 Пущинский государственный университет, г. Пущино

Suppression of calcification of heart valve transplants by their devitalization

VS. Akatov 1-3, N.I. Fesenko 1-3, VS/. Soloviev1-3, IS. Fadeeva 1-3, R.M. Muratov 2 A.V. Chekanov ls, AS. Sachkov2 D.V. Britikov 2

11nstitute of Theoretical and Experimental Biophysics of Ft AS, Pushchlno

2 Bakulev Center for Cardiovascular Surgery of RAMS. Moscow

3 Pushchlno State University, Pushchlno

Подавление кальциноза и дегенерации трансплантатов клапанов сердца остается важной задачей сердечно-сосудистой хирургии и тканевой инженерии, решение которой необходимо для увеличения сроков функционирования биопротезов. Ранее нами было показано, что предложенные в литературе способы децеллюриларизации трансплантатов путем ферментативной обработки, осмотическим шоком либо с помощью детергента додецилсулфата натрия не предотвращали кальциноз стенок аорты. В настоящей работе, используя модель подкожной имплантации тканей крысам линии Wistar, мы показали возможность полного подавления кальцификации ксенографтов клапанов сердца путем их инкубации до имплантации в растворе с дигитонином и ЭДТА, вызывающей гибель клеток донора без разрушения хроматина. Способ антикальцинозной девитализации основан на предложенном нами ранее механизме инициации кальциноза в трансплантатах клапанов сердца.

Ключевые слова: Трансплантаты клапанов сердца, кальцификация, децеллуларизация, антикальцинозная девитализация.

Suppression of calcinosis and degeneration of heart valve transplants is important aim for improving their durability. It was shown previously that well-known methods of decellularisation including treatments with enzymes or some detergents or with hypotonic solution didn't suppress calcification of implanted aorta. In the present study we showed potential in prevention of calcinosis by a treatment, which induced death of donor cells without their total destruction before implantation. This method of anticalcinosis dévitalisation is based on a hypothesis of mechanism of calcinosis initiation in heart valve transplants, which was earllier proposed in our group.

Key words: Heart valve transplants, calcification, decellularization, anticalcinosis devitalization.

Аллотрансплантаты (аллографты) клапанов сердца рассматриваются в качестве одного из наиболее перспективных материалов для сердечно-сосудистой хирургии врожденных и приобретенных пороков сердца. В отличие от механических клапанов, аллотрансплантаты позволяют избежать антикоагулянтной терапии, которая вызывает поражение печени, и потенциально способны к ремоделированию в организме реципиента. Способность к ремоделированию особенно важна у детей и пациентов молодого возраста, когда необходимо обеспечить не только поддержание и обновление структуры трансплантата, но и его рост. Однако сроки функционирования трансплантатов ограничены, что в значительной степени определяется их кальцификацией и дегенерацией, которые приводят к необходимости повторных операций у молодых пациентов и к высокой смертности пациентов в раннем детском возрасте. В последние 15 лет для предотвращения кальцификации и дегенерации трансплантатов предлагаются различные методы

e-mail: fis82@rambler.ru

децеллюляризации (разрушения клеток донора) до имплантации [1—13]. Предполагается, что клетки донора после трансплантации ткани вызывают иммунную реакцию, погибают, и в результате этого инициируются процессы кальцификации и дегенерации ткани. Исходя из этого положения, были предложены различные способы обработки трансплантатов, которые вызывают гибель и разрушение клеток донора на основе использования ферментов [1, 2, 7], гипотонического шока [3—6, 8] и детергентов [12—13], Ранее нами были выполнены исследования на модели подкожной имплантации крысам, которые показали, что предложенные в литературе способы децеллюляризации не подавляли кальцификацию тканей трансплантатов клапанов сердца [14]. Эти результаты указывают, что децеллюляризация не является достаточным условием подавления кальциноза тканей трансплантатов клапанов сердца и сосудов. Нами была предложена и экспериментально проверена гипотеза, согласно которой инициация кальциноза

lililí

■ III

42

Оригинальные исследования

связана с накоплением кальция в митохондриях погибающих клеток донора [15]. На основе этой гипотезы мы предложили способ предимплантационной анти-кальцинозной обработки трансплантатов клапанов сердца и сосудов [16]. В настоящей работе представлены данные о подавлении кальцификации трансплантатов клапанов сердца после такой обработки, полученные на основе использования модели подкожной имплантации крысам.

