CC BY
24
УДК 617.7-089.28.843:616-003.725:615.36:612.844
Перевозчиков П.А.12, Васильев Ю.Г.1, Карбань О.В.3
1Ижевская государственная медицинская академия 2Республиканская офтальмологическая клиническая больница, г Ижевск 3Физико-технический институт УрО РАН, г Ижевск E-mail: [email protected]
РЕАКЦИЯ МЕЗОДЕРМАЛЬНОЙ ТКАНИ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Несмотря на современное достижение науки и техники остаются до конца не изученными механизмы репаративной регенерации соединительной ткани, в частности глазного яблока, понимание которых важно в условиях широкого использования имплантаций различных биологических материалов. Основной реакцией в тканях реципиента в ответ на введение биоматериалов следует реакция клеток мезодермальной ткани, оценку которой необходимо проводить при изучении процесса репаративной регенерации, в том числе с применением специфических маркеров.
Авторами в условиях эксперимента на кроликах изучена реакция клеток мезенхимального происхождения соединительной ткани глазного яблока в ответ на имплантацию различного по размерности биологического материала с применением специфического маркера белка вимен-тина. Показано, что при имплантации биологического материала в виде биоконтейнера, содержащего механоактивированный биологический материал плаценты человека, в зоне введения наблюдается более выраженная реакция клеток мезенхимального происхождения в сравнении с крупноизмельчённым аналогом, а также макроскопическим имплантатом. При этом отмечается активация элементов фибробластического и эндотелиоцитального ряда, что говорит о значительных биологических ответах мезенхимальной ткани реципиента.
Применение специфического маркера виментина раскрывает реакции клеток соединительной ткани мезенхимального происхождения, что важно в понимании процессов репаративной регенерации тканей реципиента в ответ на имплантацию, в том числе и при применении ранее не изученных механоактивированных имплантатов.
Ключевые слова: виментин, клетки мезенхимального происхождения, биологический материал, плацента человека, репаративная регенерация.
Изучение проблемы репаративной регенерации тканей глазного яблока в ответ на имплантации биологических материалов остается злободневной и в настоящее время [1]-[6]. Основной реакцией в ответ на имплантацию биологических материалов в тканях реципиента в зоне хирургического вмешательства следует реакция клеток мезодермальной ткани. Поэтому важно с целью общего изучения механизмов репаративной регенерации соединительной ткани [7] определение степени участия клеток мезенхимального происхождения в частности глазного яблока, а также их реакцию на операционную травму.
Общепринятым маркером клеток мезо-дермальной ткани является белок виментин [8]—[11], который является белком промежуточных филаментов и наряду с микротрубочками и актином активно участвует в построении цитоскелета клетки. При этом виментин прикрепляется к ядру, эндоплазматическому рети-кулуму, митохондриям и играет значительную роль в закреплении органелл и поддержании их положения в цитоплазме.
Цель работы
Морфологическое изучение реакции мезо-дермальной ткани глазного яблока в зоне введения механоактивированного биологического материала с определением моноклональных антител с экспрессией к белку виментину.
Материалы и методы
Экспериментальные исследования производили на 24 кроликах (48 глаз) породы Шиншилла в возрасте от года до двух лет обоего пола с массой тела от 3,0 до 3,5 кг с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», при этом животных делили на четыре группы. В первой опытной группе под конъюнктиву на склеру глаза кролика имплантировали биологический контейнер (БК) с механоактивированным биологическим материалом плацентарного происхождения [12], [13]. Во второй опытной группе имплантировался БК с крупноизмельчённой плацентой [14], [15]. В первой контрольной группе под конъюнктиву на склеру глаза кролика имплантировали отрезок сосуда пуповины
без наполнения его плацентой. Вторая контрольная группа животных - ложнооперированные. Морфологические исследования производили через 7 и 30 суток после манипуляций.
Иммуногистохимическое выявление антигенов в образцах тканей глаза кролика проводили непрямым иммунопероксидазным методом на парафиновых срезах тканей, фиксированных в формалине. В работе использовали концентрированные кроличьи моно-клональные антитела к виментину человека производства Spring bioscience (clone sp20), разведенные дилюентом в пропорции 1:200 (разведение и перекрестную видовую реактивность антител определяли экспериментальным путем).
Результаты и обсуждение
В первой опытной группе на 7-е сутки при имплантации БК с механоактивированным биологическим материалом выявлялись виментин положительные популяции клеток, концентрирующиеся в непосредственном окружении биологического контейнера, а также в самой оболочке БК в виде диффузно распределенных клеточных популяций овальной формы, имеющих лейкоцитарное происхождение, а также полигональной или отростчатой формы, что указывало на их фибробластическое происхождение. Часть клеток формировали группы, состоящие из 10-15 единиц. В содержимом БК также обнаружены виментин положительные клетки округлой формы, имеющие принадлежность к лейкоцитарному ряду.
