Особенности микроциркуляторных реакций при субкутанной имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом

Автор: Норкин И.А., Иванов А.Н., Куртукова М.О., Савельева М.С., Мартюкова А.В., Горин Д.А., Парахонский Б.В.

Журнал: Саратовский научно-медицинский журнал @ssmj

Рубрика: Физиология и патофизиология

Статья в выпуске: 1 т.14, 2018 года.

Бесплатный доступ

Цель: оценка изменений микроциркуляции кожи, возникающих при подкожной имплантации поликапролактоновых скаффолдов, минерализованных ватеритом. Материал и методы. Эксперимент выполнен на 30 белых крысах, разделенных на две группы: отрицательного контроля и опытную. В группе отрицательного контроля крысам подкожно имплантировали поликапролактоновый скаффолд с адсорбированным чужеродным белком. В опытной группе животным подкожно имплантировали матрицу из поликапролактона, минерализованную ватеритом. Методы исследования включали лазерную допплеровскую флоуметрию и морфологическое исследование тканей области имплантации матриц. Результаты. Изменения микроциркуляции кожи над областью размещения матриц соответствуют морфологической картине тканевых реакций. Нарушения биосовместимости проявляются воспалением в области имплантации скаффолдов, что сопровождается стойким повышением перфузии, ассоциированным с изменением модуляции локального кровотока. При имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, признаков воспаления в окружающих скаффолд тканях не отмечается. При этом локальные микроциркуляторные реакции носят транзиторный характер, полностью исчезая к 21-м суткам после имплантации. Заключение. Совокупность данных функциональных и морфологических исследований позволяет констатировать высокую степень биосовместимости поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, что обусловливает перспективы их применения для стимуляции регенерации тканей.

Еще

Ватерит, микроциркуляция, поликапролактон, регенерация, скаффолды

Короткий адрес: https://sciup.org/149135062

IDR: 149135062

Текст научной статьи Особенности микроциркуляторных реакций при субкутанной имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом

1 Введение. Проблема стимуляции регенерации тканей имеет большое значение во многих областях медицины, в частности в травматологии и ортопедии. Среди возможных способов решения данной проблемы выделяются технологии тканевой инженерии, направленные на разработку и создание скаф-фолдов или матриц, которые способны структурно и функционально замещать межклеточный матрикс, что способствует регенерации поврежденных тканей [1]. К скаффолдам для стимуляции регенерации скелетных тканей предъявляется ряд специальных требований, в частности длительный период биодеградации, а также наличие особых механических характеристик [1]. В связи с этим для их изготовления используют синтетические полимеры, обладающие соответствующими свойствами, в частности поликапролактон [2]. Вместе с тем, учитывая высокую степень минерализации межклеточного вещества костной ткани, в состав скаффолдов для стимуляции ее регенерации целесообразно включение неорганических компонентов, позволяющих добиться оптимальных остеокондуктивных и остеоиндуктивных свойств. Наиболее часто с этой целью используют гидроксиапатит, который является основным минеральным компонентом костной ткани [3, 4].

В качестве альтернативы фосфатным соединениям используют карбонат кальция в форме кальцита и ватерита, который, так же как и гидроксиапатит, обладает способностью стимулировать пролиферацию остеобластов. При этом дополнительным преимуществом ватерита является его пористая структура, обеспечивающая возможность адсорбции различных веществ и их высвобождения при перекристаллизации, что может быть использовано в качестве системы адресной доставки биоактивных молекул, необходимых для репаративных процессов [5].

Вне зависимости от планируемой области применения обязательным свойством скаффолдов является биосовместимость. Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ-ИСО одним из важных этапов оценки биосовместимости являются имплантационные тесты. Так, наиболее широко используются модели субкутанной имплантации у белых крыс, что обусловлено хорошей васкуляризацией и интенсивным метаболизмом соединительных тканей подкожной клетчатки. Система микроциркуляции динамически изменяется при сдвигах гомеостаза [6, 7], т.е., по сути, является «зеркалом» функционального состояния ткани. Перспективным для оценки реакции на имплантацию скаффолда представляется использовать параметры тканевой перфузии.

Цель: оценка изменений микроциркуляции кожи, возникающих при подкожной имплантации поликапролактоновых скаффолдов, минерализованных ватеритом.