Материал и методы

Ткани. Аортальные клапаны сердца свиньи извлекали не позднее чем через 1 ч после забоя животных и помещали в питательную среду ДМЕМ (Sigma, США) с добавлением гентамицина (400 мкг/мл) и флуконазола (20 мкг/мл). После доставки в лабораторию (не позднее чем через 4 ч после забоя и извлечения) ткани препарировали и разрезали на фрагменты размером 5x5 мм. После этого часть фрагментов подвергали децеллюляри-зации и девитализации, а часть фрагментов сохраняли до имплантации в среде ДМЕМ (pH 7,2) с указанными антибиотиками при 4°С.

Девитализация и децеллюляризация. Часть материала стенок аорты и створок клапанов подвергали ферментативной обработке [7]. Для этого фрагменты ткани инкубировали в течение 24 ч в растворе, содержащем 0,25% трипсина и 0,02% этилендиаминтетраук-сусной кислоты (ЭДТА) в фосфатно-солевом буфере без ионов кальция и магния. Затем образцы помещали в раствор с РНК-азой (0,02 мг/мл) и ДНК-азой (0,2 мг/ мл) на 2 ч, и снова инкубировали в течение 24 ч в указанном выше растворе с трипсином и ЗДТА при 37°С [15]. Другую часть фрагментов обрабатывали методикой гипотонического шока с нуклеазами [3]. Для этого образцы сначала помещали в стерильную деионизованную воду на 24 ч. После начального этапа лизиса клеток ткани обрабатывали 24 ч в физиологическом растворе (pH 7,2), содержащем ДНК-азу (0,2%) и РНК-азу (0,02%). Согласно авторам метода [7], такая обработка позволяет элиминировать до 95% гистологически видимых клеток. Кроме того, для обеспечения апоп-тозной гибели клеток фрагменты ткани также инкубировали 48 ч в среде ДМЕМ с ЮмМ ЗДТА, либо с 2М сорбитола (Sigma, США). Для обеспечения некротической гибели клетки инкубировали 48 ч в среде ДМЕМ с 0,02% дигитонина (Sigma, США), который, связываясь с холестерином, образует при такой концентрации поры в плазматической мембране. В качестве антикальци-нозной девитализации применяли предложенную нами обработку, включающую инкубацию в 0,9% растворе хлорида натрия, с 10 мМ HEPES (pH 6,0), содержащем дигитонин (0,02%) и ЗДТА (ЮмМ) при 20°С в течение двух суток при непрерывном перемешивании раствора на шейкере. После всех обработок ткани тщательно отмывали в фосфатном солевом буфере pH 7,2 в течение 24 ч с трехкратной сменой раствора для удаления агентов, повреждающих клетки. Отсутствие токсичности обработанных тканей было выявлено при посеве на них гладкомышечных клеток и выражалось в жизнеспособности, прикреплении к матриксу и пролиферации высеянных клеток.

Оценка жизнеспособности клеток в ткани. Экспресс-анализ соотношения числа живых и погибших клеток в тканях проводили методом прижизненной флуоресцентной микроскопии тотальных препаратов с использованием окраски ткани ядерными красителями этидиум бромидом и Bisbenzimide Hoechst 33342, описанным ранее

[17]. Фрагмент ткани помещали в среду ДМЕМ, добавляли 5^10 мкг/мл этидиум бромида (окрашивает ядра только в погибших клетках, оранжевая люминесценция) и 5 мкг/мл Bisbenzimide Hoechst 33342 (окрашивает ядра живых и погибших клеток, сине-зеленая люминесценция), инкубировали 10 мин при 37°С и анализировали с помощью конфокальной микроскопии. При одновременном окрашивании этими красителями ядра живых клеток флуоресцировали сине-зеленым цветом за счет проникновения в них и связывания с ДНК красителя Hoechst 33342, а ядра погибших клеток флуоресцировали оранжевым цветом за счет связывания ДНК с этидиум бромидом и Hoechst 33342. Метод позволяет оценить наличие и жизнеспособность эндотелиальных клеток (овальная форма ядер) на поверхности ткани, гладкомышечных клеток и фибробластов (удлиненная форма ядер) внутри ткани на глубине до 50 мкм, а также пролиферацию и тип гибели клеток.

