Механизмы ангиогенеза при трансплантации тканеинженерных конструкций

В области регенеративной медицины при создании биоинженерных конструкций имеется ряд проблем, нуждающихся в дальнейшем изучении. Одной из актуальных задач, требующих решения, является тот факт, что тканеинженерные конструкции, как правило, имеют большие размеры, что значительно ограничивает возможность диффузии в них питательных веществ и кислорода. Таким образом, ключевая задача фундаментальной медицины заключается в поиске технологии восстановления перфузии создаваемых конструкций. В статье представлен современный обзор механизмов ангиогенеза и возможных путей его стимуляции при трансплантации тканеинженерных конструкций.

тканевая инженерия, ангиогенез, ростовые факторы, трехмерные матриксы, мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки

1. Васильев АВ, Батин М. «Дорожная карта» регенеративной медицины. Гены и клетки. 2010; 5 (2): 89–90. Vasil’ev AV, Batin M. «Dorozhnaja karta» regenerativnoj mediciny. Geny i kletki. 2010; 5 (2): 89–90. [In Russ]

2. Целуйко СС, Кушнарев ВА. Регенеративная биомедицина: достижения и перспективы. Амурский медицинский журнал. 2016; 1: 7–15. Celujko SS, Kushnarev VA. Regenerativnaja biomedicina: dostizhenija i perspektivy. Amurskij medicinskij zhurnal. 2016; 1: 7–15. [In Russ]

3. Khademhosseini A, Vacanti JP, Langer R. Progress in tissue engineering. Scientifi c American. 2009; 300 (5): 64–71. doi: 10.1038/scientifi camerican0509-64

4. Rouwkema J, Rivron NC, van Blitterswijk CA. Vascularization in tissue engineering. Trendsinbiotechnology. 2008; 26 (8): 434–441. doi: 10.1016/j.tibtech.2008.04.009

5. Искакова СС, Жармаханова ГМ, Дворацка М. Характеристика проангиогенных факторов и их патогенетическая роль. Наука и здравоохранение. 2014; 4: 17–27. Iskakova SS, Zharmahanova GM, Dvoracka M. Harakteristika proangiogennyh faktorov i ih patogeneticheskaja rol’. Nauka i zdravoohranenie. 2014; 4: 17–27.

6. Куртукова МО, Бугаева ИО, Иванов АН. Факторы, регулирующие ангиогенез. Современные проблемы науки и образования. 2015; 5: 246. Kurtukova MO, Bugaeva IO, Ivanov AN. Faktory, regulirujushhie angiogenez. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2015; 5: 246. [In Russ]

7. Калинин РЕ, Мнихович МВ, Сучков ИА. Ангиогенез: морфогенетические механизмы, роль межклеточных взаимодействий. Biomedical and biosocial anthropology. 2013; 20: 226–236. Kalinin RE, Mnihovich MV, Suchkov IA. Angiogenez: morfogeneticheskie mehanizmy, rol’ mezhkletochnyh vzaimodejstvij. Biomedical and biosocial anthropology. 2013; 20: 226–236. [In Russ]

8. Jain RK, Au P, Tam J, Duda DG, Fukumura D. Engineering vascularized tissue. Nature biotechnology. 2005; 23 (7): 821–823. doi: 10.1038/nbt0705-821

9. Rouwkema J, Khademhosseini A. Vascularization and angiogenesis in tissue engineering: beyond creating static networks. Trends in biotechnology. 2016; 34 (9): 733–745. doi: 10.1016/j.tibtech.2016.03.002

10. Levenberg S, Rouwkema J, Macdonald M, Garfein ES, Kohane DS, Darland D et al. Engineering vascularized skeletal muscle tissue. Nature biotechnology. 2005; 23 (7): 879–884. doi: 10.1038/nbt1109

11. Shamloo A, Heilshorn SC. Matrix density mediates polarization and lumen formation of endothelial sprouts in VEGF gradients. Lab on a Chip. 2010; 10 (22): 3061– 3068. doi: 10.1039/C005069E

12. Bertassoni LE., Cecconi M, Manoharan V, Nikkhah M, Hjortnaes J, Cristino A et al. Hydrogel bioprintedmicrochannel networks for vascularization of tissue engineering constructs. Lab on a Chip. 2014; 14 (13): 2202– 2211. doi: 10.1039/C4LC00030G