Материал и методы. Исследования выполнены на 30 белых беспородных крысах-самцах массой 200–250 г, разделенных на две группы. Группа отрицательного контроля включала 15 животных, которым подкожно имплантировали скаффолд из поликапролактона с адсорбированным чужеродным белком (матрица, не обладающая биосовместимостью); опытная группа состояла из 15 животных, которым подкожно имплантировали матрицу из поликапролактона, минерализованную ватеритом.

При проведении экспериментов соблюдали этические принципы в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 г. и ее пересмотром в 1983 г. При работе с экспериментальными животными руководствовались требованиями приказа Министерства здравоохранения РФ от 23 августа 2010 г. №708-н «Об утверждении Правил лабораторной практики». Всех животных за 5 минут до проведения манипуляций наркотизировали введением внутримышечно комбинации золетила (Virbac Sante Animale, Франция) в дозе 0,1 мл/кг и ксилазина (Interchemie, Нидерланды) в дозе 1 мг/кг.

Скаффолды были изготовлены Образовательно-научным институтом наноструктур и биосистем Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского. Средняя толщина волокон матриц составляла 0,6 мкм. Матрицы были имплантированы в межлопаточную область экспериментальных животных. Для этого после обработки операционного поля проводили разрез кожи. В ране под кожей с помощью браншей пинцета формировался карман размерами около 15х15 мм, в который помещался скаффолд в форме диска диаметром 10 мм, после чего рана ушивалась наглухо.

Микроциркуляцию кожи над областью размещения скаффолдов исследовали методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с помощью анализатора «ЛАКК-ОП» (производство НПП «Лазма», Россия) и программы LDF 3.0.2.395. Регистрацию ЛДФ-грамм выполняли у всех животных на 7-е, 14-е и 21-е сутки эксперимента. В качестве контроля использовали ЛДФ-граммы животных, зарегистрированные до проведения оперативного вмешательства (интактные животные). При исследовании микроциркуляции определяли показатель перфузии в перфузионных единицах и с помощью вейвлет-анализа рассчитывали нормированные амплитуды эндотелиальных, нейрогенных и миогенных колебаний, позволяющих оценить состояние соответствующих активных механизмов модуляции микрокровотока. Для оценки пассивных механизмов модуляции кровотока проводили исследование амплитуд колебаний перфузии в дыхательном и сердечном (кардиальном) диапазонах.

На 21-е сутки животные были выведены из эксперимента путем передозировки препаратов для наркоза. С целью верификации результатов функциональных тестов проводилось гистологическое исследование скаффолда в комплексе с окружающими его мягкими тканями. Материал для морфологического исследования фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина (ООО «Биовитрум», Россия), обезвоживали в спиртах, после чего для выполнения срезов препараты заливали в парафин. Срезы толщиной 5–10 мкм окрашивали гематоксилином Майера (ООО «Биовитрум», Россия) и эозином (ООО «Биовитрум», Россия). Для покрытия срезов применяли среду Bio-Monht (Bio Optica, Италия). Препараты исследовали при помощи микроскопа AxioImager Z2 (Carl Zeiss, Германия).

Статистическую обработку полученных данных осуществляли при помощи пакета программ Statistica 10.0. Проверяли гипотезы о виде распределений вариационных рядов (критерий Шапиро — Уилка). 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. 1. Изменения микроциркуляции кожи при субкутанной имплантации скаффол-дов, не обладающих биосовместимостью. Для оценки особенностей микроциркуляторных реакций при имплантации небиосовместимых матриц была сформирована группа отрицательного контроля, включающая белых крыс, которым подкожно имплантировали поликапролактоновые скаффолды с адсорбированным чужеродным белком. В результате проведенного эксперимента обнаружено, что у животных группы отрицательного контроля на 7-е сутки после оперативного вмешательства перфузия кожи над областью размещения поликапролактоновой матрицы, содержащей чужеродный белок, на 80% превышает контрольные значения. При этом отмечаются выраженные изменения как активных, так и пассивных механизмов модуляции кровотока, что проявляется повышением абсолютных амплитуд колебаний перфузии в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном, а также дыхательном и кардиальном частотных диапазонах соответственно (табл. 1). При сравнении амплитуд, нормированных по среднеквадратическому отклонению перфузии, у животных, которым выполнялась имплантация скаффолда с чужеродным белком, отмечается значимое увеличение осцилляций перфузии в миогенном и нейрогенном диапазонах (табл. 2).