Гистологический анализ. Для оценки состояния матрикса и наличия клеток в ткани наряду с гистологическими методами использовали флуоресцентную микроскопию. Фрагменты ткани аорты фиксировали в 10% нейтральном формалине 16 ч, отмывали от фиксатора 8 ч, помещали в заливочную среду GSV-1, инкубировали 12 ч и делали криосрезы толщиной 10 мкм при ^21°С. Для световой микроскопии криосрезы окрашивали гематоксилином и эозином. Для флуоресцентной микроскопии криосрезы окрашивали ядерным красителем этидиум бромидом. Ядра клеток флуоресцировали оранжевым цветом на фоне собственной зеленой флуоресценции волокон тканевого матрикса, фиксированных формалином. Микроскопический анализ выполняли на конфокальном сканирующем микроскопе Leica TCS SP5C (Германия).

Модель изучения кальцификации трансплантатов. Для изучения кальцификации трансплантатов in vivo применяли используемый для этого многими исследователями метод подкожной имплантации ткани крысам [14, 18—19], Фрагменты стенок аорты и створок клапанов площадью 5x5 мм2 помещали в камеры, изготовленные из титановой сетки с размерами пор 50 мкм, и имплантировали крысам линии Wistar подкожно в область спины под тиопенталовым наркозом (3 мг/100 г веса). Опытные и контрольные группы животных состояли из молодых самцов весом 180+10 г, которые содержались в стандартных условиях вивария в течение

1 мес. после имплантации. В рацион питания крыс включали витамин ДЗ.

Цель исследования и экспериментальный протокол работы с животными были одобрены этическим комитетом Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН.

Определение минерализованного кальция. Минерализованный кальций во фрагментах ткани определяли методом атомной абсорбционной спектроскопии. Фрагменты ткани после эксплантации отмывали в течение

4 ч в дистиллированной воде, высушивали в течение

2 ч при 100°С, измеряли сухой вес образцов, растворяли минерализованный кальций в 0,1 Н HCI и затем проводили измерение количества минерализованного кальция в них, используя прибор AAS-51 OO/Zeeman фирмы Perkin-Elmer (Германия). Количество минерализованного кальция оценивали как среднее по образцам, имплан-

+

ная ошибка. Достоверность отличия средних значений для разных групп оценивали по критерию Стьюдента (Р<0.05).

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том V, № 1, 2010

І І І І І І

■ І І І

Оригинальные исследования

43

Результаты

Исследование жизнеспособности клеток стенок аорты и створок клапанов после антикальцинозной обработки. Флуоресцентный микроскопический анализ показал, что до обработки значительная часть клеток, включая эндотелиальные клетки интимы (овальная форма ядер) и миофибробласты медии вблизи поверхности (продолговатая форма ядер) в створках аортальных клапанов и в стенках аорты свиньи были живыми (рис. 1 А, Б). После антикальцинозной девитализации все клетки были погибшими (рис. 1В). Форма ядер после обработки оставалась неизменный, что указывает на некротический характер клеточной гибели. В то же время, обработка ЗДТА в аналогичной концентрации (10 мМ) в среде ДМЕМ в течение 2 сут. вызывала апоптотическую гибель клеток, о чем свидетельствовало аберрантное распределение хроматина (рис. 1 Г). Применение одного ЗДТА в солевом растворе не обеспечивало клеточной гибели до тех пор, пока клетки не переносили из этого раствора в среду ДМЕМ, после чего в течение 2^4 ч выявлялась апоптотическая гибель клеток (рис. 2). Следовательно, в условиях энергетического ограничения метаболизма клеток в солевом растворе с ЗДТА происходила иницация их апоптотической гибели, но реализация апоптоза откладывалась до восстановления энергетического метаболизма в питательной среде

