Record Details

Influence of matrix nature on the functional efficacy of biomedical cell product for the regeneration of damaged liver (experimental model of acute liver failure)

Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Influence of matrix nature on the functional efficacy of biomedical cell product for the regeneration of damaged liver (experimental model of acute liver failure)
Влияние природы матрикса на функциональную эффективность биомедицинского клеточного продукта для регенерации поврежденной печени (экспериментальная модель острой печеночной недостаточности)
 
Creator S. Gautier V.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare
of the Russian Federation
M. Shagidulin Yu.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare
of the Russian Federation
N. Onishchenko A.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
I. Iljinsky M.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation;
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare
of the Russian Federation
V. Sevastianov I.; V.I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
С. Готье В.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет
имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет)
М. Шагидулин Ю.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет
имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет)
Н. Онищенко А.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
И. Ильинский М.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России;
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет
имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет)
В. Севастьянов И.; ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
 
Subject regenerative medicine;acute liver failure;experimental model;biomedical cell product;biodegradable matrix;liver cells;MMSC BM
регенеративная медицина;острая печеночная недостаточность;экспериментальная модель;биомедицинский клеточный продукт;биодеградируемый матрикс;клетки печени;ММСК КМ
 
Description Aim. A comparative analysis of the functional efficacy of biomedical cell products (BMCP) for the regeneration of damaged liver based on biopolymer scaffolded porous and hydrogel matrices was performed on the experimental model of acute liver failure. Materials and methods. Matrices allowed for clinical use were employed for BMCP in the form of a sponge made from biopolymer nanostructured composite material (BNCM) based on a highly purified bacterial copolymers of poly (β-hydroxybutyrate-co-β-oxyvalerate) and polyethylene glycol and a hydrogel matrix from biopolymer microheterogeneous collagen-containing hydrogel (BMCH). Cellular component of BMCP was represented by liver cells and multipotent mesenchymal bone marrow stem cells. The functional efficacy of BMCP for the regeneration of damaged liver was evaluated on the experimental model of acute liver failure in Wistar rats (n = 40) via biochemical, morphological, and immunohistochemical methods. Results. When BMCP was implanted to regenerate the damaged liver on the basis of the scaffolded BNCM or hydrogel BMCH matrices, the lethality in rats with acute liver failure was absent; while in control it was 66.6%. Restoration of the activity of cytolytic enzyme levels and protein-synthetic liver function began on day 9 after modeling acute liver failure, in contrast to the control group, where recovery occurred only by days 18–21. Both matrices maintained the viability and functional activity of liver cells up to 90 days with the formation of blood vessels in BMCP. The obtained data confirm that scaffolded BNCM matrix and hydrogel BMCH matrix retain for a long time (up to 90 days) the vital activity of the adherent cells in the BMCP composition, which allows using them to correct acute liver failure. At the same time, hydrogel matrix due to the presence of bioactive components contributes to the creation of the best conditions for adhesion and cell activity which accelerate the regeneration processes in the damaged liver compared to BMCP on scaffolded matrix. Conclusion. A statistically significant difference was found between the functional efficacy of the BMCP studied based on BNCM and BMCH matrices. BMCP based on hydrogel BMCH matrix was more effective for the regeneration of damaged liver.
Цель. На экспериментальной модели острой печеночной недостаточности проведен сравнительный анализ функциональной эффективности биомедицинских клеточных продуктов (БМКП) для регенерации поврежденной печени на основе биополимерных каркасного пористого и гидрогелевого матриксов. Материалы и методы. В качестве матриксов для БМКП использовали разрешенные к клиническому применению каркасный матрикс в виде губки из биополимерного наноструктурированного композиционного материала (БНКМ) на основе высокоочищенного бактериального сополимера поли (β-оксибутират-со-β-оксивалерат) и полиэтиленгликоля и гидрогелевый матрикс из биополимерного микрогетерогенного коллагенсодержащего гидрогеля (БМКГ). Клеточной компонентой БМКП были клетки печени и мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки костного мозга. Функциональную эффективность БМКП для регенерации поврежденной печени оценивали на экспериментальной модели острой печеночной недостаточности на крысах породы Вистар (n = 40) биохимическими, морфологическими и иммуногистохимическими методами. Результаты. При имплантации БМКП для регенерации поврежденной печени на основе каркасного БНКМ или гидрогелевого БМКГ матриксов летальность у крыс с острой печеночной недостаточностью отсутствовала, в то время как в контроле она составила 66,6%. Восстановление уровня активности цитолитических ферментов и белково-синтетической функции печени наступало к 9-м суткам после моделирования острой печеночной недостаточности в отличие от контрольной группы, в которой восстановление наступало только к 18–21-м суткам. Оба матрикса поддерживали жизнеспособность и функциональную активность печеночных клеток до 90 суток с формированием в БМКП кровеносных сосудов. Полученные данные подтверждают, что каркасный матрикс БНКМ и гидрогелевый матрикс БМКГ длительно (до 90 суток) сохраняют жизнедеятельность адгезированных клеток в составе БМКП, что позволяет использовать их для коррекции острой печеночной недостаточности. Вместе с тем гидрогелевый матрикс благодаря наличию биоактивных компонентов способствует созданию наилучших условий для адгезии и жизнедеятельности клеток, что ускоряет процессы регенерации в поврежденной печени по сравнению с БМКП на каркасном матриксе. Заключение. Обнаружена статистически достоверная разница между функциональной эффективностью исследованных БМКП на основе матриксов БМКГ и БНКМ. Для регенерации поврежденной печени более эффективными оказались БМКП на основе гидрогелевого матрикса БМКГ.
 
