Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности

Цель исследования – экспериментальная оценка эффективности использования низких температур в комбинации с ионизирующим облучением для девитализации артерий малого диаметра, разработка метода получения сосудистых ксеноскаффолдов....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2012
Hauptverfasser: Бызов, Д.В., Чиж, Н.А., Михайлова, И.П., Сынчикова, О.П., Сандомирский, Б.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України 2012
Schriftenreihe:Проблемы криобиологии
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68498
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности / Д.В. Бызов, Н.А. Чиж, И.П. Михайлова, О.П. Сынчикова, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 2. — С. 173-176. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-68498
record_format dspace
spelling irk-123456789-684982014-09-26T03:01:51Z Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности Бызов, Д.В. Чиж, Н.А. Михайлова, И.П. Сынчикова, О.П. Сандомирский, Б.П. Краткие сообщения Цель исследования – экспериментальная оценка эффективности использования низких температур в комбинации с ионизирующим облучением для девитализации артерий малого диаметра, разработка метода получения сосудистых ксеноскаффолдов. 2012 Article Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности / Д.В. Бызов, Н.А. Чиж, И.П. Михайлова, О.П. Сынчикова, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 2. — С. 173-176. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ. 0233-7673 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68498 615.361.13:612.017 ru Проблемы криобиологии Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Краткие сообщения
Краткие сообщения
spellingShingle Краткие сообщения
Краткие сообщения
Бызов, Д.В.
Чиж, Н.А.
Михайлова, И.П.
Сынчикова, О.П.
Сандомирский, Б.П.
Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
Проблемы криобиологии
description Цель исследования – экспериментальная оценка эффективности использования низких температур в комбинации с ионизирующим облучением для девитализации артерий малого диаметра, разработка метода получения сосудистых ксеноскаффолдов.
format Article
author Бызов, Д.В.
Чиж, Н.А.
Михайлова, И.П.
Сынчикова, О.П.
Сандомирский, Б.П.
author_facet Бызов, Д.В.
Чиж, Н.А.
Михайлова, И.П.
Сынчикова, О.П.
Сандомирский, Б.П.
author_sort Бызов, Д.В.
title Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
title_short Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
title_full Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
title_fullStr Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
title_full_unstemmed Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
title_sort девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности
publisher Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
publishDate 2012
topic_facet Краткие сообщения
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68498
citation_txt Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности / Д.В. Бызов, Н.А. Чиж, И.П. Михайлова, О.П. Сынчикова, Б.П. Сандомирский // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 2. — С. 173-176. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ.
series Проблемы криобиологии
work_keys_str_mv AT byzovdv devitalizaciâksenoarterijnovyjpodhodksniženiûimmunogennosti
AT čižna devitalizaciâksenoarterijnovyjpodhodksniženiûimmunogennosti
AT mihajlovaip devitalizaciâksenoarterijnovyjpodhodksniženiûimmunogennosti
AT synčikovaop devitalizaciâksenoarterijnovyjpodhodksniženiûimmunogennosti
AT sandomirskijbp devitalizaciâksenoarterijnovyjpodhodksniženiûimmunogennosti
first_indexed 2025-07-05T18:19:36Z
last_indexed 2025-07-05T18:19:36Z
_version_ 1836832078288650240
fulltext 173 Сердечно-сосудистые заболевания и, прежде все- го, атеросклеротическое поражение артерий, являются ведущими причинами смертности и инвалидизации населения в мире. Наиболее распространенным, а часто и единственно возможным, хирургическим ме- тодом лечения окклюзионных поражений магистраль- ных сосудов является замена участка поврежденной артерии сосудистым графтом. Сосудистое протезиро- вание широко используется и в качестве вспомогатель- ного хирургического метода в комплексе лечения не- сосудистой патологии: обеспечение гемодиализного сосудистого доступа, при острых травмах, радикаль- ных онкологических и пластических операциях, ор- ганных трансплантациях. «Золотым стандартом» со- судистого протезирования артерий малого диаметра (~ 6 мм) считаются аутогенные артерии и вены. Одна- ко существуют факторы, в значительной степени ограничивающие их повсеместное применение. Перс- пективным считается разработка биологических сосу- дистых протезов на основе девитализированных ксе- ногенных тканей. Недостатки химических методов девитализации и децеллюларизации