На 14-е сутки после имплантации поликапролактоновых матриц с чужеродным белком у животных отмечается двукратное увеличение перфузии кожи над зоной размещения скаффолдов (см. табл. 1). Через 2 недели после имплантации матриц, не обладающих биосовместимостью, как и на 7-е сутки эксперимента, у животных отмечается изменение активной модуляции кровотока. Однако на 14-е сутки статистически значимо увеличенными остаются только абсолютные значения амплитуд в нейрогенном и миогенном диапазонах. При этом статистически значимое повышение нормированных амплитуд колебаний перфузии отмечается только в миогенном частотном диапазоне (см. табл. 2). Изменения ам-

Таблица 1

Изменения перфузии кожи и абсолютных значений амплитуд ее колебаний в различных диапазонах при имплантации скаффолда с чужеродным белком

Показатели

Группы

Контроль

После оперативного вмешательства

7-е сутки

14-е сутки

21-е сутки

Показатель перфузии, перф. ед.

11,1 (9,6; 12,5)

18,4 (16,8; 20) р1=0,000013

21 (19,2;25,2) р =0,000036 р21= 0,069787

21,7 (15,9; 27,8) р =0,000036 р1=0,262311 р32=0,696850

ф

4

ф с

>з 3

го ю

ф

о

го

1

го

к го

1

2

о о ю

<

эндотелиальных

0,34 (0,16; 0,51)

0,64 (0,51; 0,78) р1=0,010415

0,62 (0,25; 0,8) р =0,067175 р12=0,692380

0,49 (0,33; 0,74) р =0,212004 р1=0,166145 р23=0,596702

нейрогенных

0,19 (0,15; 0,25)

0,42 (0,27; 0,47) р1=0,000636

0,28 (0,19; 0,35) р =0,037515 р21=0,0,75023

0,29 (0,26; 0,32) р =0,001724 р1=0,129375 р23=0,733730

миогенных

0,18 (0,15; 0,21)

0,4 (0,29; 0,51) р1=0,000128

0,3 (0,24; 0,4) р =0,003921 р12=0,222521

0,26 (0,19; 0,29) р =0,000475 р1=0,146882 р23=0,623177

дыхательных

0,22 (0,16;0,3)

0,3 (0,27; 0,35) р1=0,0358990

0,21 (0,16; 0,24) р =0,760302 р21=0,0,51755

5,25 (3,65; 8,52) р =0,560274 р1=0,099261 р23=0,520523

кардиальных

0,1 (0,08; 0,14)

0,15 (0,11; 0,18) р1=0,031796

0,12 (0,11; 0,13) р =0,107698 р1=0,531046

0,13 (0,12; 0,15) р =0,030516 р1=0,766680 р2=0,150928

П р и м еч а н и я : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; p1, p2, p3 — по сравнению с контролем, 7-ми и 14-ми сутками после операции соответственно.

Изменения нормированных амплитуд колебаний перфузии кожи у животных при имплантации скаффолда с чужеродным белком

Таблица 2

Показатели

Контроль

Группы

После оперативного вмешательства

7-е сутки

14-е сутки

21-е сутки

г

о

го ©

0) eq О

го

с; с

го

к го

го го о

3

о X

эндотелиальных

14,75 (7,6; 17,8)

15,9 (14,3; 19,2) р1=0,179642

16,7 (12,7; 20,9) р =0,090678 р12=0,766680

14,5 (12,1; 18,3) р =0,677392 р1=0,373379 р23=0,689122

нейрогенных

7,78 (6,69; 8,48)

9,4 (8,2; 12) р1=0,015721

8,7 (6,7; 10,7) р =0,637287 р12=0,306763

9,9 (8,5; 10,8) р =0,048923 р1=0,973699 р23=0,102899

миогенных

6,94 (6,08; 9,97)

9,6 (8,1; 12,8) р1=0,029903

9,3 (7,8; 11,4) р =0,015825 р12=0,817483

9,8 (9,2; 10,7) р =0,006037 р1=0,973699 р23=0,518131

дыхательных

8,9 (6,38; 10,73)

