Особенности ремоделирования заплат из полиуретана и ксеноперикарда на примере крупной животной модели

Цель: провести сравнительную оценку особенностей ремоделирования заплат из полиуретана (ПУ) и бычьего перикарда (БП), имплантированных на 6 месяцев в сонную артерию овцы. Материалы и методы. Синтетические матриксы изготавливали из 12% раствора ПУ в хлороформе методом электроспиннинга на установке Nanon-01A (MECC, Япония). Для сравнения использовали биологические матриксы из БП коммерческого производства (Кем-Периплас Нео, ЗАО «Неокор», Россия). Матриксы имплантировали в виде сосудистых заплат в сонные артерии овцам (n = 3). Срок имплантации составил 6 месяцев. Проходимость артерий с имплантированными сосудистыми протезами оценивали методом ультразвукового исследования. После эксплантации образцы матриксов изучали с помощью гистологического исследования, сканирующей электронной микроскопии и конфокальной микроскопии с предварительной окраской специфическими флюоресцентно меченными антителами. Статистическую обработку данных проводили в программе GraphPad Prism 8. Результаты. Через 6 месяцев имплантации матриксов из ПУ и БП в стенку сонной артерии овец выявлена полная проходимость сосудов без аневризматических расширений, значимых стенозов и гематом. ПУ-матрикс отличился менее выраженной соединительно-тканной капсулой и отсутствием гиперплазии неоинтимы, толщина ремоделированной ПУ-стенки составила 731,2 (711,5; 751,3) мкм. Одновременно выявлена гиперплазия неоинтимы БП, толщина которой составила 627 (538; 817) мкм, а толщина ремоделированной стенки – 1723 (1693; 1772) мкм. Эндотелизация и структурная сохранность ПУ-матрикса были выше в сравнении с БП. Заключение. ПУ-матрикс – новый эффективный материал для сосудистой реконструкции, доказавший способность к гармоничному ремоделированию, биоинертности и структурную сохранность в условиях кровотока в исследовании in vivo на овцах. За счет высоких эластических свойств и долговечности ПУ интересен как монокомпонент, так и в составе композитного материала, пригодного для создания изделий для нужд сердечно-сосудистой хирургии.

1. Virani SS, Alonso A, Benjamin EJ, Bittencourt MS, Callaway CW, Carson AP et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2020 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2020; 141 (9): e139– e596. doi: 10.1161/CIR.0000000000000757.

2. Feigin VL, Brainin M, Norrving B, Martins S, Sacco RL, Hacke W et al. World Stroke Organization (WSO): Global Stroke Fact Sheet 2022. Int J Stroke. 2022; 17 (1): 18–29. doi: 10.1177/17474930211065917.

3. Pashneh-Tala S., MacNeil S., Claeyssens F. The TissueEngineered Vascular Graft-Past, Present, and Future. Tissue Eng Part B Rev. 2016; 22 (1): 68–100. doi: 10.1089/ten.teb.2015.0100.

4. Benjamin EJ, Muntner P, Alonso A, Bittencourt MS, Callaway CW, Carson AP et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2019; 139 (10): 56–528. doi: 10.1161/CIR.0000000000000659.

5. Roth GA, Mensah GA, Johnson CO, Addolorato G, Ammirati E, Baddour LM et al. Global Burden of Cardiovascular Diseases and Risk Factors, 1990–2019: Update From the GBD 2019 Study. J Am Coll Cardiol. 2020; 76 (25): 2982–3021. doi: 10.1016/j.jacc.2020.11.010.

6. Яриков АВ, Балябин АВ, Яшин КС, Мухин АС. Хирургические методы лечения стеноза сонных артерий (обзор). Современные технологии в медицине. 2015; 7 (4): 189–200. doi: 10.17691/stm2015.7.4.25.

7. Muto A, Nishibe T, Dardik H, Dardik A. Patches for carotid artery endarterectomy: current materials and prospects. J Vasc Surg. 2009; 50 (1): 206–213. doi: 10.1016/j.jvs.2009.01.062.