обусловили поиск альтернативных методов обработки [2]. Цель исследования – экспериментальная оценка эффективности использования низких температур в комбинации с ионизирующим облучением для деви- тализации артерий малого диаметра, разработка мето- да получения сосудистых ксеноскаффолдов. Предметом исследования были внутренние груд- ные артерии половозрелых свиней. Внутренний диа- метр скелетированных артерий варьировал от 2,5 до 3,5 мм, длина – от 5 до 20 см. Сосуды помещали в стерильные криоконтейнеры и погружали в жидкий азот. После отогрева на водя- ной бане пробирки подвергали дискретному облуче- нию потоком электронов в дозе 25КГр при помощи линейного ускорителя электронов на базе ННЦ ХФТИ. Для оценки влияния указанных физических факто- ров на артерии изучали морфологическую структуру Cardiovascular diseases and first of all the sclerotic injuries of arteries are the causes of mortality and disability in world human population. The most common and often the only possible method for surgical treatment of occlusive diseases of great vessels is the change of damaged artery section by vascular graft. Vascular prosthesis is widely used also as a secondary surgical method in complex treatment of non-vessel pathology: providing of hemodialysis vascular access, at acute inju- ries, radical oncological and plastic surgeries, organ transplantations. ‘Gold standard’ in vascular prosthesis of arteries of small diameter (~6 mm) is the using of autogenic arteries and veins, however, there are some restrictions for their widespread application. The de- velopment of biological vascular prostheses on the base of devitalized xenogeneic tissues is considered to be pros- pective. The disadvantages of chemical methods of de- vitalization and decellularization stipulated the search of alternative methods for protheses treatment [2]. The research aim was to experimentally assess the efficiency of using low temperatures combined with ionizing irradiation for devitalization of arteries of small diameter, development of method for obtaining the vas- cular xenoscaffolds. The research objects were the internal thoracic arte- ries of mature pigs. Internal diameter of skeletonized arteries varied from 2.5 to 3.5mm, length was from 5 to 20 cm. The vessels were placed into sterile cryocontainers and plunged into liquid nitrogen. After thawing in water bath the flasks were exposed to discrete irradiation of 25 kGy dose with electron beam in linear electron acce- lerator at the National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology. To assess the effect of the mentioned physical factors on arteries we studied morphological structure of arterial wall, measured biomechanical properties of arteries, determined biocompatibility and degree of immunoge- neity in vivo after transplantation of arterial sections under УДК 615.361.13:612.017 Д.В. БЫЗОВ*, Н.А. ЧИЖ, И.П. МИХАЙЛОВА, О.П. СЫНЧИКОВА, Б.П. САНДОМИРСКИЙ Девитализация ксеноартерий: новый подход к снижению иммуногенности# UDC 615.361.13:612.017 D.V. BYZOV*, N.A. CHIZH, I.P. MIKHAYLOVA, O.P. SYNCHIKOVA, B.P. SANDOMIRSKY Devitalization of Xenoarteries: New Approach to Decrease Immunogeneity# * Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию: ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; электронная почта: cryo@online.kharkov.ua * To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015; e-mail: cryo@online.kharkov.ua Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na- tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков #This reseach was presented at minisimposium Stem Cell Day, held in Kharkov, Ukraine, on the 22th of May, 2012. #Данное исследование было представлено на мини-симпозиуме «День стволовой клетки», проходившем 22 мая 2012 года в г. Харькове. problems of cryobiology Vol. 22, 2012, №2 проблемы криобиологии Т. 22, 2012, №2 174 артериальной стенки, измеряли биомеханические свойства артерий, изучали биосовместимость и сте- пень иммуногенности in vivo при имплантации участ- ков артерий под кожу крысам линии Wistar, а также функциональность и тромбогенность in vivo при трансплантации в системный кровоток. Было установлено, что замораживание-отогрев при- водит к формированию обширных областей деэндоте- лизации, чередующихся с участками сохранившейся эндотелиальной выстилки [1]. В гладкомышечных клетках (ГМК) было выявлено изменение формы и ульт- раструктуры ядер, что проявлялось в отсутствии инва- гинаций кариолеммы и разрыхлении гетерохромати- на. Соединительно-тканные волокна артерий после за- мораживания имели сниженную извитость и компакт- ное расположение. При этом их целостность, также как и целостность внутренней эластической мембраны (ВЭМ), не нарушалась. Ионизирующее облучение приводило к полной десквамации эндотелия. Сосудистая медиа характеризо- валась несколько