7,7 (6; 8,7) р1=0,231901

6,6 (5,6; 8,7) р =0,071424 р12=0,620928

6,7 (6,2; 8,6) р =0,279402 р1=0,973699 р23=0,600878

кардиальных

3,6 (3,26; 4,47)

3,77 (3,3; 4,5) р1=0,980536

3,25 (2,8; 5,8) р =0,523536 р1=0,973699

4,8 (3,1; 5,35) р =0,560274 р1=0,276606 р2=0,185759

П р и м еч а н и я : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; p1, p2, p3 — по сравнению с контролем, 7-ми и 14-ми сутками после операции соответственно.

плитуд колебаний, характеризующих пассивную модуляцию микрокровотока, в частности, дыхательных и сердечных осцилляций, на 14-е сутки в группе отрицательного контроля не выражены (см. табл. 1, 2).

В период с 14-х по 21-е сутки эксперимента у животных группы отрицательного контроля перфузия кожи над областью имплантации матрицы с чужеродным белком не претерпевает значимых изменений. При этом также сохраняется повышение значений абсолютных амплитуд колебаний перфузии в нейрогенном и миогенным диапазонах, отражающих изменение активной модуляции кровотока (см. табл. 1). Повышение вклада нейрогенного и миогенного механизмов в модуляцию перфузии подтверждают увеличенные значения нормированных амплитуд колебаний в соответствующих диапазонах. Изменения пассивной модуляции кровотока у животных данной группы выражаются повышением абсолютных, но не нормированных значений амплитуды кардиальных колебаний (см. табл. 1, 2).

  • 2.    Морфологические изменения тканей в области имплантации матриц, не обладающих биосовместимостью. Для верификации нарушений, обнаруженных с помощью лазерной допплеровской флоуметрии, проведен анализ морфологических изменений, возникающих при подкожной имплантации белым крысам поликапролактоновых матриц с адсорбированным чужеродным белком. При гистологическом исследовании на 21-е сутки после имплантации вокруг скаффолда с адсорбированным чужеродным белком наблюдается сформированный соединительнотканный барьер, который инфильтрирован лейкоцитами, преимущественно лимфоцитами и плазматическими клетками. Сосуды мягких тканей области имплантации неравномерно наполнены кровью — в большей части как артериального, так и венозного русла отмечается полнокровие. В отдельных участках обнаруживаются признаки свежих и

  • старых мелкоочаговых кровоизлияний, включая неизмененные эритроциты за пределами сосудистого русла, а также гемосидерин и сидерофаги. На 21-е сутки эксперимента скаффолд инфильтрирован нейтрофилами, на поверхности матрицы формируются гигантские многоядерные клетки. Васкуляризации и заселения скаффолда клетками соединительной ткани при этом не происходит.
  • 3.    Изменения микроциркуляции кожи при суб-кутанной имплантации поликапролактоновых скаффолдов, минерализованных ватеритом. У животных опытной группы через 7 дней после имплантации поликапролактоновых скаффолдов, минерализованных ватеритом, отмечается статистически значимое увеличение перфузии кожи над зоной размещения матрицы в среднем на 14%. При этом показатель перфузии статистически значимо ниже, чем у животных группы отрицательного контроля в тот же срок наблюдения. В опытной группе животных повышение перфузионного показателя на 7-е сутки эксперимента в отличие от группы отрицательного контроля не сопровождается значимыми изменениями как активной, так и пассивной модуляции кровотока. Абсолютные значения амплитуд в основных регуляторных диапазонах у этих животных находятся в пределах вариабельности контроля (табл. 3). Перераспределение вклада различных механизмов в модуляцию кровотока также не выражено и проявляется только снижением активности пассивных дыхательных колебаний, что выражается уменьшением их нормированной амплитуды (табл. 4).

На 14-е сутки эксперимента у животных опытной группы повышение перфузионного показателя кожи над областью размещения минерализованной ватеритом матрицы нивелируется, и его значения достигают пределов вариабельности контроля. Так же как и на 7-е сутки эксперимента, изменений модуляции микрокровотока в зоне имплантации не отмечается:

Таблица 3

Изменения перфузии кожи и абсолютных значений амплитуд ее колебаний в различных диапазонах при имплантации скаффолда, минерализованного ватеритом

Показатели

Группы

Контроль

После оперативного вмешательства

7-е сутки

14-е сутки

21-е сутки

Показатель перфузии, перф. ед.

