РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ДЕФЕКТА ГИАЛИНОВОГО ХРЯЩА КРЫСЫ КЛЕТОЧНО-ИНЖЕНЕРНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Михаил Сергеевич Божокин, Cветлана Анатольевна Божкова, Георгий Иванович Нетылько, Дмитрий Георгиевич Наконечный, Миральда Ивановна Блинова, Юлия Александровна Нащекина, Mikhail Bozhokin, Svetlana Bozhkova,, Georgy Netyl’ko, Dmitry Nakonechnyj, Miral’da Blinova, Yulia Nashchekina

Аннотация


Лечение и восстановление поврежденного слоя гиалинового хряща на сегодняшний день является важной и актуальной задачей, которая, несмотря на большое количество применяемых в клинической практике методик, до сих пор не решена в полном объеме.  Однo из перспективных направлений в решении данной проблемы состоит в трансплантации клеточно-инженерной конструкции (КИК) из культуру клеток и биодеградируемого каркаса (мембраны). В экспериментальной работе на крысах была использована мембрана на основе полилактида и культуры мезенхимальных мультипотентных стволовых клеток (ММСК), а модель повреждения гиалинового слоя коленного сустава создавалась с помощью стоматологического бора.  Клеточную культуру предварительно модифицировали с помощью белкового фактора роста TGF-β3 для увеличения синтеза белков  внеклеточного матрикса (ВКМ) , в результате чего экспрессия генов Acan и col2a1, ответственных за синтез ВКМ, увеличилась в 4 раза по сравнению с контрольным образцом. При анализе области повреждения на длительных сроках наблюдения (до 90 суток) с помощью методики сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)  удалось выявить уменьшение диаметра повреждения при трансплантации КИК, в то время как без контрольной группе, без применения КИК диаметр повреждения увеличивался более чем в 2,5 раза. Таким образом, использование клеточно-инженерных конструкций является перспективным методом для восстановления поврежденного слоя гиалинового хряща, однако, требуется проведение дополнительных исследований направленных на увеличение эффективности модификации клеточной культуры, разработки методов совмещения ее с биодеградируемым каркасом, а также выбора способа фиксации КИК в области повреждения.

 


Ключевые слова


гиалиновый хрящ; дефект; клеточно-инженерная конструкция; восстановление; ММСК

Полный текст:

PDF

Литература


Божкова С. А., Буянов А. Л., Кочиш А. Ю., Румакин В. П., Хрипунов А. К., Нетылько Г. И., Смыслов Р. Ю., Афанасьев А. В., Панарин Е. Ф. Перифокальные тканевые реакции на имплантацию образцов гидрогелевого материала на основе полиакриламида с добавлением целлюлозы (экспериментальное исследование) // Морфология. 2016.

T. 149, № 2. C. 47–53.

Божокин М. С., Божкова С. А., Нетылько Г. И. Возможности современных клеточных технологий для восстановления поврежденного суставного хряща (аналитический обзор литературы) // травматология и ортопедия России. 2016. № 3. с. 122–134.

doi: 10.21823/2311-2905-2016-22-3-122-134

Божокин М. С., Божкова С. А., Нетылько Г. И., Румакин В. П., Наконечный Г. И., Чепурненко М. Н. Морфофункциональная характеристика хондрорегенераторного процесса в экспериментальном локальном дефекте поверхности суставного хряща // Международный журнал прикладных и фундаментальных

исследований. 2017. № 8–2. с. 302–306.

Волова Л. Т., Котельников Г. П., Тертерян М. А. Эффективность совместного применения клеточных и тканевых биотехнологий для восстановления суставной гиалиновой ткани // Вестник неотложной

и восстановительной медицины. 2012. т. 13. с. 44–47.

Григорян А. С., Деев Р. В., Кругляков П. В., Билибина А. А., Соколова И. Б., Павличенко Н. Н., Полынцев Д. Г. Применение трансплантатов, содержащих мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, для восстановления поврежденных суставных поверхностей в эксперименте // Гены и клетки. 2010. № 5(2). с. 44–55.

Новочадов В. В. Проблема управления клеточным заселением и ремоделированием тканеинженерных матриц для восстановления суставного хряща (обзор литературы) // вестник волгоградского гос. ун-та. естественные науки. 2013. № 1(5). с. 19–28.

Севастьянов В. И., Басок Ю. Б., Григорьев А. М., Кирсанова Л. А., Василец В. Н. Применение технологии тканевой инженерии для формирования хрящевой ткани человека в проточном биореакторе

// вестник трансплантологии и искусственных органов. 2017. т. 19, № 3. с. 81–92.

Bekkers J. E., Tsuchida A. I., van Rijien M. H., Vonk L. A., Dhert W. J., Creemers L. B., Saris D. B. Single-stage cell-based cartilage regeneration using a combination of chondrons and mesenchymal stromal cells: comparison with microfracture // am. J. Sports Med. 2013. Vol. 41, no. 9. P. 2158–2166. doi: 10.1177/0363546513494181

Gonzalez‑Fernandez T., Tierney E., Cunniffe G., Kelly D. J. Gene Delivery of TGF-β3 and BMP2 in an MSC–Laden alginate hydrogel for articular Cartilage and Endochondral Bone Tissue Engineering // Tissue Eng. Part a. 2016. Vol. 22. P. 776–787. doi: 10.1089/ten.TEa.2015.0576

Dahlin R. L., Ni M., Meretoja V. V., Kasper F. K., Mikos A. G. TGF-β3-induced chondrogenesis in cocultures of chondrocytes and mesenchymal stem cells on biodegradable scaffolds // Biomaterials. 2014. Vol. 35. P. 123–132. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.09.086