На 30-е сутки в первой опытной группе в непосредственном окружении БК обнаруживалась выраженная клеточная инфильтрация, при этом незначительная часть являлась виментин отрицательными, что возможно было обусловлено деструкцией клеточных элементов, в частности процессами аутолиза, при этом их наблюдалось больше в полости БК. В сравнении с предыдущим сроком в стенке БК отмечалась многочисленная виментин положительная популяция клеточных элементов, особенно в её наружных слоях, определяемая как сеть новообразованных сосудов (рис. 1, цветная вкладка). На удалении 50-100 мкм и более выявлялось появление большого количества виментин положительных клеток отростчатой формы по
структуре напоминающие клетки фибробла-стического ряда.
Во второй опытной группе при имплантации БК с крупноизмельчённой плацентой на 7-е сутки наблюдения оболочка биоконтейнера была интактна относительно оболочке БК с механо-активированным биологическим материалом в первой опытной группе, при этом она сохраняла свою структурную целостность, хотя и содержала в себе небольшое количество виментин положительных клеток, большинство из которых имели округлую форму, что указывало на их принадлежность к лейкоцитарному ряду. В непосредственном окружении БК наблюдались единичные виментин положительные клетки полигональной или отростчатой формы. Содержимое БК не содержало виментин положительных клеток.
На 30-е сутки наблюдения во второй опытной группе наблюдения в полости БК с круп-ноизмельчённой плацентой обнаруживались виментин положительные клетки, относящиеся к лейкоцитарному ряду. При этом стенка БК была разрыхлена, содержала умеренное количество виментин положительных клеток округлой формы, а также единичных клеток удлиненной формы фибробластического ряда. Эндотелий в виде виментин положительных клеточных популяций встречался значительно реже в стенке БК, чем в первой опытной группе (рис. 2, цветная вкладка).
В первой контрольной группе при имплантации отрезка сосуда пуповины на 7-е сутки наблюдения стенка отрезка сосуда была еще менее интактна относительно оболочке БК с крупно-измельчённой плацентой во второй опытной группе. При этом она также сохраняла свою структурную целостность, хотя и содержала в себе небольшое количество виментин положительных клеток, большинство из которых имели округлую форму, что указывало на их принадлежность к лейкоцитарному ряду.
На 30-е сутки в первой контрольной группе наблюдения в полости отрезка сосуда пуповины обнаруживались единичные виментин положительные клетки лейкоцитарного ряда, при этом их количество было значительно меньше, чем во второй и тем более в первой опытной группе. В наружных слоях стенки сосуда пуповины, прилежащей к соединительно-тканным струк-
Перевозчиков П.А. и др. реакция мезодермальной ткани глазного яблока при имплантации..
турам реципиента отмечались появление виментин положительных эндотелиоцитов, что доказывало также ангиогенез данной наблюдаемой зоны (рис. 3, цветная вкладка). Однако эндотелий в виде виментин положительных клеточных популяций встречался значительно реже, чем в первой и во второй опытной группах.
Во второй контрольной группе при разрезе конъюнктивы глазного яблока на 7-е сутки наблюдения область механической травмы соединительно-тканной структуры реципиента характеризовалась наличием единичных вимен-тин положительных клеток округлой формы лейкоцитарного происхождения, а также единичные отростчатые клетки фибробластического ряда.
На 30-е сутки в исследуемой второй контрольной группе зона хирургической травмы характеризовалась наличием групп виментин положительных клеток фибробластического ряда, что объяснялось процессами репарации изучаемой зоны и рубцеванием поврежденной ткани глаза животного, и соответствовало дан-
ным литературы по репарации поврежденной механической травмой соединительной ткани с участием клеток, в том числе мезенхимального происхождения.
Таким образом, при имплантации БК с механоактиврованным биологическим материалом отмечались реакции соединительной ткани глаза с активным участием клеток ме-зенхимального происходения - лейкоцитов в ранние сроки, фибробластов и эндотелиоцитов в более поздние сроки, что косвенно указывало на активность репаративных процессов данной зоны и превосходило по активности при имплантации БК с крупноизмельчённой плацентой и, тем более, при имплантации отрезка сосуда пуповины. При разрезе конъюнктивы глазного яблока кролика наблюдались обычные репара-тивные процессы, характеризующиеся ответом соединительной ткани в ответ на механическое повреждение, приводящие к рубцеванию поврежденной ткани.
