Павлов Валентин Николаевич - д.м.н., профессор, академик РАН, ректор.
Уфа
Valentin N. Pavlov - MD, Professor, RAS academician, Head of the Department of Urology.
Ufa
Лебедева Анна Ивановна - д.б.н., зав. научно-исследовательским отделом - отделом морфологии.
450075, Уфа, ул. Рихарда Зорге, д. 67/1
Тел. (903) 351-02-07
Anna I. Lebedeva - Doctor of Biological Sciences, Head of the Research Department – Department of Morphology.
67/1, Richard Sorge str., Ufa, 450075
Phone: (903) 351-02-07
Данилко Ксения Владимировна - к.б.н., заведующий лабораторией клеточных культур Института фундаментальной медицины, доцент кафедры биологии.
Уфа
Ksenia V. Danilko - PhD, Senior Researcher, Central Research Laboratory.
Ufa
Шангина Ольга Ратмировна - д.б.н., зав. научно-исследовательским отделом - отделом консервации тканей.
Уфа
Olga R. Shangina - Doc. Biol. Sc., Leading Researcher, Head of the Tissue Conservation Laboratory.
Ufa
Актуальность. Определение биосовместимых свойств биотрансплантатов является актуальной проблемой для тканевой инженерии. Продукты их деградации вызывают различные клеточные реакции, влияющие на исход заживления. Макрофаги определяют биосовместимые свойства и эффективность процесса регенерации. Задачей исследования явилось выявление особенностей клеточного состава и репертуара макрофагов, обусловленного экзогенным аллогенным и ксеногенным матриксом. Цель: выявление морфофункционального профиля макрофагов in vitro и in vivo после алло- и ксенотрансплантации. Материалы и методы. In vitro моноциты донора культивировали 7 суток на подложке из губчатого и суспензии диспергированного аллогенных биоматериалов из серии «Аллоплант®», изготовленных из кадаверной ткани человека. In vivo беспородным крысам – самцам массой 200–250 г (n = 20) подкожно вводили суспензию (10 мг) диспергированного аллогенного биоматериала (ДАБ), изготовленного из сухожилий крыс и ксеногенного биоматериала (ДКБ) из сухожилий кролика. Спустя 7 и 14 суток иссекали зону трансплантата. Проводили морфологические исследования: гистологические, иммуногистохимические (VEGF-R1, CD206, CD86, TNF-α, CD163, TGF-β, CD68, FGF-1, MMP-9, TIMP-2, HLA-DR), сканирующую электронную микроскопию. Результаты. In vitro моноциты приобретали морфологию зрелых макрофагов с фенотипом CD68+, CD206+, VEGF-R+ и CD86–, TGF-β–, CD163–, FGF-1–, MMP-9–, TIMP-2–. In vivo ДАБ лизировался с высвобождением гликозаминогликанов (ГАГ), резорбировался, замещался без признаков инкапсуляции макрофагами фенотипов: М1 (CD86+) и М2 (CD206+ и CD163+), VEGF-R+ и TNF-α+. При этом они были TGF-β– и HLA DR– негативны. После введения ДКБ наблюдались признаки инкапсуляции биоматериала, гранулематозное воспаление, ГАГ не выявлялись. Макрофаги определялись с фенотипом M2 (CD206+), TGF-β+, HLA-DR+ и TNF-α–, VEGF-R–. Заключение. Видовая специфичность биоматериалов определяет фенотип макрофагов, клеточную реакцию и исход заживления. Аллобиоматериал резорбировался и замещался структурно полноценным регенератом. Макрофаги различных фенотипов – М1 и М2 – не проявляли антигенных и фиброгенных свойств, стимулировали ангиогенез. Ксенобиоматериал вызывал хроническое воспаление и инкапсуляцию. Выявлялись только М2-макрофаги с антигенными, фиброгенными свойствами.
Background. Determining the biocompatibility of biotransplants remains a pressing issue in tissue engineering. The degradation products of these materials elicit diverse cellular responses that ultimately influence healing outcomes. Among these responses, macrophages play a central role in regulating biocompatibility and guiding the regenerative process. Objective: to characterize the cellular composition and repertoire of macrophages induced by exogenous allogeneic and xenogeneic matrices, and to determine the morphofunctional profile of macrophages in vitro and in vivo following allogeneic and xenogeneic transplantation. Materials and methods. In vitro, donor-derived monocytes were cultured for 7 days on a substrate composed of a sponge matrix and a suspension of dispersed allogeneic biomaterials from the Alloplant® series, obtained from human cadaver tissue. In vivo, male outbred rats (200–250 g; n = 20) received subcutaneous injections of a suspension (10 mg) of dispersed allogeneic biomaterial (DAB) derived from rat tendons, and dispersed xenogeneic biomaterial (DXB) derived from rabbit tendons. Transplantation sites were excised at 7 and 14 days post-implantation. Morphological evaluation included histological and immunohistochemical analyses (VEGF-R1, CD206, CD86, TNF-α, CD163, TGF-β, CD68, FGF-1, MMP-9, TIMP-2, HLA-DR), as well as scanning electron microscopy. Results. In vitro, monocytes differentiated into mature macrophages exhibiting the following phenotype: CD68+, CD206+, VEGF-R+, CD86–, TGF-β–, CD163–, FGF-1–, MMP-9–, and TIMP-2–. In vivo, DAB underwent lysis with the release of glycosaminoglycans (GAG), followed by resorption and replacement without evidence of encapsulation by macrophages of the following phenotypes: M1 (CD86+) and M2 (CD206+, CD163+), as well as VEGF-R+ and TNF-α+ expression, while remaining negative for TGF-β and HLA-DR. In contrast, DXB induced encapsulation and granulomatous inflammation, with no detectable GAG release. Macrophages in this group predominantly exhibited an M2 phenotype (CD206+), with positive expression of TGF-β and HLA-DR, and negative expression of TNF-α and VEGF-R. Conclusion. The species specificity of biomaterials determines macrophage phenotype, cellular response, and healing outcomes. Allogeneic biomaterial was effectively resorbed and replaced by structurally complete regenerative tissue. Macrophages of both M1 and M2 phenotypes did not demonstrate antigenic or fibrogenic activity and promoted angiogenesis. In contrast, xenogeneic biomaterial elicited chronic inflammation and encapsulation, characterized by the presence of M2 macrophages with antigenic and fibrogenic properties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.