Dai L., He Z., Zhang X., Hu X., Yuan L., Qiang M., Zhu J., Shao Z., Zhou C., Ao Y. One-step repair for cartilage defects in a rabbit model: a technique

combining the perforated decalcified cortical-cancellous bone matrix scaffold with microfracture // am. J. Sports Med. 2014. Vol. 42, no. 3. P. 583–591. doi: 10.1177/0363546513518415

References in English

Bozhkova S. A., Buyanov A. L., Kochish A. Yu., Rumakin V. P., Hripunov A. K., Netyl'ko G. I., Smyslov R. Yu., Afanas'ev A. V., Panarin E. F. Perifokal’nye tkanevye reaktsii na implantatsiyu obraztsov gidrogelevogo materiala na osnove poliakrilamida s dobavleniem tsellyulozy (eksperimental’noe issledovanie) [Perifocal tissue reactions to implantation of the samples of hydrogel material based on polyacrylamide with the addition of the cellulose (an experimental study)]. Morfologiya

[Morphology]. 2016. Vol. 149, no. 2. P. 47–53.

Bozhokin M. S., Bozhkova S. A., Netyl’ko G. I. Vozmozhnosti sovremennykh kletochnykh tekhnologii dlya vosstanovleniya povrezhdennogo sustavnogo khryashcha (analiticheskii obzor literatury) [Possibilities of current cellular technologies for articular cartilage repair (analytical review)]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2016. No. 3. P. 122–134.

doi: 10.21823/2311-2905-2016-22-3-122-134

Bozhokin M. S., Bozhkova S. A., Netyl’ko G. I., Rumakin V. P., Nakonechnyj G. I., Chepurnenko M. N. Morfofunktsional’naya kharakteristika khondroregeneratornogo protsessa v eksperimental’nom lokal’nom defekte poverkhnosti sustavnogo khryashcha [Morfofunctional characteristic of hondroregenerating process for articular cartilage injuries]. Mezhd. zhurn. prikl. i fund. issled. [Int. J. appl. and Fund. Res.]. 2017. No. 8–2. P. 302–306.

Grigoryan A. S., Deev R. V., Kruglyakov P. V., Bilibina A. A., Sokolova I. B., Pavlichenko N. N., Polyncev D. G. Primenenie transplantatov, soderzhashchikh mul’tipotentnye mezenkhimal’nye stromal’nye kletki,

dlya vosstanovleniya povrezhdennykh sustavnykh poverkhnostei v eksperimente [The use of grafts containing multipotent mesenchymal stromal cells to repair damaged joint surfaces in an experiment]. Geny i kletki [Genes and Cells]. 2010. Vol. 5, no. 2. P. 44–55.

Novochadov V. V. Problema upravleniya kletochnym zaseleniem i remodelirovaniem tkaneinzhenernykh matrits dlya vosstanovleniya sustavnogo khryashcha (obzor literatury) [The control of the cell settlement and scaffold remodeling in cartilage tissue engineering: a review]. Vestnik Volgograd. gos. univ. Estest. nauki [Bull. Volgograd St. Univ. Nat. Sci.]. 2013. Vol. 1, no. 5. P. 19–28.

Sevast’yanov V. I., Basok Yu. B., Grigor’ev A. M., Kirsanova L. A., Vasilec V. N. Primenenie tekhnologii tkanevoi inzhenerii dlya formirovaniya khryashchevoi tkani cheloveka v protochnom bioreaktore [application of tissue engineering technology for the formation of human cartilage in a flow bioreactor]. Vestnik transpl. i iskusstvennykh organov [Bull. Transplantology and artificial Organs]. 2017. Vol. 19, no. 3. P. 81–92.

Volova L. T., Kotel’nikov G. P., Terteryan M. A. Effektivnost’ sovmestnogo primeneniya kletochnykh i tkanevykh biotekhnologii dlya vosstanovleniya sustavnoi gialinovoi tkani [Efficiency of combined application of cell and tissue biotechnologies for regenerating hyaline cartilage tissue]. Vestnik neotlozhnoi i vosstanovitel’noi meditsiny [Bull. Emergency and rehabilitation Medicine]. 2012. Vol. 13. P. 44–47.

Bekkers J. E., Tsuchida A. I., van Rijien M. H., Vonk L. A., Dhert W. J., Creemers L. B., Saris D. B. Single-stage cell-based cartilage regeneration using a combination of chondrons and mesenchymal stromal cells: comparison with microfracture. Am. J.Sports Med. 2013. Vol. 41, no. 9. P. 2158–2166. doi: 10.1177/0363546513494181

Gonzalez‑Fernandez T., Tierney E., Cunniffe G., Kelly D. J. Gene Delivery of TGF-β3 and BMP2 in an MSC–Laden alginate hydrogel for articular Cartilage and Endochondral Bone Tissue Engineering. Tissue Eng. Part A. 2016. Vol. 22, no. 9–10. P. 776–787. doi: 10.1089/ten.TEa.2015.0576

Dahlin R. L., Ni M., Meretoja V. V., Kasper F. K., Mikos A. G. TGF-β3-induced chondrogenesis in cocultures of chondrocytes and mesenchymal stem cells on biodegradable scaffolds. Biomaterials. 2014. Vol. 35. P. 123–132. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.09.086

Dai L., He Z., Zhang X., Hu X., Yuan L., Qiang M., Zhu J., Shao Z., Zhou C., Ao Y. One-step repair for cartilage defects in a rabbit model: a technique combining the perforated decalcified cortical-cancellous bone matrix scaffold with microfracture. Am. J. Sports Med. 2014. Vol. 42, no. 3. P. 583–591. doi: 10.1177/0363546513518415




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/them815

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© Труды КарНЦ РАН, 2014-2018