Эффект интрамиокардиального введения аллогенного биоматериала на уровень ангиогенеза и ремоделирования постишемического рубца у крыс

Проблемы нивелирования рубца, стимуляция ангиогенеза и кардиомиогенеза при инфаркте миокарда не теряют своей актуальности, несмотря на многообразие существующих методов. Одним из способов их коррекции предлагается интрамиокардиальная имплантация суспензии децеллюляризированного биоматериала (ДЦБМ), изготовленного из волокнистых соединительно-тканных образований аллогенного происхождения. ДЦБМ служит ингибитором фибронеогенеза в различных тканях с хроническими воспалительными процессами. В отношении острого инфаркта миокарда исследования не проводились. Цель. Оценка динамики численности bFGF-1 позитивных клеток, макрофагов CD 68, степени ангиогенеза в условиях применения ДЦБМ при формировании постинфарктного рубца в эксперименте. Материалы и методы. Экспериментальные исследования были проведены на 100 крысах-самцах породы Вистар массой 0,18–0,25 кг. Всем животным проведено лигирование коронарной артерии. В опытной группе интрамиокардиально вводили суспензию ДЦБМ (12 мг). В работе использовали гистологические, электронно-микроскопические, иммуногистохимические (CD 68, bFGF-1), морфометрические и статистические методы исследования. Забор сердец проводили через 3, 7, 14, 30, 45 суток. Результаты. Использование аллогенного биоматериала сразу после стенозирования коронарной артерии позволяет более чем в 2 раза уменьшить площадь рубцового перерождения миокарда за счет ускорения течения воспалительного ответа и наступления ранней пролиферативной фазы. В реактивной зоне после имплантации ДЦБМ значительно снижалась инфильтрация миокарда макрофагами по сравнению с контрольной группой. Использование ДЦБМ обеспечивало значительное преобладание bFGF-1⁺-клеток в начальный период воспаления (3–14 суток). В последующем (14–45 суток) экспрессия фиброкина становилась в разы меньше, что соответствовало биодеградации и резорбции биоматериала. В контрольной же группе в период острой фазы воспаления (3–14 суток) уровень bFGF-1⁺-клеток был низким, а в последующем (14–45 суток) экспрессия цитокина значительно увеличивалась, что вызывало стремительное накопление коллагеновых волокон и рубцевание. В процессе формирования постинфарктного регенерата в эксперименте ДЦБМ стимулировал ангиогенез, уровень которого превышал показатели контрольной группы в три раза. Отмечено, что биоматериал служил регулятором баланса неофибриллогенеза-фиброклазии в ткани. Заключение. Одним из направлений стратегии терапевтической коррекции при ишемических повреждениях миокарда следует указать ингибирование миграции макрофагов и подавление их провоспалительной направленности. В качестве такой альтернативы может являться аллогенный децеллюляризированный биоматериал, изготовленный из экстраклеточного матрикса, примененный в острой фазе воспаления миокарда.

1. Pislaru SV, Simari RD. Gene transfer for ischemic cardiovascular disease: is this the end of the beginning or the beginning of the end? Nat Clin Pract Cardiovasc Med. 2005; 2: 138–144.

2. Давыденко ВВ, Матюков АЛ, Цупкина НВ, Власов ТД, Гриценко ВВ, Кузнецов АЛ и др. Влияние аутотрансплантации различных клеток костного мозга на морфофункциональное состояние миокарда кролика после инфаркта. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2007; 2: 52–61.

3. Лебедева АИ. Аллогенный губчатый биоматериал – ингибитор фиброза поврежденной скелетной мышечной ткани. Российский биотерапевтический журнал. 2014; 4 (13): 37–44.

4. Лебедева АИ, Муслимов СА, Гареев ЕМ и др. Морфологические особенности макрофагов и их цитокинового профиля в регенерации скелетной мышечной ткани при пластике аллогенным губчатым биоматериалом. Цитокины и воспаление. 2015; 14 (1): 27–33.

5. Лебедева АИ, Муслимов СА, Мусина ЛА. Регенерация гладкой мышечной ткани рога матки кролика после разреза лучом лазера и применения аллогенного биоматериала. Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2013; 4 (28): 41–45.

6. Лебедева АИ, Муслимов СА, Мусина ЛА, Щербаков ДА. Регенерация скелетной мышечной ткани экспериментальных животных, индуцированная биоматериалом аллоплант. Международный журнал экспериментального образования. 2014; 3-2: 68–71.

7. Арсентьева НИ, Макарова МА, Арсентьева МЛ. Пластические процессы при ишемическом повреждении миокарда и роль локальных митогенов в его регенерации (По результатам исследований в ФГБУ «Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии» СО РАМН. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2014; 3: 116–121.

8. Михайличенко ВЮ, Самарин СА. Ангиогенез при инфаркте миокарда и его коррекция трансплантацией мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток в эксперименте. Кубанский научный медицинский вестник. 2015; 2 (151): 98–105.

9. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. М.: Профиль-2с, 2010: 358.

10. Реброва ОЮ. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера, 2002: 312.