13. Totonelli G, Maghsoudlou P, Garriboli M, Riegler J, Orlando G, Burns AJ et al. A rat decellularized small bowel scaffold that preserves villus-crypt architecture for intestinal regeneration. Biomaterials. 2012; 33 (12): 3401–3410. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.01.012

14. Великанова ЕА, Головкин АС, Мухамадияров РА. Влияние сосудисто-эндотелиального ростового фактора в свободной и липосомальной формах на ангиогенез в условиях экспериментального инфаркта миокарда. Фундаментальные исследования. 2014; 10: 482–486. Velikanova EA, Golovkin AS, Muhamadijarov RA. Vlijanie sosudisto-jendotelial’nogo rostovogo faktora v svobodnoj i liposomal’noj formah na angiogenez v uslovijah jeksperimental’nogo infarkta miokarda. Fundamental’nye issledovanija. 2014; 10: 482–486. [In Russ]

15. Jabbarzadeh E, Deng M, Lv Q, Jiang T, Khan YM, Nair LS et al. VEGF-incorporated biomimetic poly (lactide-co-glycolide) sintered microsphere scaffolds for bone tissue engineering. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 2012; 100 (8): 2187–2196. doi: 10.1002/jbm.b.32787

16. Nillesen ST, Geutjes PJ, Wismans R, Schalkwijk J, Daamen WF, van Kuppevelt TH. Increased angiogenesis and blood vessel maturation in acellular collagen–heparin scaffolds containing both FGF2 and VEGF. Biomaterials. 2007; 28 (6): 1123–1131. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.10.029

17. Калинина НИ, Сысоева ВЮ, Рубина КА, Парфенова ЕВ, Ткачук ВА. Мезенхимальные стволовые клетки в процессах роста и репарации тканей. ActaNaturae (русскоязычная версия). 2011; 3 (4): 32–39. Kalinina NI, Sysoeva VJu, Rubina KA, Parfenova EV, Tkachuk VA. Mezenhimal’nye stvolovye kletki v processah rosta i reparacii tkanej. ActaNaturae (russkojazychnaja versija). 2011; 3 (4): 32–39. [In Russ]

18. Маслов ЛН, Подоксенов ЮК, Портниченко АГ, Наумова АВ. Гипоксическое прекондиционирование стволовых клеток как новый подход к повышению эффективности клеточной терапии инфаркта миокарда. Вестник Российской академии медицинских наук. 2013; 12: 16–25. Maslov LN, Podoksenov JuK, Portnichenko AG, Naumova AV. Gipoksicheskoe prekondicionirovanie stvolovyh kletok kak novyj podhod k povyshenijuj effektivnosti kletochnoj terapii infarkta miokarda. Vestnik Rossijskoj akademii medicinskih nauk. 2013; 12: 16–25. [In Russ]

19. Madeddu P, Emanueli C, Pelosi E, Salis MB, Cerio AM, Bonanno G et al. Transplantation of low dose CD34+ KDR+ cells promotes vascular and muscular regeneration in ischemic limbs. The FASEB Journal. 2004; 18 (14): 1737–1739. doi:10.1096/fj.04-2192fje

20. Макаревич ПИ, Болдырева МА, Дергилев КВ, Глуханюк ЕВ, Галлингер ЮО, Ефименко АЮ и др. Трансплантация клеточных пластов из мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани эффективно индуцирует ангиогенез в ишемизированных скелетных мышцах. Гены и клетки. 2015; 10 (3): 67–68. Makarevich PI, Boldyreva MA, Dergiljov KV, Gluhanjuk EV, Gallinger JuO, Efi menko AJu et al. Transplantation of cell sheets from adipose-derived mesenchymal stromal cells effectively induces angiogenesis in ischemic skeletal muscle. Gene and Cells. 2015; 10 (3): 67–68. [In Russ]

21. Шойхет ЯН, Хорев НГ. Клеточные технологии в лечении заболеваний периферических артерий. Гены и клетки. 2011; 3 (6): 15–23. Shoykhet YaN, Khorev NG. Cell-based therapy for peripheral arterial diseases. Gene and Cells. 2011; 3 (6): 15–23. [In Russ]

22. Шурыгин МГ, Шурыгина ИА. Фактор роста фибробластов как стимулятор ангиогенеза при инфаркте миокарда. Сибирский научный медицинский журнал. 2010; 30 (6): 89–92. Shurygin MG, Shurygina IA. Faktor rosta fi broblastov kak stimuljator angiogeneza pri infarkte miokarda. Sibirskij nauchnyj medicinskij zhurnal. 2010; 30 (6): 89–92. [In Russ]