разволокненными мышечными пуч- ками при наличии сегментированных и деформиро- ванных ядер ГМК, что указывает на интерфазную ги- бель клеток. Внутренняя эластическая мембрана не имела грубых структурных изменений, сохраняла це- лостность и непрерывность [4]. Соединительно-тканные волокна были уплотнены и компактно расположены. Комбинирование замораживания-отогрева и по- следующего ионизирующего облучения позволило добиться не только долгосрочного хранения артерий, но и максимального повреждающего воздействия на клеточные элементы сосудистой стенки. Эндотелиаль- ная выстилка отсутствовала на всем протяжении ар- терий. Средняя оболочка состояла из деформирован- ных мышечных волокон, на протяжении которых оп- ределялись микроразрывы. Гладкомышечные клетки подвергались значительной деструкции и в основном выявлялись в виде полостей с фрагментами клеточ- ных мембран. Структура ВЭМ и соединительно-ткан- ных волокон преимущественно сохранялась. Волокна были уплотнены и располагались компактно за счет заполнения пространства разрушенных гладкомышеч- ных клеток [4]. Кривые зависимостей напряжение-деформация нативных артерий и артерий на этапах девитализации имели характерную для соединительно-тканных структур S-образную форму. Начальные участки кри- вых обработанных сосудов, соответствующие области физиологических нагрузок, находились в пределах границ вариабельности нативных сосудов. Продолжи- тельность областей упругой деформации всех групп обработанных артерий в значительной степени превы- шала данный показатель в нативных артериях, т. е. приложенная нагрузка, вызывающая начальное раз- рушение отдельных соединительно-тканных фибрилл в группе нативных артерий, приводила лишь к допол- skin of Wistar rats as well as functionality and thrombo- genecity in vivo after transplantation of prostheses into system blood circulation. We have established that during freeze-thawing there were formed extensive areas of endothelialization with the regions of preserved endothelial lining [1]. In smooth- muscle cells (SMCs) we have found the change of nuclei form and ultrastructure revealed in the absence of karyolemma invagination and heterochromatin loosening. Connective-tissue arterial fibers after freeze-thawing had a decreased tortuosity and compact location.Their integ- rity as well as the one of internal elastic membrane (IEM) were preserved. Ionizing irradiation induced a complete desquamation of endothelium. Vascular media was characterized by slightly dissociated muscle bundles with segmented and deformed nuclei of SMCs, that pointed to interphase cell death. Internal elastic membrane had no gross struc- tural changes, it preserved the integrity and continuity [4]. Connective-tissue fibers were compressed and com- pactly located. Combining freeze-thawing with the following ionizing irradiation enabled to achieve not only long-term storage of arteries but also maximal damaging effect on cell elements of vascular wall. Endothelial lining was absent throughout the arteries. Middle coat consisted of defor- med muscle fibers along which the microruptures were noted. Smooth-muscle cells were exposed to a signifi- cant destruction and mainly were appeared as the cavities with the fragments of cell membranes. Structure of IEM and connective-tissue fibers was mostly preserved. The fibers were compressed and compactly located due to the filling of damaged SMCs space [4]. The tension-deformation curvex of native arteries and the arteries at the devitalization stages had S-like shape specific for connective-tissue structures. Initial sections of the curves of treated vessels corresponded to the areas of physical loading were within the limits of variability of native vessels. Length of elastic deformation areas of all the treated arteries in a great extent exceeded the index of native arteries, i. e. imposed load causing an initial damage of connective-tissue fibrils in the group of native arteries led only to their additional lengthening after exposure of the studied physical factors. We have revealed freeze-thawing as significantly increasing the strength of arteries in longitudinal direc- tion that could be explained by a partial dehydration of vascular wall and formation of cross-links between separate connective-tissue fibrils. When irradiating with electron beams the strength characteristics of arteries increased that was associated with formation of additio- nal cross-linking between fibrils under effect of ionizing irradiation. Preliminary freeze-thawing decreased irradia- tion effect by increase in strength that was probably as- sociated with radioprotective impact of freeze-thawing reducing the number of the formed cross-links. problems of cryobiology Vol. 22, 2012, №2 проблемы криобиологии Т. 22, 2012, №2 175 нительному их удлинению после воздействия