Skip to Content

Оценка воспалительных реакций у белых крыс при субкутанной имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом

ID: 2019-05-25-A-18742
Оригинальная статья (свободная структура)
ФГБОУВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России *ГУЗ «Областная клиническая больница г. Саратова» Минздрава России. **ГУЗ «Областная клиническая больница г. Саратова» Минздрава России.

Резюме

Целью данного исследования являлась оценка биосовместимости матриц, изготовленных из поликапролактона и минерализованных ватеритом, путем изучения системных проявлений воспалительной реакции при субкутанных имплантационных тестах у белых крыс. Воспалительные реакции оценивались по концентрации фактора некроза опухоли альфа (ФНО) и интерлейкина1-бетта (ИЛ-1) в сыворотке крови с помощью иммуноферментного анализа (ИФА). Данные матрицы не вызывают развитие интенсивной воспалительной реакции, которая была отмечена в группе отрицательного контроля и сопровождалась системными проявлениями в виде статистически значимого увеличения концентрации в сыворотке крови ФНО и ИЛ-1. Таким образом, полученные в ходе исследования данные подтверждают биосовместимость ПКЛ/СаСО3-скаффолдов.

Ключевые слова

регенерация, скаффолды, ватерит, биосовместимость, поликапролактон.

Статья

Введение. Одним из важнейших направлений тканевой инженерии на сегодняшний день является создание трехмерных скаффолдов, применяемых для стимуляции процессов регенерации тканей. Матрицы - это трехмерные пористые структуры, которые выполняют функцию внеклеточного каркаса и которых происходит активная пролиферация клеточных структур [2].

В настоящее время для изготовления скаффолдов используются как синтетические, так и природные полимеры в комплексе – то есть создаются многокомпонентные матрицы [1]. Так, поликапролактон (ПКЛ) обладает высокой многофункциональностью и способен к биодеградации в условиях invivoс образованием продуктов, не оказывающих токсического воздействия на окружающие участки тканей и на весь организм в целом [4]. А ватерит (СаСО3) способен активировать размножение клеток костной ткани и при переходе в кальцит участвовать в адресной доставке веществ, высвобождая в области дефекта предварительно адсорбированные биологически активные молекулы [3,5].

Одним из основных требований, предъявляемых к скаффолдам, является биосовместимость. Субкутанные имплантационные тесты являются одним из важных и обязательных этапов оценки биосовместимости матрицы [6].

Материал и методы. Эксперимент был выполнен на 40 белых нелинейных крысах-самцах массой 200-250 г., которые были разделены на четыре равные группы: контрольная группа, состоящая из 10 интактных крыс, группа сравнения – 10 ложнооперированных животных, которым выполнялось полное по объему оперативное вмешательство, но без имплантации матриц, группа отрицательного контроля, состоящая из 10 животных, которым имплантировались матрицы на основе ПКЛ с адсорбированным чужеродным белком, не обладающие биосовместимостью, опытная группа – 10 крыс, которым субкутанно имплантировались ПКЛ/СаСО3-скаффолды.

На 21-е сутки после имплантации матриц или её имитации у ложнооперированных животных под наркозом проводился забор крови путем пункции правых отделов сердца. Кровь забирали в объеме 5 мл. Концентрацию ФНО и ИЛ-1 определяли в сыворотке крови экспериментальных животных методом ИФА с использованием наборов реактивов IL-1β rat и TNF-α rat фирмы eBioscience (BenderMedSystems, Австрия) на микропланшентном спектрфотометре Anthos2020 (Biochrom, Великобритания). 

После забора крови животные выводились из эксперимента путём передозировки препаратов наркоза. 

Статистическую обработку полученных данных осуществляли при помощи пакета программ Statistica 10.0. Проверяли гипотезы о виде распределений вариационных рядов (критерий Шапиро-Уилкса). Большинство наших данных не соответствовали закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовался U-критерий Манна-Уитни, на основании которого рассчитывали Z–критерий и показатель достоверности различия Р. Различия считали значимыми при Р < 0.05.

