Лебедева А.И. – д.б.н., старший научный сотрудникотдела морфологии
450075, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Р. Зорге, 67/1Тел.: 8 (3472) 93-42-35
Lebedeva A.I., PhD, MD (Biology), Senior Research Associate, Department of Morphology
67/1 R. Zorge St Ufa Republic of Bashkortostan 450075 Phone: +7 (3472) 93-42-35
Гареев Е.М. – к.б.н., доцент, старший научныйсотрудник лаборатории нейрофизиологии
Уфа
Gareev E.M., PhD (Biology), Associate Professor, SeniorResearch Associate, Laboratory of Neurophysiology
Ufa
Афанасьев С.А. – д.м.н., заведующий лабораториеймолекулярно-клеточной патологии и генодиагностики
Томск
Afanasiev S.A., PhD, MD (Medicine), Head, Laboratory of Molecular Cell Pathology and Gene Diagnostics
Tomsk
Кондратьева Д.С. – к.м.н., научный сотрудник лаборатории молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики
Томск
Kondratyeva D.S., PhD (Medicine), Research Associate,Laboratory of Molecular Cell Pathology and Gene Diagnostics
Tomsk
Муслимов С.А. – д.м.н., ведущий научный сотрудник,заведующий отделом морфологии
Уфа
Muslimov S.A., PhD, MD (Medicine), Leading ResearchAssociate, Head, Department of Morphology
Ufa
Попов С.В. – академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, директор
Томск
Popov S.V., Full Member, Russian Academy of Sciences,Honored Worker of Science of the Russian Federation,Director
Tomsk
Инъекционные аллогенные децеллюляризированные биоматериалы разрабатываются как в качестве скаффолдов для доставки клеточных продуктов, так и в виде самостоятельных фармакологических средств, оказывающих воздействие на каскад тканевых реакций в период постишемического ремоделирования миокарда. Продукты биодеградации биоматериалов могут влиять на клеточные процессы и цитокиновую направленность, которая определяет стратегию заживления поврежденной ткани. В данной работе показано влияние биоматериала на экспрессию ключевых фиброгенных клеточных факторов клетками тканевого ложа и определена степень повреждения миокарда при его ишемическом повреждении в эксперименте.
Цель исследования – определение зоны рубцового перерождения миокарда и выявление ключевых фиброгенных факторов (bFGF-1, TGFb1, MMP-9), а также TIMP-2 (антагонист MMP-9) при острой и подострой стадиях инфаркта миокарда в условиях имплантации аллогенного диспергированного биоматериала в эксперименте.
Крысам-самцам линии «Вистар» лигировали коронарную артерию левого желудочка. Все животные были разделены на 3 группы – I опытную (n = 50), II опытную (n = 50), контрольную (n = 50). В I опытной группе лигирование артерии одновременно сопровождали интрамиокардиальным введением суспензии аллогенного диспергированного биоматериала (2 мг), во II опытной группе введение аллогенного диспергированного биоматериала осуществляли спустя 5 суток после коронароокклюзии, в контрольной группе вводили физиологический раствор. Животных выводили из опыта на 3-и, 7-е, 14-е, 30-е, 45-е сутки. Применяли общегистологические (окрашивание гематоксилином и эозином, по Маллори) и иммуногистохимические (MMP-9, TGFb1, bFGF-1, TIMP-2), статистические методы исследования. Проводили подсчет положительно окрашенных клеток и индекс площади рубца.
Выявлено, что при применении аллогенного диспергированного биоматериала наблюдалось пятикратное снижение степени рубцового перерождения в обеих опытных группах при острой и подострой стадиях ишемического повреждения миокарда по сравнению с контрольной группой. Обнаружено значительное снижение уровня экспрессии клетками фиброгенных факторов на протяжении всего экперимента: MMP-9, TGFb1, bFGF-1 и повышение степени активности ингибитора металлопротеиназ TIMP-2 клетками соединительной ткани.
Децеллюляризированный аллогенный биоматериал служит ингибитором фиброза, способен изменить паракринную регуляцию миокарда и способствует кардиопротекции при ремоделировании миокарда в начальных сроках после ишемического повреждения.
Injectable allogeneic decellularized biomaterials are being developed both as scaffolds for delivery of cellular products and as independent pharmacological agents that affect the cascade of tissue reactions during the period of post-ischemic myocardial remodeling. Biomaterial degradation products can affect cellular processes and modulate cytokine effects, thus determining the healing strategy of damaged tissue. In this work, the influence of biomaterial on the expression of key fibrogenic factors by the cells of tissue bed was demonstrated, and the degree of damage to the myocardium during its ischemic damage was experimentally determined. The aim of our study was to determine the area of myocardial scar degeneration and detection of key fibrogenic factors (bFGF-1, TGFb1, MMP-9), as well as TIMP-2 (MMP-9 antagonist) at the acute and subacute stages of myocardial infarction after implantation of allogeneic powder-like biomaterial in an experimental model.
In the course of experiments, the left ventricular coronary artery was ligated in male Wistar rats (experimental group). All animals were divided into 3 groups: experimental group I (n = 50), experimental group II (n = 50), and controls (n = 50). In experimental group I, the artery ligation was simultaneously accompanied by intramyocardial administration of powder-like biomaterial suspension (2 mg). In experimental group II, the allogeneic powder-like biomaterial was administered 5 days after coronary occlusion, and only physiological saline was administered in the control group. The animals were withdrawn from experiment on days +3, +7, +14, +30, and +45. Standard histological assessment (hematoxylin and eosin staining, according to Mallory) and immunohistochemical examination (MMP-9, TGFb1, bFGF-1, TIMP-2) were made, and statistical evaluation was performed. The cells with positive staining were counted, and the scar area index was calculated.
We have found that administration of dispersed allogeneic biomaterial was followed by a five-fold decrease in the degree of scar degeneration in both experimental groups at the acute and subacute stages of ischemic myocardial damage as compared to the control group. A significantly decreased expression of fibrogenic factors (MMP-9, TGFb1, bFGF-1) by the local cells was found, along with increased activity of metalloproteinase inhibitor (TIMP-2) in connective tissue cells.
Decellularized allogeneic powder-like biomaterial serves as a fibrosis inhibitor and promotes cardioprotection during myocardial remodeling at the initial stages after ischemic injury.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.