Функциональная эффективность клеточно-инженерной конструкции печени на основе тканеспецифического матрикса (экспериментальная модель хронической печеночной недостаточности)

Цель. Исследовать на экспериментальной модели хронической печеночной недостаточности (ХПН) функциональную эффективность клеточно-инженерной конструкции (КИК) печени на основе тканеспецифического матрикса из фрагментов  децеллюляризованной печени крысы, аллогенных клеток печени и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (ММСК КМ).

Материалы и методы. При создании КИК печени источниками печени для децеллюляризации и клеток печени были крысы-самцы породы Вистар, ММСК КМ выделяли из костного мозга крыс. Функциональную эффективность КИК исследовали на  экспериментальной модели ХПН, получаемой затравкой крыс раствором CCl4. На разных сроках после имплантации результаты оценивали по биохимическим показателям  цитолиза, гистохимическими методами анализировали морфологические изменения в  печени в контрольной (введение в паренхиму печени физиологического раствора) и экспериментальной (введение в паренхиму печени КИК печени) группах.

Результаты. Показано, что имплантация предложенной КИК обеспечивает более быструю нормализацию биохимических показателей крови и структурных нарушений  поврежденной печени крыс (к 30 суткам после введения КИК вместо 180 суток в контроле) и снижение летальности животных с 50 до 0%, что обусловлено более ранней  активацией процессов пролиферации жизнеспособных клеток печени и более быстрым формированием новых кровеносных сосудов. Наблюдаемые эффекты можно объяснить либо стимулированием внутреннего регенеративного потенциала  поврежденной печени при имплантации КИК, либо длительным функционированием  пересаженных клеток в составе КИК на основе децеллюляризованного матрикса печени.

Заключение. Полученные результаты доказывают наличие функциональной активности КИК печени, имплантируемой в паренхиму печени лабораторным животным с моделью ХПН.  

1. Salim MS, Issa AM, Farrag ARH, Gabr H. Decellularized liver bioscaffold: a histological and immunohistochemical comparison between normal, fibrotic and hepatocellular carcinoma. Clin Exp Hepatol. 2019; 5 (1): 35–47. doi: 10.5114/ceh.2019.83155.

2. Acun A, Oganesyan R, Uygun BE. Liver bioengineering: promise, pitfalls, and hurdles to overcome. Curr Transplant Rep. 2019; 6 (2): 119–126. doi: 10.1007/s40472-019-00236-3.

3. Mazza G, Al-Akkad W, Rombouts K, Pinzani M. Liver tissue engineering: from implantable tissue to whole organ engineering. Hepatol Commun. 2017; 2 (2): 131–141. doi: 10.1002/hep4.1136.

4. Elchaninov A, Fatkhudinov T, Usman N, Arutyunyan I, Makarov A, Lokhonina A et al. Multipotent stromal cells stimulate liver regeneration by influencing the macrophage polarization in rat. World J Hepatol. 2018; 10 (2): 287–296. doi: 10.4254/wjh.v10.i2.287.

5. Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2011; 32 (12): 3233–3243. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.01.057.

6. Uygun BE, Yarmush ML, Uygun K.Application of wholeorgan tissue engineering in hepatology. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2012; 9 (12): 738–744. doi: 10.1038/nrgastro.2012.140.

7. Rossi EA, Quintanilha LF, Nonaka CKV, Souza BSF. Advances in hepatic tissue bioengineering with decellularized liver bioscaffold. Stem Cells Int. 2019; 2019: 2693189. doi: 10.1155/2019/2693189.

8. Ferng AS, Connell AM, Marsh KM, Qu N, Medina AO, Bajaj N et al. Acellular porcine heart matrices: whole organ decellularization with 3D-bioscaffold & vascular preservation. J Clin Transl Res. 2017; 3 (2): 260–270.

9. Figliuzzi M, Bonandrini B, Remuzzi A. Decellularized kidney matrix as functional material for whole organ tissue engineering. J Appl Biomater Funct Mater. 2017; 15 (4): e326–e333. doi: 10.5301/jabfm.5000393.

10. Kuna VK, Kvarnström N, Elebring E, Holgersson SS. Isolation and decellularization of a whole porcine pancreas. J Vis Exp. 2018; (140): 58302. doi: 10.3791/58302. PMID: 30371658.

11. Daryabari SS, Kajbafzadeh AM, Fendereski K, Ghorbani F, Dehnavi M, Rostami M et al. Development of an efficient perfusion-based protocol for whole-organ decellularization of the ovine uterus as a human-sized model and in vivo application of the bioscaffolds. J Assist Reprod Genet. 2019; 36 (6): 1211–1223. doi: 10.1007/s10815-019-01463-4.

12. Готье СВ, Севастьянов ВИ, Шагидулин МЮ, Немец ЕА, Басок ЮБ. Тканеспецифический матрикс для тканевой инженерии паренхиматозного органа и способ его получения. Патент на изобретение RU 2693432 C2, 02.07.2019.

13. Шумаков ВИ, Онищенко НА. Биологические резервы клеток костного мозга и коррекция органных дисфункций: [монография]. М.: Лавр, 2009. 307.

14. Готье СВ, Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Крашенинников МЕ, Никольская АО, Башкина ЛВ, Севастьянов ВИ. Способ лечения печеночной недостаточности. Патент на изобретение RU 2586952 C1, 10.06.2016.

15. Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Крашенинников МЕ, Ильинский ИМ, Можейко НП, Шмерко НП и др. Выживание клеток печени, иммобилизированных на 3D-матриксах при моделировании печеночной недостаточности. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2011; 13 (3): 59–66. doi: 10.15825/1995-1191-2011-3-59-66.

16. Никольская АО, Гоникова ЗЗ, Кирсанова ЛА, Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Севастьянов ВИ. Способ моделирования тяжелого спонтанно необратимого повреждения печени. Патент на изобретение RU 2633296 C, 11.10.2017.

17. Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Крашенинников МЕ, Никольская АО, Волкова ЕА, Ильинский ИМ и др. Влияние соотношения клеток печени и костного мозга в имплантируемых клеточно-инженерных конструкциях на эффективность восстановительных процессов в печени при хронической печеночной недостаточности. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2019; 21 (1): 122–134. doi: 10.15825/1995-1191-2019-1-122-134.

18. Автандилов ГГ. Медицинская морфометрия. Руководство. М.: Медицина, 1990. 384.

19. Ishak K, Baptista A, Bianchi L, Callea F, Grootes J et al. Гистологическая оценка стадии и степени хронического гепатита. Клиническая гепатология. 2010; 2: 8–11.