Состояние и васкуляризация костного мозга при имплантации в диффузионной камере на сосудисто-нервный пучок

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. ГОСТ ISO 11135-2017 Стерилизация медицинской продукции. Этиленоксид. Требования к разработке, валидации и текущему управлению процессом стерилизации медицинских изделий.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Казанцева Е.А. Конструирование и оценка эффективности систем контролируемой доставки сельскохозяйственных препаратов различного действия: магистерская диссертация. М., 2018.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.