ДМЕМ. Дигитонин, как и следовало ожидать, в концентрации 0,02% вызывал некротическую гибель как в среде ДМЕМ, так и в используемом для антикальцинозной обработки солевом растворе, подобно тому, что наблюдали после антикальцинозной девитализации (см. рис. 1 В)

Рис. 2. Жизнеспособность клеток в ходе обработки в физиологическом солевом растворе [pH 6,0} с 10 мМ ЭДТА в течение 48 часов при 20°С с последующей отмывкой и инкубацией в течение 1 сут. в ФР [1} или в среде ДМЕМ [2] при 37°С. Жизнеспособность клеток определяли с помощью конфокальной микроскопии после окраски ядерными красителями этидиум бромидом и Hoechst 33342

• »* v*

г

Рис. 1. Жизнеспособность клеток в створках аортального клапана свиньи до антикальцинозной девитализации [А, Б), после антикальцинозной девитализации [В), и после 2 сут. обработки ЮмМ ЭДТА в питательной среде ДМЕМ [Г]. Флуоресцентная микроскопия, прижизненная окраска ядерными красителями Hoechst 33342 и этидиум бромидом. Ядра живых клеток флуоресцируют зеленым цветом, ядра погибших - желто-оранжевым. Ув. хвОО

Гистологическое исследование стенок аорты и створок аортальных клапанов после антикальцинозной девитализации. Согласно гистологическому анализу с использованием гематоксилина и эозина, а также согласно флуоресцентному анализу криосрезов, после антикальцинозной девитализации с применением сочетания 0,02% дигитонина и 10 мМ ЗДТА морфология ядер оставалась неизменной как в интиме, так в медии и адвен-тиции (рис. 3). Изменений слоистой структуры матрикса аорты не выявлялось. Полученные результаты указывают на отсутствие повреждения структуры тканевого матрикса и сохранение целостности ядер погибших клеток после антикальцинозной девитализации.

Рис. 3. Средняя оболочка аорты свиньи до девитализации [А, В) и после антикальцинозной девитализации с использованием дигитонина и ЭДТА [Б, Г).

A, Б - окраска гематоксилином и эозином;

B, Г - конфокальная микроскопия, окраска ядер клеток этидиум бромидом. Ув. хЗОО

МММ

■ М I

44

Оригинальные исследования

Подавление кальцификации стенки аорты после девитализации. После 30 сут. имплантации под кожу крысам внешний вид эксплантированных девитализированных фрагментов стенок аорты свиньи оставался неизменным. Флуоресцентный микроскопический анализ криосрезов свидетельствовал о тотальном лизисе ядер, и при этом полностью сохранялась слоистая структура тканевого матрикса (рис. 4). После высушивания в контрольных фрагментах стенок аорты свиньи были видны отложения кальция белого цвета. Количественный анализ минерализованного кальция показал полное подавление кальциноза в стенках аорты, которые до имплантации подвергались антикальцинозной обработке (рис. 5). Антикальцинозная обработка подавляла также минерализацию в мышечной ткани клапанно-аортальных комплексов, использующейся для закрепления аллотрансплантатов клапанов сердца в организме реципиента (рис. 5). Нативные створки клапанов сердца не кальцифицировались, и антикальцинозная девитализация не инициировала их минерализацию. Содержание минерализованного кальция в створках составило 0,3+0,3 и 0,5+0,3 мг/г. сухого веса ткани до обработки и после ++

Рис. 4. Средняя оболочка аорты свиньи после подкожной имплантации крысам на 1 мес.:

А - нативный фрагмент; Б - фрагмент после антикальцинозной девитализации с использованием дигитонина и ЭДТА. Конфокальная микроскопия. Окраска ядер клеток этидиум бромидом. Ув. хЗОО