Результаты. В ходе исследования группы сравненияконцентрации провоспалительных цитокинов в группе ложнооперированных животных на 21-е сутки эксперимента не имели статистически значимых отличий от уровня ФНО и ИЛ-1 у интактных крыс.

У животных группы отрицательного контроля на 21-е сутки эксперимента обнаружено статистически значимое повышение концентрации ФНО по сравнению с контролем – в 1,7 раз, а по сравнению с ложнооперированными крысами – в 2 раза. Также выявлено увеличение концентрации ИЛ-1 в 1,7 и 1,9 раза по сравнению с контролем и группой ложнооперированных животных соответственно.

Концентрации ФНО и ИЛ-1 в крови у животных опытной группы не отличаются от таковых у крыс групп сравнения и контроля. Концентрации ФНО и ИЛ-1в сыворотке крови крыс на 21-е сутки после имплантации ПКЛ/СаСО3-скаффолдов в 2,1 и 1,7 раза меньше, чем у животных группы отрицательного контроля. 

Заключение. Локальные тканевые реакции ассоциированы с системными проявлениями воспалительного ответа, характеризующегося повышением концентрации провоспалительных цитокинов – ФНО и ИЛ-1. При имплантации ПКЛ/СаСО3-скафолдовсистемных признаков воспаления не отмечается. Совокупность данных исследований позволяют подтвердить высокую степень биосовместимости ПКЛ/СаСО3-скаффолдов и экспериментально обосновывать возможность их использования для тканевой инженерии.

Литература

1) Chesnutt B. M., Viano A. M., Yuan Y., Yang Y., Guda T., Ap- pleford M. R., Ong J. L., Haggard W. O., Bumgardner J. D. 2009a. Design and characterization of a novel chitosan/nanocrystalline calcium phosphate composite scaffold for bone regeneration. J. Bi- omed. Mater. Res. 88 : 491—502.

2)  Do AV, Khorsand B, Geary SM, et al. 3D Printing of Scaffolds for Tissue Regeneration Applications. Adv. Healthcare Mater 2015; 4: 1742–1762. 

3)  El-Fiqi A, Kim JH, Kim HW. Osteoinductive fibrous scaffolds of biopolymer/mesoporous bioactive glass nanocarriers with excellent bioactivity and long-term delivery of osteogenic drug. ACS Appl Mater Interfaces2015;7(2): 1140-1152. 

4) Mkhabela V, Ray SS. Biodegradation and bioresorption of poly (e-caprolactone) nanocomposite scaffolds. International Journal of Biological Macromolecules 2015;79: 186–192. 

5) Saveleva MS, Ivanov AN, Kurtukova MO, et al. Hybrid PCL/CaCO3 scaffolds with capabilities of carrying biologically active molecules: synthesis, loading and in vivo applications. Materials Science & Engineering C-Materials for biological applications 2018; 85: 57–67. 

6) Иванов А.Н., Козадаев М.Н., Пучиньян Д.М. и др. Изменения микроциркуляции при стимуляции регенерации тканей скаффолдом на основе поликапролактона. Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2015; 14(2(54)): 70-75.

Таблицы

Концентрация провоспалительных цитокинов в сыворотке крови экспериментальных животных 

Показатели

Группы

ФНО, пг/мл

Ил-1, пг/мл

Контроль(n=8)

9,5 (5,6; 11,6)

16,1 (13,9; 16,6)

Группа сравнения

(n=6)

7,2 (6,8; 8,4)

p1=0,561276

14,9 (14,2; 15,6)

p1=0,401388

Отрицательный контроль (n=8)

15,7 (12,4; 16,5)

p1=0,002437

p2=0,001790

27,5 (23,6; 31,5)

p1=0,000636

p2=0,001790

Опытная группа

(n=8)

7,6 (3,5; 8,4)

p1=0,332922

p2=1,000000

p3=0,003885

16,6 (12,2; 18,1)

p1=0,948533

p2=0,630954

p3=0,001790

Примечания: в каждом случае приведены медиана, нижний и верхний квартили. р1- по сравнению с животными группы контроля; р2– по сравнению с ложнооперированными животными; р3– по сравнению с животными группы отрицательного контроля.

0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика