ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2024-2-37-45ssmu-5660Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSСостояние и васкуляризация костного мозга при имплантации в диффузионной камере на сосудисто-нервный пучокThe state and vascularization of the bone marrow transplanted in the diffusion chamber to the rat neurovascular bundlehttps://orcid.org/0000-0001-9783-0817ДворниченкоМ. В.DvornichenkoM. V.

Дворниченко Марина Владимировна – д-р мед. наук, профессор кафедры анатомии человека с курсом топографической анатомии и оперативной хирургии, науч. сотрудник, лаборатория клеточных и микрофлюидных технологий 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

dochic@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4119-7562МарзольЕ. А.MarzolE. A.

Марзоль Екатерина Александровна – аспирант, кафедра морфологии и общей патологии, ст. преподаватель, кафедра анатомии человека с курсом топографической анатомии и оперативной хирургии, мл. науч. сотрудник, лаборатория клеточных и микрофлюидных технологий 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

Katya4803@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-8980-7967ЗиновьевЕ. А.ZinovyevE. А.

Зиновьев Егор Андреевич – студент 3-го курса, лечебный факультет 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

egorzinovyev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1436-5601МитряйкинН. С.MitryaikinN. S.

Митряйкин Никита Сергеевич – студент 3-го курса, лечебный факультет 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

ehemaligenauroren@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3465-8452ХлусовИ. А.KhlusovI. A.

Хлусов Игорь Альбертович – д-р мед. наук, профессор кафедры морфологии и общей патологии, зав. лабораторией клеточных и микрофлюидных технологий 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

khlusov63@mail.ruСибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation2024090720242323745Copyright © Дворниченко М.В., Марзоль Е.А., Зиновьев Е.А., Митряйкин Н.С., Хлусов И.А., 20242024Дворниченко М.В., Марзоль Е.А., Зиновьев Е.А., Митряйкин Н.С., Хлусов И.А.Dvornichenko M.V., Marzol E.A., Zinovyev E.А., Mitryaikin N.S., Khlusov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/5660

Введение. Метод диффузионных камер способствует решению задачи по доставке биологического трансплантата с минимальными потерями, создавая при этом условия изоляции в организме реципиента. Актуальным остается вопрос васкуляризации диффузионных камер для сохранения функциональности биоматериала. Модель биоинженерной конструкции диффузионной камеры в совокупности с адвентицией сосуда способствует васкуляризации биоматериала, помещенного в камеру. Целью исследования явилась оценка состояния сингенного костного мозга, имплантированного в диффузионной камере на бедренный сосудисто-нервный пучок крысы. Материалы и методы. Дизайн исследования включал в себя экспериментальную часть, проводимую на половозрелых самцах крыс линии Вистар. Животные были разделены на две группы: 1-я – экспериментальная (n = 4), имплантация диффузионной камеры из поликапролактона на бедренный сосудисто-нервный пучок с костным мозгом; 2-я – контрольная (n = 3), на аналогичный пучок имплантировалась камера без содержимого. Результаты. При гистологическом исследовании в структуре компактной капсулы биоинженерной конструкции в экспериментальной группе выявлены участки грубоволокнистой костной ткани у 25% крыс. Повышение коэффициента васкуляризации на 96% и индекса Керногана на 7% в экспериментальной группе по сравнению с контрольной свидетельствует о формировании достаточных условий для развития микроциркуляторного русла при сохранении направления дифференцировки костного мозга. Заключение. Достоверность приведенных результатов подтверждается иммуногистохимическими маркерами васкуляризации VEGF и CD34.

Background. The diffusion chamber method helps solve the problem of delivering a biomaterial with minimal losses, while creating an isolated environment in the recipient’s body. The issue of vascularization of diffusion chambers to preserve the functional capacity of the biomaterial remains relevant. A bioengineered diffusion chamber model, together with the vascular adventitia, promotes vascularization of the biomaterial placed in the chamber. The aim of the study was to assess the state of the bone marrow placed in the diffusion chamber and transplanted to the femoral neurovascular bundle of a rat. Materials and methods. The experimental part of the study was carried out on mature male Wistar rats. The animals were divided into two groups. Group 1 was experimental (n = 4), in which a polycaprolactone diffusion chamber filled with bone marrow was implanted in the femoral neurovascular bundle. Group 2 was control (n = 3), in which the diffusion chamber without bone marrow was implanted in a similar bundle. Results. The histologic examination of the structure of the compact capsule in the bioengineered model in the experimental group revealed areas of woven bone tissue in 25% of the rats. An increase in the vascularization coefficient by 96% and a rise in the Kernohan index by 7% in the experimental group compared to the control group indicated that sufficient conditions were formed to develop the microvasculature while maintaining the bone marrow differentiation path. Conclusion. The reliability of these results is confirmed by immunohistochemical markers of vascularization VEGF and CD34.

диффузионные камерыбиодеградируемый полимерклеточные технологииимплантация костного мозгамикрофлюидные технологиилабораторные крысыdiffusion chambersbiodegradable polymercell technologiesbone marrow transplantmicrofluidic technologieslaboratory ratsИсследование выполнено при финансовой поддержке РНФ, проект № 23-25- 00346.The study was supported by the Russian Science Foundation, Project No. 23-25-00346.ReferencesZhang P., Zhang C., Li J., Han J., Liu X., Yang H. The physical microenvironment of hematopoietic stem cells and its emerging roles in engineering applications. Stem Cell Res. Ther. 2019;10(1):327. DOI: 10.1186/s13287-019-1422-7.Zhang P., Zhang C., Li J., Han J., Liu X., Yang H. The physical microenvironment of hematopoietic stem cells and its emerging roles in engineering applications. Stem Cell Res. Ther. 2019;10(1):327. DOI: 10.1186/s13287-019-1422-7.Mahadik B.P., Pedron Haba S., Skertich L.J., Harley B.A. The use of covalently immobilized stem cell factor to selectively affect hematopoietic stem cell activity within a gelatin hydrogel. Biomaterials. 2015;67:297–307. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.07.042.Mahadik B.P., Pedron Haba S., Skertich L.J., Harley B.A. The use of covalently immobilized stem cell factor to selectively affect hematopoietic stem cell activity within a gelatin hydrogel. Biomaterials. 2015;67:297–307. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.07.042.Sharma M.B., Limaye L.S., Kale V.P. Mimicking the functional hematopoietic stem cell niche in vitro: recapitulation of marrow physiology by hydrogel-based three-dimensional cultures of mesenchymal stromal cells. Haematologica. 2012;97(5):651–660. DOI: 10.3324/haematol.2011.050500.Sharma M.B., Limaye L.S., Kale V.P. Mimicking the functional hematopoietic stem cell niche in vitro: recapitulation of marrow physiology by hydrogel-based three-dimensional cultures of mesenchymal stromal cells. Haematologica. 2012;97(5):651–660. DOI: 10.3324/haematol.2011.050500.Batsivari A., Haltalli M.L.R., Passaro D., Pospori C., Lo Celso C., Bonnet D. Dynamic responses of the haematopoietic stem cell niche to diverse stresses. Nat. Cell Biol. 2020;22(1):7–17. DOI: 10.1038/s41556-019-0444-9.Batsivari A., Haltalli M.L.R., Passaro D., Pospori C., Lo Celso C., Bonnet D. Dynamic responses of the haematopoietic stem cell niche to diverse stresses. Nat. Cell Biol. 2020;22(1):7–17. DOI: 10.1038/s41556-019-0444-9.Cosson S., Lutolf M.P. microfluidic patterning of protein gradients on biomimetic hydrogel substrates. Methods in Cell Biology. 2014:121:91–102. DOI: 10.1016/B978-0-12-800281-0.00007-5.Cosson S., Lutolf M.P. microfluidic patterning of protein gradients on biomimetic hydrogel substrates. Methods in Cell Biology. 2014:121:91–102. DOI: 10.1016/B978-0-12-800281-0.00007-5.Itkin T., Gur-Cohen S., Spencer J.A., Schajnovitz A., Ramasamy S.K., Kusumbe A.P. et al. Distinct bone marrow blood vessels differentially regulate haematopoiesis. Nature. 2016;532(7599):323–328. DOI: 10.1038/nature17624.Itkin T., Gur-Cohen S., Spencer J.A., Schajnovitz A., Ramasamy S.K., Kusumbe A.P. et al. Distinct bone marrow blood vessels differentially regulate haematopoiesis. Nature. 2016;532(7599):323–328. DOI: 10.1038/nature17624.Jeon J.S. et al. Generation of 3D functional microvascular networks with mural cell-like human mesenchymal stem cells in microfluidic systems by vasculogenesis-like process. Integr. Biol. (Camb.). 2014;6(5):555–563. DOI: 10.1039/c3ib40267c.Jeon J.S. et al. Generation of 3D functional microvascular networks with mural cell-like human mesenchymal stem cells in microfluidic systems by vasculogenesis-like process. Integr. Biol. (Camb.). 2014;6(5):555–563. DOI: 10.1039/c3ib40267c.Mulligan-Kehoe M.J. The vasa vasorum in diseased and nondiseased arteries. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010;298(2):H295–305. DOI: 10.1152/ajpheart.00884.Mulligan-Kehoe M.J. The vasa vasorum in diseased and nondiseased arteries. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010;298(2):H295–305. DOI: 10.1152/ajpheart.00884.Zhou X., Pan Y., Liu R. et al. Biocompatibility and biodegradation properties of polycaprolactone/polydioxanone composite scaffolds prepared by blend or co-electrospinning. Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2019;34(2):115–130. DOI: 10.1177/0883911519835569.Zhou X., Pan Y., Liu R. et al. Biocompatibility and biodegradation properties of polycaprolactone/polydioxanone composite scaffolds prepared by blend or co-electrospinning. Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 2019;34(2):115–130. DOI: 10.1177/0883911519835569.ГОСТ ISO 11135-2017 Стерилизация медицинской продукции. Этиленоксид. Требования к разработке, валидации и текущему управлению процессом стерилизации медицинских изделий.ГОСТ ISO 11135-2017 Стерилизация медицинской продукции. Этиленоксид. Требования к разработке, валидации и текущему управлению процессом стерилизации медицинских изделий.Kokozidou M., Katsargyris A., Verhoeven Eric L.G., SchulzeTanzil G. Vascular access animal models used in research. Ann. Anatomy. 2019:225:65–75. DOI: 10.1016/j.aanat.2019.06.002.Kokozidou M., Katsargyris A., Verhoeven Eric L.G., SchulzeTanzil G. Vascular access animal models used in research. Ann. Anatomy. 2019:225:65–75. DOI: 10.1016/j.aanat.2019.06.002.Богданов Л.А., Кутихин А.Г. Оптимизация окрашивания элементов системы кровообращения и гепатолиенальной системы гематоксилином и эозином. Фундаментальная и клиническая медицина. 2019;4(4):70–77. DOI: 10.23946/2500-0764-2019-4-4-70-77.Богданов Л.А., Кутихин А.Г. Оптимизация окрашивания элементов системы кровообращения и гепатолиенальной системы гематоксилином и эозином. Фундаментальная и клиническая медицина. 2019;4(4):70–77. DOI: 10.23946/2500-0764-2019-4-4-70-77.Коняева А.Д., Варакута Е.Ю., Лейман А.Е., Рафиев Д.О., Больбасов Е.Н., Станкевич К.С. Морфологические особенности регенерации слизистой оболочки полости рта при применении полимерных пьезоэлектрических мембран. Вестник РГМУ. 2023;(3):61–68. DOI: 10.24075/vrgmu.2023.020.Коняева А.Д., Варакута Е.Ю., Лейман А.Е., Рафиев Д.О., Больбасов Е.Н., Станкевич К.С. Морфологические особенности регенерации слизистой оболочки полости рта при применении полимерных пьезоэлектрических мембран. Вестник РГМУ. 2023;(3):61–68. DOI: 10.24075/vrgmu.2023.020.Нестерова Е.С., Кравченко С.К., Гемджян Э.Г., Османов Е.А., Ковригина А.М. Оценка васкуляризации и микроокружения опухолевой ткани при фолликулярной лимфоме. Терапевтический архив. 2013;85(7):57–64.Нестерова Е.С., Кравченко С.К., Гемджян Э.Г., Османов Е.А., Ковригина А.М. Оценка васкуляризации и микроокружения опухолевой ткани при фолликулярной лимфоме. Терапевтический архив. 2013;85(7):57–64.Никель В.В., Самотесов П.А., Ефремова В.П., Батухтина Н.П., Вахтина Л.Ю., Беззаботнов В.Е. Морфофункциональное состояние артериальных сосудов полых паренхиматозных органов. Journal of Siberian Medical Sciences. 2015;(3):76.Никель В.В., Самотесов П.А., Ефремова В.П., Батухтина Н.П., Вахтина Л.Ю., Беззаботнов В.Е. Морфофункциональное состояние артериальных сосудов полых паренхиматозных органов. Journal of Siberian Medical Sciences. 2015;(3):76.Казанцева Е.А. Конструирование и оценка эффективности систем контролируемой доставки сельскохозяйственных препаратов различного действия: магистерская диссертация. М., 2018.Казанцева Е.А. Конструирование и оценка эффективности систем контролируемой доставки сельскохозяйственных препаратов различного действия: магистерская диссертация. М., 2018.Степанов И.В., Алтыбаев С.Р., Крахмаль Н.В., Рачковский К.В., Сорокин Д.А., Афанасьев С.Г. и др. Связь параметров опухолевого неоангиогенеза с лимфогенным метастазированием при раке прямой кишки. Сибирский онкологический журнал. 2017;16(3):46–51. DOI: 10.21294/1814-4861-2017-16-3-46-51.Степанов И.В., Алтыбаев С.Р., Крахмаль Н.В., Рачковский К.В., Сорокин Д.А., Афанасьев С.Г. и др. Связь параметров опухолевого неоангиогенеза с лимфогенным метастазированием при раке прямой кишки. Сибирский онкологический журнал. 2017;16(3):46–51. DOI: 10.21294/1814-4861-2017-16-3-46-51.Vasuri F., Fittipaldi S., Giunchi F., Monica M., Ravaioli M., Degiovanni A. Facing the enigma of the vascular network in hepatocellular carcinomas in cirrhotic and non-cirrhotic livers. J. Clin. Pathol. 2016;69(2):102–108. DOI: 10.1136/jclinpath-2015-203028.Vasuri F., Fittipaldi S., Giunchi F., Monica M., Ravaioli M., Degiovanni A. Facing the enigma of the vascular network in hepatocellular carcinomas in cirrhotic and non-cirrhotic livers. J. Clin. Pathol. 2016;69(2):102–108. DOI: 10.1136/jclinpath-2015-203028.Park S., Kim J.-Y., Jang G.-B., Choi J.-H., Kim J.-H., Lee C.-L. Aberrant activation of the CD45-Wnt signaling axis promotes stemness and therapy resistance in colorectal cancer cells. Theranostics. 2021;11(18):8755–8770. DOI: 10.7150/thno.63446.Park S., Kim J.-Y., Jang G.-B., Choi J.-H., Kim J.-H., Lee C.-L. Aberrant activation of the CD45-Wnt signaling axis promotes stemness and therapy resistance in colorectal cancer cells. Theranostics. 2021;11(18):8755–8770. DOI: 10.7150/thno.63446.Юрова К.А., Хазиахматова О.Г., Малащенко В.В., Норкин И.К., Иванов П.А., Хлусов И.А. и др. Клеточно-молекулярные аспекты воспаления, ангиогенеза и остеогенеза. Краткий обзор. Цитология. 2020;62(5):305–315. DOI: 10.31857/S0041377120050090.Юрова К.А., Хазиахматова О.Г., Малащенко В.В., Норкин И.К., Иванов П.А., Хлусов И.А. и др. Клеточно-молекулярные аспекты воспаления, ангиогенеза и остеогенеза. Краткий обзор. Цитология. 2020;62(5):305–315. DOI: 10.31857/S0041377120050090.Woodruff M.A., Hutmacher D.W. The return of a forgotten polymer – polycaprolactone in the 21st century. Prog. Polym. Sci. 2010;35(10):1217–1256. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2010.04.002.Woodruff M.A., Hutmacher D.W. The return of a forgotten polymer – polycaprolactone in the 21st century. Prog. Polym. Sci. 2010;35(10):1217–1256. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2010.04.002.Murr L.E. Strategies for creating living, additively manufactured, open-cellular metal and alloy implants by promoting osseointegration, osteoinduction and vascularization: An overview. J. Mater. Sci. Technol. 2019;35(2):231–241. DOI: 10.1016/j.jmst.2018.09.003.Murr L.E. Strategies for creating living, additively manufactured, open-cellular metal and alloy implants by promoting osseointegration, osteoinduction and vascularization: An overview. J. Mater. Sci. Technol. 2019;35(2):231–241. DOI: 10.1016/j.jmst.2018.09.003.Dang J., Yang J., Yu Z., Chen L., Zang Z., Wang K. et al. Bone marrow mesenchymal stem cells enhance angiogenesis and promote fat retention in fat grafting via polarized macrophages. Stem Cell Res. Ther. 2022;13(1):52. DOI: 10.1186/s13287-022-02709-2.Dang J., Yang J., Yu Z., Chen L., Zang Z., Wang K. et al. Bone marrow mesenchymal stem cells enhance angiogenesis and promote fat retention in fat grafting via polarized macrophages. Stem Cell Res. Ther. 2022;13(1):52. DOI: 10.1186/s13287-022-02709-2.Khlusov I., Litvinova L., Shupletsova V., Khaziakhmatova O., Malashchenko V., Yurova K. et al. Costimulatory effect of rough calcium phosphate coating and blood mononuclear cells on adipose-derived mesenchymal stem cells in vitro as a model of in vivo tissue repair. Materials. 2020;13(19):4398. DOI: 10.3390/ma13194398.Khlusov I., Litvinova L., Shupletsova V., Khaziakhmatova O., Malashchenko V., Yurova K. et al. Costimulatory effect of rough calcium phosphate coating and blood mononuclear cells on adipose-derived mesenchymal stem cells in vitro as a model of in vivo tissue repair. Materials. 2020;13(19):4398. DOI: 10.3390/ma13194398.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.