изучае- мых физических факторов. Было выявлено, что замораживание-отогрев дос- товерно повышает прочность артерий в продольном направлении, что объясняется частичной дегидрата- цией сосудистой стенки и формированием кросс-линк- связей между отдельными соединительно-тканными фибриллами. Облучение потоками электронов также приводило к повышению прочностных характеристик артерий, что также связано с формированием допол- нительных поперечных сшивок между фибриллами под влиянием ионизирующего облучения. Предва- рительное замораживание-отогрев снижало эффект облучения по повышению прочности, что, по-видимо- му, связано с радиопротекторным действием процесса замораживания-отогрева, снижающего количество сформированных кросслинк-связей. Прочность артерий в радиальном направлении достоверно повышалась во всех группах облученных артерий. Процесс замораживания-отогрева не влиял на этот показатель, что связано с минимальным воз- действием на эластические волокна, поскольку имен- но они определяют предельную прочность при би- аксиальной нагрузке. Результаты ксеноимплантации продемонстрирова- ли наличие острой реакции отторжения переходящей в хронический воспалительный процесс в группе на- тивных артерий. На ранних сроках наблюдния арте- рии после замораживания имели менее выраженную клеточную реакцию с последующими фиброзно- склеротическими изменениями сосудистой стенки. Реакции воспаления и отторжения в группе артерий после замораживания и последующего облучения от- сутствовали, при этом к 8-й неделе наблюдения отме- чалось заселение сосудистой стенки макрофагами и клетками фибробластического ряда, свидетельствую- щее о ремоделировании имплантата. Было выполнено 10 операций сосудистого проте- зирования с использованием в качестве графтов деви- тализированных ксеноартерий. Антикоагулянтные и антиагрегантные препараты в послеоперационном пе- риоде не применялись. Максимальная длительность наблюдения составила 14 месяцев. Острые тромбозы, обусловленные свойствами протеза, отсутствовали [3]. Гистологическое исследование девитализирован- ных протезов подтвердило отсутствие реакций оттор- жения и иммуногенного воспаления на всех сроках наблюдения. К 7-м суткам наблюдения макроскопи- чески люминальная поверхность графта не отличалась от аорты. Соединительно-тканная структура протеза была представлена упорядоченно расположенными, непрерывными волокнами без признаков биодегра- дации и деструктивно-некротических изменений. Клеточные фрагменты не визуализировались. В око- лоанастоматических зонах определялись отдельные группы эндотелиоцитов. К 15-м суткам послеопера- ционного периода были выявлены формирование Arterial strength in radial direction significantly raised in all the groups of irradiated arteries. Freeze-thawing did not influence this index that could be associated with a minimal impairment of elastic fibers which exactly determine an ultimate strength at biaxial load. The results of xenoimplantation have demonstrated the presence of acute host reaction becoming a chronic inflammatory process in the group of native arteries. During early observation terms the frozen-thawed arteries had less expressed cell response with further fibro-sclerotic changes of vascular wall. Reactions of inflammation and rejection in the group of arteries after freezing and the following irradiation did not occur, moreover to the 8th week of observation we noted the colonization of vascular wall by macrophages and cells of fibroblast series that attested the implant remodeling. We have performed 10 surgeries of vascular prosthe- sis using the devitalized xenoarteries as the grafts. Anticoagulant and antiplatelet preparations were not used during postoperative period. Maximal duration of obser- vation was 14 months. Acute thromboses stipulated by properties of prosthesis were absent [3]. Histological analysis of devitalized prostheses showed the absence of the reactions of rejection and immunogenic inflammation at all investigation stages. To the 7th day of observation the gross appearance of graft luminal sur- face did not differ from an aorta one. Connective-tissue structure of prosthesis was presented by ordered, continuous fibers without signs of biodegradation and destructive-necrotic changes. No cell fragments were visible. Several endotheliocytic groups were found in perianastomotic zones. To the 15th day post surgery we have revealed the formation of numerous endothelization foci along the entire length of prosthesis luminal surface, colonization of vascular media by single macrophages and initiation of vasa vasorum formation in adventitial layer [3, 5]. To the 9th month post surgery the destructive- degenerative changes in bioprosthesis were absent, in vascular media there were single macrophages, fibro- blasts and SMCs with preserved full-value connective- tissue