CC BY
3Research Focus (ReFocus) ilmiy jurnali bilan hamkorlikda.
ВЛИЯНИЕ ГИДРОГЕЛЯ НА ОСНОВЕ КОЛЛАГЕНА, ОКТАКАЛЬЦИЯ ФОСФАТА ФАКТОРА РОСТА СОСУДОВ VEGF НА АНГИОГЕНЕЗ И РЕГЕНЕРАЦИЮ КОСТНОЙ ТКАНИ Курбонов Хуршед Рахматуллоевич
Самаркандский государственный медицинский университет, кафедра гистологии,
цитологии и эмбриологии https://doi.org/10.52S1/ztnodo.S351090
Ангиогенез и регенерация костной ткани представляют собой важные биологические процессы, имеющие существенное значение для заживления травм, восстановления костей после переломов, а также в лечениях различных патологий, таких как остеопороз и опухоли костей. В современной медицине существует постоянная потребность в разработке новых методов и средств, способствующих более эффективной стимуляции ангиогенеза и регенерации костной ткани.
Один из подходов к улучшению этих процессов заключается в использовании гидрогелей на основе коллагена в качестве носителей биологически активных молекул, таких как фактор роста сосудов (VEGF). Гидрогели обладают уникальными свойствами, которые позволяют контролировать высвобождение биологически активных веществ и обеспечивать оптимальные условия для клеточной активности.
Целью данного исследования является выявление потенциальных биологических эффектов гидрогеля на основе коллагена и фактора роста VEGF на ангиогенез.
Коллаген является одним из основных компонентов костной ткани и играет решающую роль в ее структуре и функции. Коллаген представляет собой белок, образующий волокна, которые придают костям прочность и упругость. А также, он служит природной матрицей для клеток, участвующих в регенерации костной ткани. Поэтому использование гидрогелей на основе коллагена может быть обоснованным подходом к стимуляции регенерации костей. Гидрогели на основе коллагена представляют собой трехмерные структуры, способные удерживать и регулировать высвобождение биологически активных молекул, таких как фактор роста эндотелиальных клеток (VEGF). Коллагеновые гидрогели позволяют осуществлять пролонгированное высвобождение белков и факторов роста за счет малого размера пор между фибриллами, а также за счет отсутствия цитотоксического воздействия и не вызывают иммунных и аллергических реакций в отличие от других компонентов внеклеточного матрикса, таких как гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты и эластин
[1,5].
Фактор роста сосудов (VEGF) является ключевым регулятором ангиогенеза, процесса образования новых сосудов из существующих. Ангиогенез играет ключевую роль процесса образования новых сосудов из существующих, поскольку обеспечивает доставку кислорода и питательных веществ к местам повреждения костной ткани, что способствует заживлению. Исследования показали, что VEGF может стимулировать ангиогенез в костной ткани и ускорять процессы регенерации [3]. Гидрогели на основе коллагена представляют собой трехмерные структуры, способные удерживать и регулировать высвобождение биологически активных молекул, таких как фактор роста эндотелиальных клеток (VEGF). Коллагеновые гидрогели позволяют осуществлять пролонгированное высвобождение белков и факторов роста за счет малого размера пор между фибриллами, а также за счет отсутствия цитотоксического воздействия и не вызывают иммунных и аллергических реакций в отличие от других компонентов внеклеточного матрикса, таких как гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты и эластин [2].
24
Research Focus (ReFocus) ilmiy jurnali bilan hamkorlikda.
Ангиогенез и регенерация костной ткани взаимосвязаны и зависят друг от друга. Предполагается, что использование гидрогелей на основе коллагена для доставки VEGF может способствовать ангиогенезу и регенерации костной ткани [4].
Для создания модели критического дефекта костей, использовано было стандартный протокол, включающий краниальные дефекты диаметром 10 мм в теменных костях. После предварительной медикации и антисептической обработки, выполнен разрез мягких тканей вдоль сагиттального шва от бугра затылочной кости кпереди. Затем созданы двусторонние симметричные дефекты в теменных костях без повреждения мозговой оболочки. В правый дефект теменной кости вводился гидрогель на основе коллагена, октакальция фосфата и VEGF (экспериментальная группа), а в левый - соответствующий носитель без плазмидной ДНК (контрольная группа).
Результаты определялись через 30 и 90 сутки с использованием двух групп методов. В течение 30 дней в экспериментальной группе, где использовался гидрогель, включающий коллаген и октакальций фосфат с VEGF, наблюдалось умеренное увеличение ангиогенеза в области исследования на 3,19% по сравнению с контрольной группой, где это увеличение составило 2,9%. Кроме того, обнаружено лишь незначительное образование новой костной ткани.
В течение 90 дней в экспериментальной группе, где использовался гидрогель с коллагеном и октакальцием фосфатом, вдобавок к VEGF, отмечено заметное увеличение ангиогенеза в области исследования на 16% по сравнению с контрольной группой, где этот показатель составил 5,3%. Ключевым наблюдением является положительная корреляция между ангиогенезом и образованием новой костной ткани.
В заключение, наша исследование продемонстрировало, что использование гидрогеля, содержащего коллаген и октакальций фосфат с VEGF, оказывает положительное влияние на ангиогенез в области исследования. Тем не менее, в этот период наблюдалось лишь незначительное образование новой костной ткани.
Более продолжительное исследование, проведенное в течение 90 дней, также подтвердило положительное воздействие гидрогеля с коллагеном и октакальцием фосфатом, вдобавок к VEGF, на ангиогенез. Ключевым выводом является обнаружение положительной корреляции между уровнем ангиогенеза и процессом образования новой костной ткани. Эти результаты могут иметь важное значение для дальнейших исследований в области регенерации костной ткани и разработки новых методов лечения.
Литература
1. Бозо И. Я. и др. Сравнительная оценка биологической активности ген-активированных остеопластических материалов из октакальциевого фосфата и плазмидных ДНК //Гены и клетки. - 2016. - Т. 11. - №. 4. - С. 34-42.
2. Фатхудинова Н. Л. и др. Перспективы использования коллагенового гидрогеля в качестве основы для отверждаемых и активированных костно-пластических материалов //Стоматология. - 2018. - Т. 97. - №. 6. - С. 78-83.
3. Apte R. S., Chen D. S., Ferrara N. VEGF in signaling and disease: beyond discovery and development //Cell. - 2019. - Т. 176. - №. 6. - С. 1248-1264.
4. Rather H. A., Jhala D., Vasita R. Dual functional approaches for osteogenesis coupled angiogenesis in bone tissue engineering //Materials Science and Engineering: C. - 2019. - Т. 103. - С. 109761.
5. Sarrigiannidis S. O. et al. A tough act to follow: Collagen hydrogel modifications to improve mechanical and growth factor loading capabilities //Materials Today Bio. - 2021. - Т. 10. - С. 100098.
25
