НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ

| рус | eng |

 

 
Головна сторінка Редакційна етика Авторам Поточний номер Архів Контакти

№3-4(5) 2022

Повернутися у номер


DOI 10.37219/2528-8253-2022-3-36
Мінін Ю.В., Вірич П.А., Карась А.Ф., Чайка С.П., Карась Г.А., Шувалова Н.С., Кучеренко Т.І.
Регенерація штучних пошкоджень еластичного хряща зовнішнього вуха кроликів після локального введення стовбурових клітин 
Мінін Юрій Вікторович
Державна установа «Інститут отоларингологии ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук Украины»
Відділ запальних захворювань ЛОР-органів, провідний науковий співробітник
Доктор медичних наук, професор
ORCID ID: 0000-0002-7836-3480
Scopus Author ID: 6508004691
Email: mininy1956@gmail.com

Вірич Павло Анатолійович
Державна установа «Інститут отоларингології імені професора О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук України»; Київ, Україна
Лабораторія біофізики
Науковий співробітник, кандидат біологічних наук
E-mail: sphaenodon@ukr.net
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1463-1992
Scopus Author ID: 57193401578

Карась Антон Федосійович
Державна установа «Інститут отоларингологии ім. проф. О.С. Коломійченка
Національної академії медичних наук Украины»
Лабораторія біофізики, завідувач
Кандидат біологічних наук
E-mail: akaras2022@gmail.com
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2324-780X

Чайка Світлана Петрівна
ДУ «Інститут отоларингології ім. проф. О.С. Коломійченка НАМН України»
Лабораторія біофізики
Сарший науковий співробітник
Кандидат біологічних наук
E-mail: svetlach555@gmail.com
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4324-5529

Карась Галина Афанасіївна
Державна установа «Інститут отоларингологии ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук Украины»
лабораторія біофізики,
Провідний науковий співробітник, кандидат біологічних наук.
E-mail: gkaras@ukr.net
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3098-3813

Шувалова Надія Сергіївна
Державна установа «Інститут отоларингології імені професора О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук України»; Київ, Україна
Лабораторія біофізики
Старший науковий співробітник,
Кандидат біологічних наук
E-mail: Shuvalovanadiia@gmail.com
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-4324-5529

Кучеренко Тетяна Іванівна
Державна установа «Інститут отоларингологии ім. проф. О.С. Коломійченка Національної академії медичних наук Украины»
Відділ запальних захворювань ЛОР-органів
Старший науковий співробітник, кандидат медичних наук.
E-mail: tkucherenko@hotmail.com
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2158-8101
Scopus Author ID: 6701383048