Publisher V.I.Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs
 
Contributor —
—
 
Date 2017-06-22
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/755
10.15825/1995-1191-2017-2-78-89
 
Source Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs; Том 19, № 2 (2017); 78-89
Вестник трансплантологии и искусственных органов; Том 19, № 2 (2017); 78-89
2412-6160
1995-1191
10.15825/1995-1191-2017-2
 
Language rus
 
Relation http://journal.transpl.ru/vtio/article/view/755/632
Готье СВ, Константинов БА, Цирульникова ОМ. Трансплантация печени. М.: МИА, 2008. 246. Gautier SV, Konstantinov BA, Cirul’nikova OM. Transplantaciya pecheni. M.: MIA, 2008. 246.
Исраилова ВК, Айткожин ГК. Современные представления о печеночной недостаточности и методы их лечения. Вестн. КАЗМНУ. 2012; 1: 36–44. Israilova VK, Ajtkozhin GK. Sovremennye predstavleniya o pechenochnoj nedostatochnosti i metody ih lecheniya. Vestn. KAZMNU. 2012; 1: 36–44.
Плеханов АН. Острая печеночная недостаточность – проблемы и перспективы их решения. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2012; 5 (87). Часть 2: 150–159. Plekhanov AN. Ostraya pechenochnaya nedostatochnost’ – problemy i perspektivy ih resheniya. Byulleten’ VSNC SO RAMN. 2012; 5 (87). Chast’ 2: 150–159.
Онищенко НА, Люндуп АВ, Шагидулин МЮ, Кра­шенинников МЕ. Синусоидальные клетки печени и клетки костного мозга как компоненты единой функциональной системы регуляции восстановительного морфогенеза в здоровой и поврежденной печени. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2011; 2. Т. VI: 73–87. Onishchenko NA, Lyundup AV, Shagidulin MYu, Krasheninnikov ME. Sinusoidal’nye kletki pecheni i kletki kostnogo mozga kak komponenty edinoj funkcional’noj sistemy regulyacii vosstanovitel’nogo morfogeneza v zdorovoj i povrezhdennoj pecheni. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya. 2011; 2. T. VI: 73–87.
Franquesa M, Hoogduijn MJ, Eggenhofer E, Pinxteren J, Christ B, Obermajer N, Pulin A et al. The MiSOT Study Group. Mesenchymal Stem Cells in Solid Organ Transplantation (MiSOT) Fourth Meeting: Lessons Learned from First Clinical Trials. Transplantation. 2013; 96 (3): 234–238.
Готье СВ, Шагидулин МЮ, Онищенко НА, Краше­нинников МЕ, Ильинский ИМ, Можейко НП, Люн­дуп АВ и др. Коррекция хронической печеночной недостаточности при трансплантации клеток печени в виде суспензии и клеточно-инженерных конструкций (экспериментальное исследование). Вестник РАМН. 2013; 4: 44–51. Gautier SV, Shagidulin MYu, Onishchenko NA, Krasheninnikov ME, Il’inskij IM, Mozhejko NP, Lyundup AV i dr. Korrekciya hronicheskoj pechenochnoj nedostatochnosti pri transplantacii kletok pecheni v vide suspenzii i kletochno-inzhenernyh konstrukcij (ehksperimental’noe issledovanie). Vestnik RAMN. 2013; 4: 44–51.
Онищенко НА, Шагидулин МЮ, Крашенинников МЕ, Великий ДА. Повреждения органов и тканей, требующие применения клеточных технологий. Клеточные технологии для регенеративной медицины. Под ред. Г.П. Пинаева, М.С. Богдановой, М.М. Кольцовой. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2011: 25–43. Onishchenko NA, Shagidulin MYu, Krasheninnikov ME, Velikij DA. Povrezhdeniya organov i tkanej, trebuyushchie primeneniya kletochnyh tekhnologij. Kletochnye tekhnologii dlya regenerativnoj mediciny. Pod red. G.P. Pinaeva, M.S. Bogdanovoj, M.M. Kol’covoj. SPb.: Izd-vo Politekhn. un-ta. 2011: 25–43.