8. Чернявский АМ, Ларионов ПМ, Столяров МС, Стародубцев ВБ. Структурная трансформация ксеноперикарда после имплантации в сонную артерию (проспективное исследование). Патология кровообращения и кардиохирургия. 2007; 4: 37–40.

9. Кудрявцева ЮА. Биологические протезы клапана сердца. От идеи до клинического применения. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015; (4): 6–16. doi: 10.17802/2306-1278-2015-4-6-16.

10. Резвова МА, Овчаренко ЕА, Глушкова ТВ, Кудрявцева ЮA, Барбараш ЛС. Оценка резистентности к кальцификации ксеноперикарда, обработанного полигидроксисоединениями. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021; 23 (1): 75–83. doi: 10.15825/1995-1191-2021-1-75-83.

11. Weber SS, Annenberg AJ, Wright CB, Braverman TS, Mesh CL. Early pseudoaneurysm degeneration in biologic extracellular matrix patch for carotid repair. J Vasc Surg. 2014; 59 (4): 1116–1118. doi: 10.1016/j.jvs.2013.05.012.

12. Фокин АА, Куватов АВ. Отдаленные результаты реконструкций сонных артерий с использованием заплаты. Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2013; 6 (2): 239–243.

13. Ren S, Li X, Wen J, Zhang W, Liu P. Systematic review of randomized controlled trials of different types of patch materials during carotid endarterectomy. PLoS One. 2013; 8 (1): e55050. doi: 10.1371/journal.pone.0055050.

14. Alawy M, Tawfick W, ElKassaby M, Shalaby A, Zaki M, Hynes N, Sultan S. Late Dacron Patch Inflammatory Reaction after Carotid Endarterectomy. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2017; 54 (4): 423–429. doi: 10.1016/j.ejvs.2017.06.015.

15. Xu JH, Altaf N, Tosenovsky P, Mwipatayi BP. Management challenges of late presentation Dacron patch infection after carotid endarterectomy. BMJ Case Rep. 2017; 2017: bcr2017221541. doi: 10.1136/bcr-2017-221541.

16. Rerkasem K, Rothwell PM. Systematic review of randomized controlled trials of patch angioplasty versus primary closure and different types of patch materials during carotid endarterectomy. Asian J Surg. 2011; 34 (1): 32–40. doi: 10.1016/S1015-9584(11)60016-X.

17. Kucinska-Lipka J, Gubanska I, Janik H, Sienkiewicz M. Fabrication of polyurethane and polyurethane based composite fibres by the electrospinning technique for soft tissue engineering of cardiovascular system. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015; 46: 166–176. doi: 10.1016/j.msec.2014.10.027.

18. LaPorte RJ. Hydrophilic polymer coatings for medical devices. Routledge. 2017; 11–16. doi: 10.1201/9780203751381.

19. Kheradvar A, Groves EM, Dasi LP, Alavi SH, Tranquillo R, Grande-Allen KJ et al. Emerging trends in heart valve engineering: Part I. Solutions for future. Ann Biomed Eng. 2015; 43 (4): 833–843. doi: 10.1007/s10439-014-1209-z.

20. Bergmeister H, Grasl C, Walter I, Plasenzotti R, Stoiber M, Schreiber C et al. Electrospun small-diameter polyurethane vascular grafts: ingrowth and differentiation of vascular-specific host cells. Artif Organs. 2012; 36 (1): 54–61. doi: 10.1111/j.1525-1594.2011.01297.x.

21. Grasl C, Bergmeister H, Stoiber M, Schima H, Weigel G. Electrospun polyurethane vascular grafts: in vitro mechanical behavior and endothelial adhesion molecule expression. J Biomed Mater Res A. 2010; 93 (2): 716–723. doi: 10.1002/jbm.a.32584.