Анотація

Актуальність: Щорічно велика кількість пацієнтів розвинених країн звертається до хірургічних відділень з проблемами реконструкції хряща вушної раковини. Через низьку регенераційну здатність еластичного хряща розроблено ряд хірургічних процедур, які спрямовані на виправлення незначних дефектів.
Перспективним напрямком є використання стовбурових клітин, які потенційно можуть диференціюватися у хондробласти і хондроцити та відновлювати цілісність хряща. Але можливості такого підходу мало вивчені через велику кількість факторів, що визначають напрямок диференціації клітин. Тому, дослідження можливостей застосування стовбурових клітин з метою відновлення еластичного хряща є актуальним.
Мета роботи: з’ясування особливостей регенерації штучного дефекту еластичного хряща вуха кролів після ін’єкції стовбурових клітин.
Матеріали і методи: Дослідження проведено на кролях породи шиншила віком 1,5 міс, масою 2,5 кг. На хрящовій пластинці зовнішнього вуха скальпелем моделювали штучні пошкодження розмірами 2х7-10 мм. У місце дефекту проводили ін’єкцію 0,5 мл суспензії (~5 млн) стовбурових клітин, отриманих з пуповинного канатика кролів ензиматичним методом. Готували гістологічні зрізи місця штучного дефекту хряща. Зразки фарбувались за методами Вейгерта та азур ІІ. Програмно оцінювалась відносна щільність колагенових, еластинових волокон, оксифільних і базофільних елементів тканини.
Результати та їх обговорення: Порівняння відносної кількості волокон нативного еластичного хряща вуха кроля та дерми навколо нього вказують, що для хряща показник вище на 35%. Аналіз виявив, що через 2 міс. після хірургічного втручання новосформовані тканини у місці дефекту схожі за характеристикам до дерми. Аналогічні результати виявлено у зоні штучного дефекту еластичного хряща через 3 міс. після операції. Виявлено, що нативний хрящ на гістологічних зрізах практично не виявляє оксифільної реакції або її маскує значна кількість кислих компонентів. Щільна сполучна тканина містить практично рівну кількість обох складових. Таким чином, можна прослідковувати зміни у міжклітинному матриксі, які характеризуватимуть напрямок регенераційного процесу. Зона дефекту еластичного хряща через 2 місяці після додавання стовбурових клітин характеризується значною присутністю оксифільних елементів. Відношення оксифільних і базофільних елементів у еластичному хрящі наближається до нуля. Для дерми показник становить 1,4-1,5. Щільна сполучна тканина рубця характеризується відношенням близьким до 1. Зважаючи на отримані результати, ми припускаємо, що напрямок проліферації клітин визначається у короткий термін після ін’єкції.
Висновки: додавання стовбурових клітин в область штучно створеного дефекту еластичного хряща вуха кроля не дозволяє отримати стійкі регенераційні процеси хрящової тканини та відновлення міжклітинного матриксу до вихідного стану. Процеси диференціації клітин відбуваються у напрямку формування щільної сполучної тканини рубця, що може бути обумовлено присутністю прозапальних цитокінів, факторів росту та інших біологічно активних молекул, які не сприяють формуванню необхідного мікрооточення для регенерації хрящової тканини.

Ключові слова

стовбурові клітини, еластичний хрящ, регенерація.