ткани после имплантации нативных и девитализированных фрагментов створок соответственно. Для сравнения следует привести данные о минерализации фрагментов стенок аорты свиньи, обработанных дигитонином или ЗДТА в солевом растворе или в питательной среде ДМЕМ. Девитализация фрагментов стенок аорты раствором ЗДТА в среде ДМЕМ вызывала апоптоз, но не уменьшала кальцификацию ткани, так же как и девитализация дигитонином в данной среде, которая вызывала некротическую гибель клеток (рис. 6). Девитализация стенок аорты солевым раствором с ЗДТА или дигитонином вызывала уменьшение минерализации ткани (рис. 6). Это подавление кальцификации усиливалось по мере снижения pH раствора, но оставалось неполным. Другие способы девитализации, вызывающие согласно флуоресцентному микроскопическому анализу апоптотичес-кую гибель клеток, включая обработку 2М раствором сорбитола, 4-часовую инкубацию при 44°С в среде ДМЕМ и 2-суточную инкубацию с кальциевым ионофо-ром А23187 не вызывали уменьшение минерализации стенок аорты в сравнении с нативной тканью (рис. 7).

Рис. 6. Кальцификация фрагментов стенок аорты, обработанных отдельными компонентами раствора, применяемого при антикальцинозной девитализации до подкожной имплантации крысам на 1 мес.:

1 - нативные фрагменты; 2 - 48 ч обработки дигитонином [0,02%) в среде ДМЕМ; 3 - 48 ч обработки ЮмМ ЭДТА в среде ДМЕМ; 4 - 48 ч обработки дигитонином [0,02%) в солевом растворе pH Б,О; 5 - 48 ч обработки ЮмМ ЭДТА в солевом растворе pH Б,О; 6 - 48 ч инкубации в солевом растворе pH Б,О

Рис. 5. Подавление кальцификации фрагментов стенок аорты [1,2,3) и мышечной [4, 5, 6) ткани трансплантатов клапанов сердца свиньи при подкожной имплантации крысам: 1,4- необработанные образцы ткани до имплантации; 2,5 - необработанные образцы ткани после имплантации; 3,6 - образцы ткани, обработанные методом антикальцинозной девитализации с дигитонином и ЭДТА, после имплантации на 1 мес.

Рис. 7. Кальцификация фрагментов стенок аорты, обработанных агентами, вызывающими апоптотическую гибель клеток донора до подкожной имплантации крысам на 1 месяц: 1 - нативные фрагменты; 2-4 ч при 44°С и 48 чв среде ДМЕМ при 37°С; 3 -48 ч в 2М растворе сорбитола в среде ДМЕМ; 4 - 48 ч в среде ДМЕМ забуференной НЕРЕЭ, без кислорода [продувка аргоном), pH 7,2; 5- 48 ч в ЮмМ растворе кальциевого ионофора А23187 в среде ДМЕМ

I I I I I I

■ I I I

Оригинальные исследования

45

Таким образом, из всех изученных способов девитализации только обработка стенок аорты сочетанием

0,02% дигитонина и 10 мМ ЭДТА в солевом растворе с ЮмМ НЕРЕБ, pH 6,0, вызывала полное подавление кальцификации имплантируемых структур.