10.09.2015
Список литературы:
1. Канюков, В. Н. Биологическое и экспериментальное обоснование новых технологий в офтальмохирургии / В. Н. Канюков,
A. А. Стадников, О. М. Тубина. - Москва, «Медицина», 2005. - 160 с.
2. Канюков, В.Н. Экспериментально-гистологические основы новых технологий в офтальмохирургии / В.Н. Канюков, А.А. Стадников. - Оренбург : ОАО «ИПК «Южный Урал», 2009. - 104 с.
3. Мулдашев, Э. Р. Теоретические и прикладные аспекты создания аллотрансплантатов серии «Аллоплант» для пластической хирургии лица : автореф. дис. ... д-ра мед. наук / Э. Р. Мулдашев. - Санкт-Петербург, 1994. - 40 с.
4. Мусина, Л. А. Функциональная морфология макрофагов при регенерации тканей, индуцированной аллогенными биоматериалами : дис. ... д-ра мед. наук / Л. А. Мусина. - Уфа, 2007. - 269 с.
5. Муслимов, С.А. Морфологические аспекты регенеративной хирургии. - Уфа, 2000. - 168 с.
6. Нигматуллин, Р. Т. Морфологические аспекты пересадки соединительнотканных аллотрансплантатов : автореф. дис. ... д-ра мед. наук Р. Т. Нигматуллин. - Новосибирск, 1996. - 40 с.
7. Шехтер, А. Б. Воспаление, адаптивная регенерация и дисрегенерация (анализ межклеточных взаимодействий) / А. Б. Шехтер,
B. В. Серов // Архив патологии. - 1991. - Т. 53, № 7. - С. 7-14.
8. Fuchs, E. Intermediate filaments: structure, dynamics, function, and disease / E. Fuchs, K. Weber // Annu. Rev. Biochem. - 1994. -Vol. 63. - P. 345-382.
9. Katsumoto, T. The role of the vimentin intermediate filaments in rat 3Y1 cells elucidated by immunoelectron microscopy and computergraphic reconstruction / T. Katsumoto, A. Mitsushima, T. Kurimura // Biol. Cell. - 1990. - Vol. 68. - No. 2. - P. 139-146.
10. Menin's interaction with glial fibrillary acidic protein and vimentin suggests a role for the intermediate filament network in regulating menin activity / Juan Lopez-Egido [et al.] // Exp. Cell Res. - 2002. - Vol. 278. - No. 2. - P. 175-183.
11. Uridine phosphorylase association with vimentin. Intracellular distribution and localization / R. L. Russell [et al.] // J. Biol. Chem. -2001. - Vol. 276. - No. 16. - P. 302-307.
12. Перевозчиков, П. А. Морфологические особенности репаративной регенерации при имплантации нанодисперсного биологического материала плацентарного происхождения / П. А. Перевозчиков, Ю. Г. Васильев, О. В. Карбань // Морфологические ведомости. - 2011. - № 4. - С. 37-42.
13. Способ приготовления биофункционального трансплантата в виде наночастиц: пат. № 2367448 РФ / Жаров В. В. [и др.]; заявитель и патентообладатель ГУЗ «Республиканская офтальмологическая клиническая больница МЗ УР»; заявка № 2008101216/15 зарегистр. 09.01.2008 г. // Изобретения. Полезные модели. - 2009.
14. Морфологическое исследование биоконтейнеров в эксперименте / А.В. Корепанов [и др.] // Морфологические ведомости. - 2005. - № 1-2. - С. 91-92.
15. Морфологическое исследование биоконтейнеров в эксперименте и их клиническое применение при сенильной макулодистрофии / А. В. Корепанов [и др.] // Ижевские родники - 2008 : Рос. науч.-практ. конф. офтальмологов с междунар. участием. - Ижевск, 2008. - С. 282-288.
Сведения об авторах:
Перевозчиков Петр Арсентьевич, заочный докторант кафедры офтальмологии Ижевской государственной медицинской академии, кандидат медицинских наук, заведующий операционным отделением Республиканской
офтальмологической клинической больницы 426009, г. Ижевск, ул. Ленина, 98а, e-mail: [email protected]
Васильев Юрий Геннадьевич, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии Ижевской государственной медицинской академии, доктор медицинских наук 426034, г. Ижевск, ул. Коммунаров, 281, e-mail: [email protected]
Карбань Оксана Владиславовна, старший научный сотрудник Физико-технического института УрО РАН,
доктор физико-математических наук 426001, г. Ижевск, ул. Кирова, 132, e-mail: [email protected]
