Изменения микроциркуляции при стимуляции регенерации тканей скаффолдом на основе поликапролактона

Цель работы - оценка изменений микроциркуляции кожи, возникающих при подкожной имплантации скаффолда на основе поликапролактона (ПКЛ) у белых крыс. Материал и методы исследования. Эксперименты выполнены на 3 группах белых крыс: сравнения - животные, подвергнутые оперативному вмешательству в объеме, соответствующем имплантации матрицы; отрицательного контроля - животные, которым подкожно имплантировали матрицу, не обладающую биосовместимостью; и опытной - крысы, которым подкожно имплантировали ПКЛ-скаффолд. Микроциркуляцию кожи изучали методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) на 7-е, 14-е и 21-е сутки. Для верификации биосовместимости скаффолдов проводили морфологическое исследование препаратов комплекса мягких тканей и матрицы на 21-е сутки эксперимента. Результаты исследования и их обсуждение. Установлено, что у животных группы сравнения умеренное повышение перфузии кожи над областью оперативного вмешательства не сопровождается изменением активных механизмов модуляции кровотока и полностью купируется к 21-м суткам эксперимента. У животных группы отрицательного контроля перфузия кожи над областью имплантации в 2 раза превышает контрольный уровень в период с 7-х по 21-е сутки эксперимента, что сопровождается значимым увеличением амплитуд нейрогенных и миогенных колебаний микрокровотока. При морфологическом исследовании у этих животных обнаружена активная воспалительная реакция. В опытной группе изменения перфузии сопоставимы с таковыми в группе сравнения и полностью нивелируются к 21-м суткам эксперимента. Данные морфологического исследования свидетельствуют, что на 21-е сутки эксперимента ПКЛ-скаффолд равномерно заселен клетками соединительной ткани и васкуляризован. При этом реактивные изменения окружающих тканей не выявлены. Выводы. Изменения микрокровотока кожи над областью имплантации скаффолда соответствуют морфологической картине тканевых реакций, что позволяет использовать ЛДФ для динамической оценки биосовместимости скаффолдов в ходе субкутанных имплантационных тестов. Полученные данные свидетельствуют о хорошей биосовместимости скаффолда на основе ПКЛ, что определяет перспективы его использования в тканевой инженерии.

скаффолд, биосовместимость, микроциркуляция, поликапролактон, scaffold, biocompatibility, microcirculation, polycaprolactone

1. Иванов А. Н., Норкин И. А., Пучиньян Д.М. Возможности и перспективы использования скаффолд-технологий для регенерации костной ткани // Цитология. 2014. Т. 56. № 8. С. 543-548.

2. Иванов А. Н., Федонников А. С., Норкин И. А. и др. Коррекция микроциркуляторных нарушений в стратегиях менеджмента остеоартрита и остеохондропатий // Росс. мед. журн. 2015. Т. 21. № 1. С. 18-23.

3. Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: рук-во для врачей. М.: Медицина, 2005.

4. Новочадов В. В. Проблема управления клеточным заселением и ремоделированием тканеинженерных матриц для восстановления суставного хряща // Вестник Волгоград. гос. ун-та. 2013. Т. 1. № 5. С. 19-28.

5. Dhollander A. A., Liekens K., Almqvist K. F. et al. A pilot study of the use of an osteochondral scaffold plug for cartilage repair in the knee and how to deal with early clinical failures // Arthroscopy. 2012. № 28. P. 225-233.

6. Dorj B., Won J. E., Kim J. H. et al. Robocasting nanocomposite scaffolds of poly (caprolactone) hydroxyapatite incorporating modified carbon nanotubes for hard tissue reconstruction // J. Biomed. Mater. Res. A. 2013. Vol. 101. № 6. P. 1670-1681.

7. Grigolo B., Roseti L., Fiorini M. et al. Transplantation of chondrocytes seeded on hyaluronan derivative (Hyaff (R)-11) into cartilage defects in rabbits // Biomaterials. 2001. Vol. 22. P. 2417-2424.

8. Kandel R. A., Grynpas M., Pilliar R. et al. Repair of osteochondral defects with biphasic cartilage-calcium polyphosphate constructs in a sheep model // Biomaterials. 2006. Vol. 27. P. 4120-4131.

9. Lotfi M., Ghasemi N., Rahimi S. et al. A comprehensive literature review // Dental Research, Dental Clinics, Dental Prospects. 2013. Vol. 7. № 3. P. 119-130.

10. Nejadnik H., Hui J. H., Feng Choong E. P. et al. Autologus bone marrow-derived mesenchymal stem cells versus autologus chondrocyte implantation: an observation cohort study // Am. J. Sports Med. 2010. Vol. 38. P. 1110-1116.

11. Niederauer G. G., Slivka M. A., Leatherbury N. C. et al. Evaluation of multiphase implants for repair of focal osteochondral defects in goats // Biomaterials. 2000. Vol. 21. P. 2561-2574.

12. Schagemann J. C., Chung H. W., Mrosek E. H. et al. Poly-epsilon-caprolactone/gel hybrid scaffolds for cartilage tissue engineering // Biomed. Mater. Res. A. 2010. Vol. 93. № 2. P. 454-463.

13. Yamashita A., Liu S., Woltjen K. et al. Cartilage tissue engineering identifies abnormal human induced pluripotent stem cells // 3 Scientific Reports 2013, Article ID. 1978; http://www.nature.com/srep/2013/130613/srep01978/full/srep01978.html. doi: 10.1111/acel.12182