Особенности ремоделирования новообразованной сосудистой ткани на базе биодеградируемых сосудистых протезов, имплантированных в сонную артерию овец: морфогенетический анализ

Тканеинженерные сосудистые протезы, разрабатываемые для протезирования артерий малого диаметра, помимо высокой биосовместимости и сохранения своей проходимости после имплантации в сосудистое русло, должны также обладать пригодностью для формирования на своей основе новообразованной ткани, максимально соответствующей нативной сосудистой ткани.

Цель: оценка результатов долгосрочной проходимости биодеградируемых сосудистых протезов с атромбогенным лекарственным покрытием на модели крупных лабораторных животных.

Материал и методы. Сосудистые протезы диаметром 4 мм были изготовлены методом электроспиннинга из полимерной композиции 5% полигидросибутирата/валериата (PHBV) и 10% поликапролактона (PCL) и комплекса проангиогенных факторов (GFmix): сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), основного фактора роста фибробластов (bFGF) и хемоаттрактантной молекулы (SDF-1α). Для повышения тромборезистентных свойств графтов была проведена атромбогенная модификация поверхности части изготовленных протезов гепарином и илопростом. Модифицированные протезы были имплантированы в сонную артерию овец сроком на 12 мес. Группа с аутоартериальной имплантацией выступила в качестве контроля.

Результаты. Спустя 12 мес. имплантации проходимость аутоартериальных трансплантатов составила 87,5%. Проходимость PHBV/PCL/GFmix с гепарином и илопростом по окончании срока имплантации достигла 50%. Биодеградируемый каркас модифицированных протезов практически полностью резорбировался с образованием аневризм на всем протяжении. В модифицированных протезах обнаружено наличие основных элементов новообразованной сосудистой ткани и отмечено отсутствие кальция в стенках протезов.

Заключение. Полученные результаты показали, что биодеградируемые сосудистые протезы PHBV/PCL/GFmixHep/Ilo  обладают высокой долгосрочной проходимостью, что позволяет считать их пригодными для формирования на их основе новообразованной сосудистой ткани. Однако в связи с наличием факта аневризмообразования требуется проведение дополнительного укрепления каркаса протеза и повышения атромбогенных свойств внутренней поверхности.

1. Husain M.J., Datta B.K., Kostova D., Joseph K.T., Asma S., Richter P. et al. Access to cardiovascular disease and hypertension medicines in developing countries: an analysis of essential medicine lists, price, availability, and affordability. J. Am. Heart Assoc. 2020;9(9):e015302. DOI: 10.1161/JAHA.119.015302.

2. Naegeli K.M., Kural M.H., Li Y., Wang J., Hugentobler E.A., Niklason L.E. Bioengineering human tissues and the future of vascular replacement. Circ. Res. 2022;131:109−126. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.121.319984.

3. Iwaki R., Shoji T., Matsuzaki Y., Ulziibayar A., Shinoka T. Current status of developing tissue engineering vascular technologies. Expert Opin. Biol. Ther. 2022;22:433−440. DOI: 10.1080/14712598.2021.1960976.

4. Wei Y., Wang F., Guo Z., Zhao Q. Tissue-engineered vascular grafts and regeneration mechanisms. J. Mol. Cell. Cardiol. 2022;165:40−53. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2021.12.010.

5. Antonova L.V, Sevostyanova V.V., Mironov A.V., Krivkina E.O., Velikanova E.A., Matveeva V.G. et al. In situ vascular tissue remodeling using biodegradable tubular scaffolds with incorporated growth factors and chemoattractant molecules. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2018;7(2):25–36. DOI: 10.15825/1995-1191-2020-1-86-96.

6. Matsuzaki Y., Ulziibayar A., Shoji T., Shinoka T. Heparin-eluting tissue-engineered bioabsorbable vascular grafts. Appl. Sci. 2021;11:4563. DOI: 10.3390/app11104563.