22. Bergmeister H, Schreiber C, Grasl C, Walter I, Plasenzotti R, Stoiber M et al. Healing characteristics of electrospun polyurethane grafts with various porosities. Acta Biomater. 2013; 9 (4): 6032–6040. doi: 10.1016/j.actbio.2012.12.009.

23. Schleimer K, Jalaie H, Afify M, Woitok A, Barbati ME, Hoeft K et al. Sheep models for evaluation of novel patch and prosthesis material in vascular surgery: tips and tricks to avoid possible pitfalls. Acta Vet Scand. 2018; 60 (1): 42. doi: 10.1186/s13028-018-0397-1.

24. Antonova LV, Mironov AV, Yuzhalin AE, Krivkina EO, Shabaev AR, Rezvova MA et al. A Brief Report on an Implantation of Small-Caliber Biodegradable Vascular Grafts in a Carotid Artery of the Sheep. Pharmaceuticals (Basel). 2020 May 21; 13 (5): 101. doi: 10.3390/ph13050101.

25. Antonova L, Kutikhin A, Sevostianova V, Lobov A, Repkin E, Krivkina E et al. Controlled and Synchronised Vascular Regeneration upon the Implantation of Iloprost- and Cationic Amphiphilic Drugs-Conjugated Tissue-Engineered Vascular Grafts into the Ovine Carotid Artery: A Proteomics-Empowered Study. Polymers (Basel). 2022 Nov 26; 14 (23): 5149. doi: 10.3390/polym14235149.

26. Antonova L, Kutikhin A, Sevostianova V, Velikanova E, Matveeva V, Glushkova T et al. bFGF and SDF-1α Improve In Vivo Performance of VEGF-Incorporating SmallDiameter Vascular Grafts. Pharmaceuticals (Basel). 2021 Mar 28; 14 (4): 302. doi: 10.3390/ph14040302.

27. Terakawa K, Yamauchi H, Lee Y, Ono M. A Novel Knitted Polytetrafluoroethylene Patch for Cardiovascular Surgery. Int Heart J. 2022; 63 (1): 122–130. doi: 10.1536/ihj.21-564.

28. Liesker DJ, Gareb B, Looman RS, Donners SJA, de Borst GJ, Zeebregts CJ, Saleem BR. Patch angioplasty during carotid endarterectomy using different materials has similar clinical outcomes. J Vasc Surg. 2023; 77 (2): 559–566.e1. doi: 10.1016/j.jvs.2022.09.027.

29. Aguiari P, Fiorese M, Iop L, Gerosa G, Bagno A. Mechanical testing of pericardium for manufacturing prosthetic heart valves. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2016; 22 (1): 72–84. doi: 10.1093/icvts/ivv282.

30. Fadeeva IS, Sorkomov MN, Zvyagina AI, Britikov DV, Sachkov AS, Evstratova YaV et al. Study of Biointegration and Elastic-Strength Properties of a New Xenopericardium-Based Biomaterial for Reconstructive Cardiovascular Surgery. Bull Exp Biol Med. 2019; 167 (4): 496–499. doi: 10.1007/s10517-019-04558-1.

31. Lejay A, Bratu B, Kuntz S, Neumann N, Heim F, Chakfé N. Calcification of Synthetic Vascular Grafts: A Systematic Review. EJVES Vasc Forum. 2023; 29 (60): 1–7. doi: 10.1016/j.ejvsvf.2023.05.013.

32. Collins MJ, Li X, Lv W, Yang C, Protack CD, Muto A et al. Therapeutic strategies to combat neointimal hyperplasia in vascular grafts. Expert Rev Cardiovasc Ther. 2012; 10 (5): 635–647. doi: 10.1586/erc.12.33.

33. Сенокосова ЕА, Прокудина ЕС, Матвеева ВГ, Великанова ЕА, Глушкова ТВ, Кошелев ВА и др. Тканеинженерный матрикс на основе полиуретана: исследование in vitro. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2023; 12 (4S): 120–130. doi: 10.17802/2306-1278-2023-12-4S-120-130.