Література

  1. Brianezi G, Grandi F, Bagatin E, Enokihara MM, Miot HA. Dermal type I collagen assessment by digital image analysis. An Bras Dermatol. 2015; 90(5):723-7. doi:10.1590/abd1806-4841.20153331
  2. Chang SC, Tobias G, Roy AK, Vacanti CA, Bonassar LJ. Tissue engineering of autologous cartilage for craniofacial reconstruction by injection molding. Plast Reconstr Surg. 2003;112(3):793-801. doi: 10.1097/01.PRS.0000069711.31021.94
  3. Chen C, Huang K, Zhu J, Bi Y, Wang L, Jiang J, Zhu T, Yan X, Zhao J. A novel elastic and controlled-release poly(ether-ester-urethane)urea scaffold for cartilage regeneration. J Mater Chem B. 2020;18(8):4106-21. doi:10.1039/c9tb02754h.
  4. Ciorba A, Martini A. Tissue engineering and cartilage regeneration for auricular reconstruction. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2006;70(9):1507-15. doi:10.1016/j.ijporl.2006.03.013.
  5. de Chalain T, Phillips JH, Hinek A. Bioengineering of elastic cartilage with aggregated porcine and human auricular chondrocytes and hydrogels containing alginate, collagen, and kappa-elastin. J Biomed Mater Res. 1999;44(3):280-8. doi: 10.1002/(sici)1097-4636(19990305)44:3<280::aidjbm6>3.0.co;2-h.
  6. Ebrahimi A, Ahmadi H, Pourfraidon Ghasrodashti Z, Tanide N, Shahriarirad R, Erfani A, Ranjbar K, Ashkani-Esfahani S. Therapeutic effects of stem
    cells in different body systems, a novel method that is yet to gain trust: A comprehensive review. Bosn J Basic Med Sci. 2021;21(6):672-701. doi: 10.17305/bjbms.2021.5508.
  7. Fosang AJ, Beier F. Emerging Frontiers in cartilage and chondrocyte biology. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2011;25(6):751-66. doi: 10.1016/j.berh.2011.11.010.
  8. García-López J, Garciadiego-Cázares D, Melgarejo-Ramírez Y, Sánchez-Sánchez R, Solís-Arrieta L, García-Carvajal Z, Sánchez-Betancourt JI, Ibarra C, Luna-Bárcenas G, Velasquillo C. Chondrocyte differentiation for auricular cartilage reconstruction using a chitosan based hydrogel. Histol Histopathol. 2015;30(12):1477-85. doi: 10.14670/HH-11-642.
  9. García-Martínez L, Campos F, Godoy-Guzmán C, Del Carmen Sánchez-Quevedo M, Garzón I, Alaminos M, Campos A, Carriel V. Encapsulation of human elastic cartilage-derived chondrocytes in nanostructured fibrin-agarose hydrogels. Histochem Cell Biol. 2017;147(1):83-95. doi: 10.1007/s00418-016-1485-9.
  10. Grubbs H, Manna B. Wound Physiology. 2021. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.
  11. Hou M, Tian B, Bai B, Ci Z, Liu Y, Zhang Y, Zhou G, Cao Y. Dominant role of in situ native cartilage niche for determining the cartilage type regenerated by BMSCs. Bioact Mater. 2021; 13:149-160. doi: 10.1016/j.bioactmat.2021.11.007.
  12. Jayasuriya CT, Chen Y, Liu W, Chen Q. The influence of tissue microenvironment on stem cellbased cartilage repair. Ann N Y Acad Sci. 2016; 1383(1):21-33. doi: 10.1111/nyas.13170.
  13. Jessop ZM, Javed M, Otto IA, Combellack EJ, Morgan S, Breugem CC, Archer CW, Khan IM, Lineaweaver WC, Kon M, Malda J, Whitaker IS. Combining regenerative medicine strategies to provide durable reconstructive options: auricular cartilage tissue engineering. Stem Cell Res Ther. 2016;7:19. doi: 10.1186/s13287-015-0273-0.
  14. Khan S, Alméciga-Díaz CJ, Sawamoto K, Mackenzie WG, Theroux MC, Pizarro C, Mason RW, Orii T, Tomatsu S. Mucopolysaccharidosis IVA and glycosaminoglycans. Mol Genet Metab. 2017; 120(1-2):78-95. doi: 10.1016/j.ymgme.2016.11.007.
  15. Kobayashi S, Takebe T, Inui M, Iwai S, Kan H, Zheng YW, Maegawa J, Taniguchi H. Reconstruction of human elastic cartilage by a CD44+ CD90+ stem cell in the ear perichondrium. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(35):14479-84. doi: 10.1073/pnas.1109767108.
  16. Li L, Yu F, Zheng L, Wang R, Yan W, Wang Z, Xu J, Wu J, Shi D, Zhu L, Wang X, Jiang Q. Natural hydrogels for cartilage regeneration: Modification, preparation and application. J Orthop Translat. 2018;17:26-41. doi: 10.1016/j.jot.2018.09. 003.
  17. Min SH, Kim JH, Lee MI, Kwak HH, Woo HM, Shim JH, Choi DM, Lee JS, Jeong JY, Kang BJ. Evaluation of Auricular Cartilage Reconstruction Using a 3-Dimensional Printed Biodegradable Scaffold and Autogenous Minced Auricular Cartilage. Ann Plast Surg. 2020;85(2):185-193. doi: 10.1097/SAP.0000000000002313.
  18. Miyanaga T, Ueda Y, Miyanaga A, Yagishita M, Hama N. Angiogenesis after administration of  basic fibroblast growth factor induces proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells in elastic perichondrium in an in vivo model: mini review of three sequential republication-abridged reports. Cell Mol Biol Lett. 2018;23:49. doi: 10.1186/s11658-018-0113-1.
  19. Rastogi P, Kandasubramanian B. Review of alginate-based hydrogel bioprinting for application in tissue engineering. Biofabrication. 2019;11(4): 042001. doi: 10.1088/1758-5090/ab331e.
  20. Stephan S, Reinisch J. Auricular Reconstruction Using Porous Polyethylene Implant Technique. Facial Plast Surg Clin North Am. 2018;26(1):69-85. doi: 10.1016/j.fsc.2017.09.009.
  21. Vynios DH. Metabolism of cartilage proteoglycans in health and disease. Biomed Res Int. 2014;2014:452315. doi: 10.1155/2014/452315.
 

© 2019, ГО «Українське наукове медичне товариство лікарів-оториноларингологів»