11,1 (9,6; 12,5)

12,6 (11,7; 13,8) р =0,027027 ро1к= 0,000051

12,3 (11,4;13,3) р =0,065411 р 1= 0,505239 ро2к= 0,000124

11,4 (10,6; 12,7) р =0,479239 р1=0,091763 р2=0,196199 ро3к= 0,000131

ci ф

4

ф с

>s s

го ю

ф с; о

го СЕ

1

с; с

го

к го

1

с; о

to <

эндотелиальных

0,34 (0,16; 0,51)

0,46 (0,27; 0,50) р =0,518983 ро1к= 0,047108

0,25 (0,21;0,90) р =0,677996 р1=0,772059 ро2к= 0,622066

0,35 (0,18; 0,51) р =0,678320 р1=0,355134 р2=0,644373 р о 3 к = 0,121252

нейрогенных

0,19 (0,15; 0,25)

0,21 (0,18; 0,35) р =0,381443 ро1к= 0,017978

0,17 (0,14; 0,24) р =0,550608 р1=0,400864 р о 2 к = 0,037772

0,23 (0,15; 0,3) р =0,961083 р1=0,549626 р 2=0,1538253 р3ок= 0,044315

миогенных

0,18 (0,15; 0,21)

0,2 (0,15; 0,24) р =0,433563 ро1к= 0,000822

0,19 (0,16; 0,22) р =0,585789 р1=0,816735 ро2к= 0,012426

0,19 (0,13; 0,21) р =0,329115 р1=0,264829 р2=0,230085 ро3к= 0,003717

дыхательных

0,22 (0,16; 0,30)

0,19 (0,12; 0,22) р =0,146765 ро1к= 0,009776

0,19 (0,12; 0,22) р =0,127321 р1=0,783799 ро2к= 0,022104

0,24 (0,1; 0,35) р =0,150023 р1=0,605344 р2=0,877717 ро3к= 0,113533

кардиальных

0,1 (0,08; 0,14)

0,09 (0,07; 0,11) р =0,166985 р1= 0,002775

0,08 (0,07; 0,09) р =0,058588 р1=0,523929 р 2= 0,000430

0,11 (0,08; 0,13) р =0,494525 р1=0,567916 р2=0,340105 р3= 0,032115

П р и м еч а н и я : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; p1, p2, p3 — по сравнению с контролем, 7-ми и 14-ми сутками после операции соответственно; рок— по сравнению с группой отрицательного контроля в тот же срок наблюдения.

абсолютные значения амплитуд колебаний перфузии в основных регуляторных диапазонах не имеют отличий от контроля (см. табл. 3). Динамики нормированных амплитуд колебаний по сравнению с 7-ми сутками эксперимента у животных данной группы также не отмечено (см. табл. 4).

Через 21 сутки после имплантации матриц из поликапролактона, содержащих ватерит, перфузионный показатель кожи над областью их размещения, абсолютные и нормированные амплитуды колебаний перфузии в эндотелиальном, нейрогенном, миоген-ном, дыхательном и сердечном диапазонах у животных опытной группы не имеют статистически значимых отличий от группы контроля. При этом перфузия над областью имплантации матриц, абсолютные значения амплитуд нейрогенных и кардиальных колебаний, а также абсолютные и нормированные амплитуды осцилляций в миогенногом диапазоне у животных данной группы статистически значимо ниже соответствующих показателей группы отрицательного контроля в тот же срок наблюдения (см. табл. 3, 4).

  • 4.    Морфологические изменения тканей в области имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом. При морфологическом исследовании тканей области имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, на 21-е сутки эксперимента в перифокальной области в отличие от группы отрицательного контроля признаков воспалительной реакции, включая отек, полнокровие сосудов, лейко-

  • цитарную инфильтрацию, не обнаружено. На границе матрицы обнаруживается большое число мелких сосудов и множественные мелкоочаговые свежие кровоизлияния, вероятно обусловленные травмати-зацией сосудов при извлечении матрицы. Матрица плотно заселена клетками соединительной ткани — фибробластами и фиброцитами, в составе матрицы в отдельных полях зрения обнаруживаются единичные лейкоциты — лимфоциты, макрофаги. Скаф-фолд, минерализованный ватеритом, интенсивно васкуляризован.