structure of prosthesis wall. Maximal colonization of graft wall by recipient cells was found in the 9–12th month post transplantation. To the 12th month of obser- vation we noted a significant decrease in cell number, predominantly fibroblasts, in vascular media and the integrity and order in connective-tissue structure of de- vitalized vessel was preserved. There were no dest- ructive-necrotic changes along the whole graft length [6]. Therefore a maximal observation term after trans- plantation made 14 months. Experimental animals re- mained entirely physically active. During the whole post- operative period the devitalized xenografts functioned properly providing a sufficient blood supply, the signs of rejections, immunogenic inflammations, stenoses and aneurysmal dilatations were absent. problems of cryobiology Vol. 22, 2012, №2 проблемы криобиологии Т. 22, 2012, №2 176 множественных очагов эндотелизации на всем протя- жении люминальной поверхности протеза, заселение сосудистой медии единичными макрофагами и начало формирования сети vasa vasorum в адвентициальном слое [3, 5]. К 9-му месяцу послеоперационного пе- риода деструктивно-дегенеративные изменения со стороны биопротеза отсутствовали, в сосудистой ме- дии обнаруживались единичные макрофаги, фибро- бласты и ГМК при сохранении полноценной соеди- нительно-тканной структуры стенки протеза. Макси- мальное заселение стенки графта клетками реципиен- та было выявлено на 9–12 месяц после трансплан- тации. Так, к 12-му месяцу наблюдения отмечалось значительное увеличение количества клеток, преиму- щественно фибробластов, в сосудистой медии при сохранении целостности и упорядоченности соедини- тельно-тканной структуры девитализированного сосу- да. Деструктивно-некротические изменения отсутст- вовали на всем протяжении графта [6]. Таким образом, максимальный срок наблюдения после трансплантации составил 14 мес. Эксперимен- тальные животные сохраняли физиологическую ак- тивность в полном объеме. В течение всего послеопе- рационного периода девитализированные ксенограф- ты адекватно функционировали, обеспечивая доста- точное кровоснабжение, признаки отторжений, имму- ногенных воспалений, стенозов и аневризматических дилатаций отсутствовали. Полученные положительные результаты обуслав- ливают целесообразность дальнейших исследований и возможность внедрения девитализированных ксено- артерий в клинику. The obtained positive results enable the advisability of further research and possibility to implement devi- talized xenoarteries in clinical practice. Литература 1. Бызов Д. В., Сынчикова О.П., Михайлова И.П., Сандомир- ский Б.П. Применение низких температур для создания ксеногенных сосудистых скаффолдов // Біотехнологія. – 2010. – Т. 3, № 1. – С. 41–45. 2. Бызов Д.В., Сынчикова О.П., Пушкова Е.H. и др. Биотех- нологические аспекты создания трансплантатов арте- рий // Біотехнологія. – 2010. – Т. 3, №3. – С. 21–30. 3. Бызов Д.В., Чиж Н.А., Михайлова И.П. и др. Девитализиро- ванные сосудистые протезы, исследование in vivo // Вест- ник трансплантологии и искусственных органов. – 2011. – Т. 12, №4. – С. 81–90. 4. Бызов Д.В., Репин Н.В., Марченко Л.Н. и др. Ультраструк- тура артерий после девитализации низкими температу- рами и ионизирующим облучением // Проблемы криобиоло- гии. – 2011. – Т. 21, №2. – С. 137–146. 5. Byzov D.V., Sandomirsky B.P. Creation of devitalized vascular prostheses of small diameter // Int. J. Artif. Org. – 2011. – Vol. 34, №8. – P. 708. 6. Byzov D., Mikhaylova I. , Chizh N. et al. Development of biolo- gical small diameter vascular grafts // Cardiovasc. Res. – 2012. – Vol. 93, Suppl. 1. – P. 39. Поступила 01.06.2012 References 1. Byzov D.V., Synchikova O.P., Mikhaylova I.P., Sandomirsky B.P. Using of low temperatures for creation of xenogeneic vascular scaffolds // Biotekhnologiya. – 2010. – Vol. 3, N1.– P. 41–45. 2. Byzov D.V., Synchikova O.P., Pushkova E.N. et al. Biotechno- logical aspects of creation of vascular transplants // Biotech- nology. – 2010.– Vol.3, N3. – P.21–30. 3. Byzov D.V., Chizh N.A., Mikhaylova I.P. et al. Devitalized vascular prostheses: in vivo study // Vestnik Transplantologii i Iskusstvennykh Organov. – 2011. – Vol. 12, N4. – P. 81-90. 4. Byzov D.V., Repin N.V., Marchenko L.N. et al. Ultrastructure of arteries after devitalization by low temperatures and ionizing irradiation // Problems of Cryobiology. – 2011. – Vol. 21, N2. – P. 137–146. 5. Byzov D.V., Sandomirsky B.P. Creation of devitalized vascular prostheses of small diameter // Int. J. Artif. Org. – 2011. – Vol. 34, №8. – P. 708. 6. Byzov D., Mikhaylova I. , Chizh N. et al. Development of biolo- gical small diameter vascular grafts // Cardiovasc. Res. – 2012. – Vol. 93, Suppl. 1. – P. 39. Accepted 01.06.2012 problems of cryobiology Vol. 22, 2012, №2 проблемы криобиологии Т. 22, 2012, №2