Обсуждение

Разрабатывая методы децеллюляризации, авторы зачастую полагают, что разрушение клеток донора будет способствовать подавлению минерализации трансплантатов. Оценить подавление кальцификации после имплантации децеллюляризированных трансплантатов крупным лабораторным животным достаточно сложно и требует больших сроков наблюдения. Тем не менее, такие попытки предпринимаются, и, в частности, было показано отсутствие кальцификации створок ксенотран-сплантатов клапанов сердца, децеллюляризированных посредством гипотонического шока [3]. К сожалению, это не позволяет оценить антикальцинозное действие децеллюляризации, поскольку при имплантации нативных трансплантатов клапанов сердца кальцинируется только стенка сосуда трансплантата, а в створках минерализация, как правило, не инициируется, но может быть следствием роста кристаллов минерализованного кальция из стенки в створку. Ранее нами было показано, что при подкожной имплантации крысам кальцифицируются стенки, но не створки [14]. Этот факт позволяет рассматривать модель подкожной имплантации крысам адекватной для изучения способности к кальцификации тканей трансплантатов клапанов сердца. На данной модели нами было показано, что предложенные в литературе способы децеллюляризации, такие как ферментативная обработка с применением трипсина, гипотонический шок, обработка детергентом додецилсульфатом натрия не уменьшали кальцификацию имплантированных стенок аорты [14]. Из этого следовало, что не все децел-люляризирующие методики будут подавлять кальцификацию. Это подтверждается представленными в данной работе результатами, согласно которым девитализация стенок аорты рядом способов, вызывающих полную гибель клеток по апоптическому или некротическому пути, не подавляла их кальцификацию. Поэтому нами было предложена и экспериментально обоснована гипотеза о механизме инициации кальциноза в тканях трансплантатов клапанов сердца. Согласно этой гипотезе во время гибели клеток донора до забора ткани или после имплантации происходит накопление кальция и фосфатов в митохондриях, в результате чего в них формируются сначала аморфные фосфаты кальция, а затем — первичные кристаллы гидроксиаппатитов, которые играют роль центров минерализации в имплантированных стенках сосудов [15]. Для того, чтобы предотвратить образование центров минерализации, нами был предложен способ антикальцинозной девитализации, который обеспечивает быструю гибель клеток донора без накопления кальция в митохондриях. С этой целью было пред-

ложено инициировать быструю некротическую гибель клеток дигитонином, который связывается с холестерином плазматической мембраны и пермеабилизирует ее, что при отсутствии кальция во внеклеточной среде за счет применения больших концентраций ЭДТА исключает возможность накопления кальция в митохондриях. Кроме того, в качестве дополнительного условия предотвращения формирования кристаллов гидрокси-аппатита при сохранении нативности матрикса использовали умеренно кислые значения pH инкубационного раствора. Выполненные исследования показали, что такое сочетание условий позволяет полностью предотвратить кальцификацию стенок аорты, как в наиболее сильно кальцифицирующейся сосудистой ткани, на модели подкожной имплантации крысам. При этом используемые по отдельности ЭДТА и дигитонин даже в условиях кислых значений pH не были столь эффективны в предотвращении кальциноза, хотя и оказывали частичный эффект подавления минерализации. Необходимо отметить также, что прочностные характеристики стенок аорты и створок после их антикальцинозной девитализации не ухудшаются (неопубликованные данные).

Следует подчеркнуть, что для полного подавления кальциноза нам не потребовалось тотального разрушения клеток. Согласно нашим наблюдениям, обеспечение полного разрушения клеток неспецифическим воздействием без повреждения тканевого матрикса стенок сосудов и створок клапанов является достаточно проблематичным. Вопрос о степени ответственности погибших клеток в иммунной реакции на девитализированный трансплантат остается открытым и требует дальнейших исследований. Также остается открытым вопрос о механизме естественного разрушения клеток донора в имплантированных под кожу крысам стенках аорты при сохранении нативной структуры их тканевого матрикса.

Заключение

1. Девитализация и децеллюляризация не являются достаточным условием для предотвращения кальциноза тканей ксенотрансплантатов клапанов сердца.

2. Девитализация с использованием дигитонина и ЭДТА позволяет полностью подавить кальцификацию тканей ксенотрансплантатов клапанов сердца в модели подкожной имплантации крысам.

3. Предложенный способ антикальцинозной девитализации представляет практический интерес для повышения биосовместимости трансплантатов клапанов сердца и сосудов.

Работа поддержана Министерством науки и образования РФ (проекты РНП 2.1.1/5244 и 02.740.11.5009), а также грантом Президента РФ «Ведущие научные школы» 217.2008.4.

Работа также поддержана федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», контракт № 02.740.11.0710.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Loose R., Shultze-Rhonhot U., Sievers H.H., Bernhard A. Preparing heart valve allografts for endothelial cell seeding. Transplant. Proo. 1993; 25 [61: 3244-6.