11. Лебедева АИ. Регуляция паренхиматозно-стромальных взаимоотношений при коррекции дефектов скелетной мышцы аллогенным биоматериалом. Экспериментальная и клиническая дерматокосметология. 2014; 1: 51–56.

12. Abraham DJ, Shiwen X, Black CM, Sa S, Xu Y, Leask A. Tumor necrosis factor alpha suppresses the induction of connective tissue growth factor by transforming growth factor-beta in normal and scleroderma fibroblasts. J Biol Chem. 2000; 275 (20): 15220–15225. doi: 10.1074/jbc.275.20.15220.

13. Гомбожапова АЭ, Роговская ЮВ, Ребенкова МС, Кжышковская ЮГ, Рябов ВВ. CD 68 и Стабилин-1 позитивные макрофаги в постинфарктной регенерации миокарда. Российский кардиологический журнал. 2017; 11 (151): 56–61. http://dx.doi.org/10.15829/1560-4071-2017-11-56-61.

14. Серов ВВ, Шехтер АБ. Соединительная ткань. М.: Медицина, 1981: 312.

15. Mewhort HEM, Svystonyuk DA, Turnbull JD, Teng G, Belke DD, Guzzardi DG et al. Bioactive Extracellular Matrix Scaffold Promotes Adaptive Cardiac Remodeling and Repair. Jacc: Basic to Translational Science. 2017; 2 (4): 450–464. http://dx.doi.org/10.1016/j.jacbts.2017.05. 005.

16. Шурыгин МГ, Шурыгина ИА. Фактор роста фибробластов как стимулятор ангиогенеза при инфаркте миокарда. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2010; 30 (6): 89–92.

17. Tamura K, Nakajima H, Rakue H et al. Elevated Circulating Levels of Basic Fibroblast Growth Factor and Vascular Endothelial Growth Factor in Patients With Acute Myocardial Infarction. Jap Circ J. 1999; 63 (5): 357–361. https://doi.org/10.1253/jcj.63.357.

18. Shao ZQ, Takaji K, Katayama Y, Kunitomo R, Sakaguchi H, Lai ZF, Kawasuji M. Effects of Intramyocardial Administration of Slow-Release Basic Fibroblast Growth Factor on Angiogenesis and Ventricular Remodeling in a Rat Infarct Model. Circ J. 2006; 70: 471–477. https://doi.org/10.1253/circj.70.471.

19. Sasse Ph, Malan D, Fleischmann M, Roe W, Gustafsson E, Bostani T et al. Perlecan is critical for heart stability. Cardiovascular Research. 2008; 80: 435–444. doi: 10.1093/cvr/cvn225.

20. Пальцев МА, Аничков НМ. Патологическая анатомия. М.: Медицина, 2000; 2 (1), 512.

21. Huang C, Murphy GF, Akaishi S, Ogawa R. Keloids and hypertrophic scar s: update and future directions. Plastic and reconstructive surgery Global open. 2013; 1 (4): e25. doi: 10.1097/GOX.0b013e31829c4597.

22. Serra MB, Barroso WA, Da Silva NN, Silva SDN, Borges ACR, Abreu IC et al. From Inflammation to Current and Alternative Therapies Involved in Wound Healing. Int J Inflam. 2017: 17. doi: 10.1155/2017/3406215.

23. Muldashev ER, Muslimov SA, Musina LA, Nig ma tullin RT, Lebedeva AI Shangina OR et al. The role of macrophages in the tissues regeneration stimulated by the biomaterials. Cell Tissue Bank. 2005; 6 (2): 99–107. doi: 10.1007S10561-004-5805-2.

24. Joki Y, Ohashi K, Yuasa D, Shibata R, Ito M, Matsuo K et al. FGF21 attenuates pathological myocardial remodeling following myocardial infarction through the adiponectin-dependent mechanism. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 459: 124–130. doi: 10.1016/j.bbrc.2015.02.081.

25. Landa N, Miller L, Feinberg MS, Holbova R, Shachar M, Freeman I et al. Effect of injectable alginate implant on cardiac remodeling and function after recent and old infarcts in rat. Circulation. 2008; 117: 1388–1396.

26. Lv K, Li Q, Zhang L, Wang Y, Zhong Zh, Zhao J et al. Incorporation of small extracellular vesicles in sodium alginate hydrogel as a novel therapeutic strategy for myocardial infarction. Theranostics. 2019; 9 (24): 7403–7416. doi: 10.7150/thno.32637.

27. Plotkin M, Vaibavi SR, Rufaihah AJ, Nithya V, Wang J, Shachaf Y et al. The effect of matrix stiffness of injectable hydrogels on the preservation of cardiac function after a heart attack. Biomaterials. 2014; 35 (5): 1429–1438. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.10.058.

28. Shao ZQ, Takaji K, Katayama Y, Kunitomo R, Sakaguchi H, Lai ZF, Kawasuji M. Effects of intramyocardial administration of slow-release basic fibroblast growth factor on angiogenesis and ventricular remodeling in a rat infarct model. Circ J. 2006; 70: 471–477.