Обсуждение. Изменения кровотока кожи над областью имплантации скаффолда, содержащего чужеродный белок, регистрируются с 7-х по 21-е сутки эксперимента и характеризуются стойким увеличением перфузионного показателя, которое ассоциировано с изменением как активных (эндотелиальный, нейрогенный и миогенный), так и пассивных (дыхательный и сердечный) механизмов модуляции микроциркуляции. На 7-е сутки после имплантации этих матриц отмечается эндотелийзависимая дилатация артериол, что проявляется увеличением амплитуды колебаний в соответствующем диапазоне, уменьшением нейрогенного тонуса и сопротивления артериол, характеризуется повышением амплитуды нейрогенных колебаний, снижением мышечного тонуса прекапилляров, выражается ростом амплитуд миогенных осцилляций [8]. Изменения активной модуляции сопровождаются динамикой пассивных колебаний кровотока в микроциркуляторном русле, что

Изменения нормированных амплитуд колебаний перфузии кожи при имплантации скаффолда, минерализованного ватеритом

Таблица 4

Показатели

Группы

Контроль

После оперативного вмешательства

7-е сутки

14-е сутки

21-е сутки

ci ф

эндотелиальных

14,75 (7,6; 17,8)

12,2 (10,8;15,2) р =0,853809 ро1к= 0,053491

10,5 (8,27; 17,7) р =0,640429 р1=0,451345 ро2к= 0,130031

10,2 (7,49;12,87) р =0,102127 р1=0,086645 р2=0,689122 ро3к= 0,044315

о

>s з

га © ф с; §

га ст

i-

с; с

га

к га

га СО О

3

о X

нейрогенных

7,78 (6,69; 8,48)

6,7 (5,6; 9,36) р =0,407005 ро1к= 0,036250

5,12 (4,56; 7,32) р =0,033346 р1=0,202450 ро2к= 0,026544

8 (4,94; 9,65) р =0,980536 р1=0,849015 р2=0,102899 ро3к= 0,106207

миогенных

6,94 (6,08; 9,97)

6,85 (5,32; 8,01) р =0,433563 ро1к= 0,007093

6,31 (3,92; 7,85) р =0,212913 р1=0,486906 ро2к= 0,006707

6,54 (4,46; 9,02) р =0,251514 р1=0,849015 р2=0,518131 ро3к= 0,001384

дыхательных

8,9 (6,38; 10,73)

5,89 (4,05; 7,54) р =0,009890 ро1к= 0,097121

5,22 (1,73; 6,83) р =0,001077 р1=0,297015 ро2к= 0,097962

6,25 (3,65; 8,52) р =0,058133 р1=0,723674 р2=0,600878 ро3к= 0,198517

кардиальных

3,6 (3,26; 4,47)

2,74 (2,43; 4,11) р =0,080036 р1= 0,221014

2,73 (1,04; 3,54) р =0,008124 р1=0,202450 р 2= 0,097962

2,84 (2,49; 4,86) р =0,317167 р1=0,369463 р2=0,185759 р о 3 к = 0,222521

П р и м еч а н и я : в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; p1, p2, p3 — по сравнению с контролем, 7-ми и 14-ми сутками после операции соответственно; рок— по сравнению с группой отрицательного контроля в тот же срок наблюдения.

проявляется повышением их амплитуд в дыхательном и кардиальном диапазонах, отражая затруднения оттока крови и повышение ее притока в систему микроциркуляции [8]. При этом баланс механизмов контроля микроциркуляции перераспределяется в пользу нейрогенного и миогенного компонентов, что проявляется ростом соответствующих нормированных амплитуд [8] Снижение нейрогенного и миоген-ного тонуса прекапиллярного звена при повышенной перфузии свидетельствует о гиперемическом типе микрогемодинамики [8], что обусловлено процессом воспаления в области имплантации матрицы, не обладающей биосовместимостью, развитие которого подтверждают результаты морфологических изменений в тканях, окружающих скаффолд с чужеродным белком. Наиболее стойкими являются нарушения миогенного контроля микроциркуляции, так как изменения абсолютных и нормированных амплитуд мио-генных колебаний регистрируются без существенной динамики на протяжении всего эксперимента, что свидетельствует о выраженной гипоксии и ацидозе тканей [8] в области имплантации матриц с адсорбированным чужеродным белком.