2. Allaire E., Guettier C., Bruneval P. et al. Cell-free arterial grafts: morphological characteristics of aortic isografts, allografts, and xenografts in rats. J. Vase. Sugr. 1994; 19: 446—56.

3. O’Brien M.F., Goldstein S., Walsh S. et al. The SynerGraft valve: a new acellular tnonglutaraldehyde-fixed) tissue heart valve for autologous recellularization. First experimental studies before clinical implantation. Sem. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1999; 4 Suppl.1: 194—200.

4. Goldstein S., Clarke D.R., Walsh S.P.et al. Transpecies heart valve transplant: advanced studies of a bioengineered xeno-autograft. Ann. Thorac. Surg. 2000; 70: 1962-9.

5. Schmidt C.E., Baier J.M. Acellular vascular tissues: natural biomaterials for tissue repair and tissue engineering. Biomaterials 2000: 21 [221: 2215-31.

6. Steinhoff G., Stock U., Karim N.. et al. Tissue engineering of pulmonary heart valves on allogenic acellular matrix conduits: in vivo restoration of valve tissue. Circulation 2000; 102 Suppl 3: 1115 0—5.

7. Teebken O.E., Bader A., Steinhoff G., Haverich A. Tissue engineering of vascular grafts: human cell seeding of decellularised porcine matrix. Eur.

I I I I I I

■ I I I

46

Оригинальные исследования

J. Vase. Endovasc. Surg. 2000; 19: 381—6.

8. Elkins R.C., Dawson P.E., Goldstein S. et al. Decellularized human valve allografts. Ann. Thorac. Surg. 2001: 71 Suppl. 5: 428—32.

9. Uchimura E, Sawa Y, Taketani S, et al. New method of preparing acellular cardiovascular grafts by decellularization with poly [ethylene glycol], J. Biomed. Mater. Res. A 2003; 67: 834—7.

10. Meyer S.R., Nagendran J., , Desai L.S. et al. Decellularization reduces the immune response to aortic valve allografts in the rat. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2005; 130: 469—76.

11 Ota T., Taketani S., Iwai S., et al. Novel method of decellularization of porcine valves using polyethylene glycol and gamma irradiation. Ann. Thorac. Surg. 2007; 83: 1501—7.

12. Dohmen P.M., Konertz W. Decellularization of xenogenic biologic tissue. Ann. Thorac. Surg. 2008; 85: 2163.

13. Hopkins R A., Jones A. L., Wolfinbarger L. et al. Decellularization reduces calcification while improving both durability and 1-year functional results of pulmonary homograft valves in juvenile sheep. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2009; 137: 907—13.

14. Акатов B.C., Соловьев В.В., Рындина Н.И. и др. Кальцификация бесклеточных ксенотрансплантатов клапанов сердца. Вестник трансплантологии и искусственных органов 2002; 4: 39—42.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

15. Акатов B.C., Рындина Н.И., Муратов P.M. и др. Участие митохондрий в зарождении центров кальциноза в трансплантатах клапанов сердца. Доклады Академии Наук 2006; 406 [61: 832—4.

16. Акатов B.C., Муратов Р. М., Рындина Н. И, и др. Способ обработки трансплантатов для сердечно-сосудистой хирургии. Патент РФ 2291675. 20 января 2007.

17. Акатов B.C., Рябоконь Е.Н., Муратов P.M. и др. Изучение миграции фибробластов в ткань створок клапанов сердца in vitro. Цитология 2000; 42(11: 57—61.

18. Lee С.Н., Vyavahare N.. Zand R. et al. Inhibition of aortic wall calcification in bioprosthetic heart valves by ethanol pretreatment: biochemical and biophysical mechanisms. J. Biomed. Mater. Res. 1998; 42C1]: 30-7.

19. Розанова И.Б., Васин С.Л. Кальцификация имплантатов. В кн.: Биосовместимость / под ред. В.И. Севастьянова М., 1999: 246—24.

Поступила 26,12,2009

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том V, N» 1, 2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.