7. Stowell C.E.T., Li X., Matsunaga M.H., Cockreham C.B., Kelly K.M., Cheetham J. et.al. Resorbable vascular grafts show rapid cellularization and degradation in the ovine carotid. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2020;14(11):1673–1684. DOI: 10.1002/term.3128.

8. L’Heureux N., McAllister T.N., de la Fuente L.M. Tissue-engineered blood vessel for adult arterial revascularization. N. Engl. J. Med. 2007;357(14):1451–1453. DOI: 10.1056/NEJMc071536.

9. Matsuzaki Y., Miyamoto S., Miyachi H., Iwaki R., Shoji T., Blum K. et.al. Improvement of a novel small-diameter tissue-engineered arterial graft with heparin conjugation. Ann. Thorac. Surg. 2021;111:1234−1241. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2020.06.112.

10. Zhu T., Gu H., Ma W., Qilu Z., Du J., Chen S. et al. A fabric reinforced small diameter tubular graft for rabbits’ carotid artery defect. Composites. Part B: Engineering. 2021;225:109274. DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109274.

11. Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Резвова М.А., Кривкина Е.О., Кудрявцева Ю.А., Барбараш О.Л. и др. Технология изготовления функционально активных биодеградируемых сосудистых протезов малого диаметра с лекарственным покрытием: пат. 2702239. Заявитель и патентообладатель – Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний» (НИИ КПССЗ) (RU); № 2019119912; заявл. 25.06.2019; опубл. 07.10.2019, Бюл. № 28.

12. Антонова Л.В., Кривкина Е.О., Ханова М.Ю., Великанова Е.А., Матвеева В.Г., Миронов А.В. и др. Результаты преклинических испытаний биодеградируемых сосудистых протезов малого диаметра на модели овцы. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2022;24(3):80–93. DOI: 10.15825/1995-1191-2022-3-80-93.

13. Fang S., Ellman D.G., Andersen D.C. Review: Tissue engineering of small-diameter vascular grafts and their in vivo evaluation in large animals and humans. Cells. 2021;10:713. DOI: 10.3390/cells10030713.

14. Durán-Rey D., Crisóstomo V., Sánchez-Margallo J.A., Sánchez-Margallo F.M. Systematic review of tissue-engineered vascular grafts. Front. Bioeng. Biotechnol. 2021;9:771400. DOI: 10.3389/fbioe.2021.771400.

15. Antonova L., Kutikhin A., Sevostianova V., Velikanova E., Matveeva V., Glushkova T. et al. bFGF and SDF-1α improve in vivo performance of VEGF-incorporating small-diameter vascular grafts. Pharmaceuticals. 2021;14:302. DOI: 10.3390/ph14040302.

16. Koch S.E., de Kort B.J., Holshuijsen N., Brouwer H.F.M., van der Valk D.C., Dankers P.Y.W. et al. Animal studies for the evaluation of in situ tissue-engineered vascular grafts – a systematic review, evidence map, and meta-analysis. NPJ Regen. Med. 2022;7:17. DOI: 10.1038/s41536-022-00211-0.

17. Antonova L.V., Mironov A.V., Yuzhalin A.E., Krivkina E.O., Shabaev A.R., Rezvova M.A. et al. A brief report on an implantation of small-caliber biodegradable vascular grafts in a carotid artery of the sheep. Pharmaceuticals. 2020;13:101. DOI: 10.3390/ph13050101.

18. Fukunishi T., Ong C.S., Yesantharao P., Best C.A., Yi T., Zhang H. et al. Different degradation rates of nanofiber vascular grafts in small and large animal models. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2020;14:203−214. DOI: 10.1002/term.2977.

19. Насонова М.В., Шишкова Д.К., Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Кудрявцева Ю.А., Барбараш О.Л. и др. Результаты субкутанной имплантации полимерных матриксов на основе поликапролактона и полигидроксибутировалерата, модифицированных ростовыми факторами. Соврем. технол. мед. 2017;2:7–18. DOI: 10.17691/stm2017.9.2.01.