При подкожной имплантации крысам поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, наблюдаются транзиторные сдвиги перфузионного показателя, не сопровождающиеся выраженными изменениями активной и пассивной модуляции кровотока в микроциркуляторном русле. Подобные паттерны микроциркуляторных изменений наблюдались ранее при имплантации неминерализованных матриц из поликапролактона и минерализованных гидроксиапатитом. Полная нормализация перфузии кожи и модуляции микрокровотока к 21-м суткам после субкутанной имплантации свидетельствует о биосовместимости матриц [9, 10], что подтверждают полученные в ходе данного исследования морфологические данные, согласно которым скаффолды, содержащие ватерит, колонизируются соединительнотканными элементами и васкуляризуются, не вызывая выраженной воспалительной реакции в тканях перифокальной области.

Заключение. Представленные экспериментальные данные позволяют заключить, что изменения микроциркуляции кожи над областью размещения матриц соответствуют морфологической картине тканевых реакций. Нарушения биосовместимости проявляются воспалением в области имплантации скаффолдов, что сопровождается стойким повышением перфузии, ассоциированным с изменением модуляции локального кровотока. При имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, признаков воспаления в окружающих скаффолд тканях не отмечается. При этом локальные микроциркуляторные реакции носят транзитор-ный характер, полностью исчезая к 21-м суткам после имплантации. Совокупность данных функциональных и морфологических исследований позволяет констатировать высокую степень биосовместимости поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом, что обусловливает перспективы их применения для стимуляции регенерации тканей.

Список литературы Особенности микроциркуляторных реакций при субкутанной имплантации поликапролактоновых матриц, минерализованных ватеритом

  • Dorj В, Won JE. Kim JH, Choi SJ, Shin US, Kim HW. Robocasting nanocomposite scaffolds of poly (caprolactone)/ hydroxyapatite incorporating modified carbon nanotubes for hard tissue reconstruction. J Biomed Mater Res A 2013; 101 (6): 1670-1681
  • Seyednejad H, Gawlitta D, Kuiper RV, de Bruin A, van Nostrum CF, Vermonden T, Dhert WJ, Hennink WE. In vivo biocompatibility and biodegradationof3D-printed porous scaffolds based on a hydroxyl-functionalized poly (£-caprolactone). Biomaterials 2012; 33: 4309-4318
  • Иванов A. H., Козадаев M.H., Богомолова H.B. и др. Исследование биосовместимости матриц на основе поликапролактона и гидроксиапатита в условиях in vivo. Цитология 2015; 57 (4): 286-293
  • Chuenjitkuntaworn В, Inrung W, Damrongsri D, et al. Polycaprolactone/hydroxyapatite composite scaffolds: preparation, characterization, and in vitro and in vivo biological responses of human primary bone cells. J Biomed Mater Res A 2010;94:241-251
  • Parakhonskiy BV, Haase A, Antolini R. Sub-Micrometer Vaterite Containers: Synthesis, Substance Loading, and Release. Angewandte Chemie International Edition 2012; 51 (5): 1195-1197
  • Иванов A.H., Козадаев M.H., Белова С. В. и др. Сравнительный анализ перфузии и динамики маркеров острой фазы воспалительной реакции при имплантации матриц на основе поликапролактона и гидроксиапатита. Современные проблемы науки и образования 2016; 4:15
  • Крупаткин А. И. Информационные аспекты состояния микроциркуляции после десимпатизиру-ющих операций при посттравматическом комплексном регионарном болевом синдроме. Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова 2013; 113 (6-1): 17-21
  • Иванов A. H., Козадаев M.H., Пучиньян Д. M. и др. Изменения микроциркуляции при стимуляции регенерации тканей скаффолдом на основе поликапролактона. Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2015; 14 (54): 70-75
  • Стариков В. В., Рудченко С. О. Оптимизация свойств композита на основе гидроксиапатита и хитозана путем вариации его состава и режимов. В1сник ХмельнЩького нацюнального уыверситету 2010;915:35-39.
Еще
Статья научная