Allemann F, Mizuno S et al. Effect of hyaluronan on engeneered articular cartilage extracellular matrix gene expression in 3-dimensional collagen scaffolds. J. Biomed. Mater. Res. 2001; 55: 13–19.
Hedberg LE, Kroese-Deutman HC, Shih CK et al. Effect of varied release kinetics of the osteogenic thrombin peptide TP508 from biodegradable polymeric scaffolds on bone formation in vivo II. J. Biomed. Mater. Res. 2005; 72A (4): 343–353.
Tan W, Desai MS, Desai TA. Microfluidic patterning of cells in extracellular matrix biopolymers: effect of channel size, cell type, and matrix composition on pattern integrity. Tissue Engineering. 2003; 9 (2): 255–268.
Соловьева ИВ, Шестерня Н, Перова НВ, Севастья­нов ВИ. Комбинированное применение биополимерного гетерогенного гидрогеля и гиалуроновой кислоты при остеоартрозе (первый опыт). Врач. 2016; 1: 12–17. Solov’eva IV, Shesternya N, Perova NV, Sevast’yanov VI. Kombinirovannoe primenenie biopolimernogo geterogennogo gidrogelya i gialuronovoj kisloty pri osteoartroze (pervyj opyt). Vrach. 2016; 1: 12–17.
Соловьева ИВ, Перова НВ, Севастьянов ВИ. Возможности применения биополимерного микрогетерогенного коллагенсодержащего геля при травмах и заболеваниях опорно-двигательного аппарата. Современная медицина. 2016; 2: 66–69. Solov’eva IV, Perova NV, Sevast’yanov VI. Vozmozhnosti primeneniya biopolimernogo mikrogeterogennogo kollagensoderzhashchego gelya pri travmah i zabolevaniyah opornodvigatel’nogo apparata. Sovremennaya medicina. 2016; 2: 66–69.
Немец ЕА, Ефимов АЕ, Егорова ВА, Тоневицкий АГ, Севастьянов ВИ. Микро- и наноструктурные характеристики трехмерных пористых носителей ЭластоПОБ®-3D. Бюллетень эксперименталь­ной биологии и медицины. 2008; 45 (3): 345–347. Nemec EA, Efimov AE, Egorova VA, Tonevickij AG, Sevast’yanov VI. Mikro- i nanostrukturnye harakteristiki trekhmernyh poristyh nositelej EhlastoPOB®-3D. Byulleten’ ehksperimental’noj biologii i mediciny. 2008; 45 (3): 345–347.
Севастьянов ВИ, Немец ЕА, Волова ТГ, Марковце­ва МГ. Трехмерные пористые матриксы для трансплантации клеток на основе биодеградируемого бактериального сополимера «Биопластотан». Перс­пективные материалы. 2007; 6: 5–10. Sevast’yanov VI, Nemec EA, Volova TG, Markovceva MG. Trekhmernye poristye matriksy dlya transplantacii kletok na osnove biodegradiruemogo bakterial’nogo sopolimera «Bioplastotan». Perspektivnye materialy. 2007; 6: 5–10.
Seglen O. Preparation of isolated rat liver cells. Methods. Cell. Biol. 1976; 13: 29–83.
Chen O, Kon J, Ooe H, Sasaki K, Mitaka T. Selective proliferation of rat hepatocyte progenitor cells in serumfree culture. Nat. Protoc. 2007; 2: 1197–1205.
Шумаков ВИ, Онищенко НА. Биологические резервы клеток костного мозга и коррекция органных дисфункций. М.: Лавр, 2009. 307. Shumakov VI, Onishchenko NA. Biologicheskie rezervy kletok kostnogo mozga i korrekciya organnyh disfunkcij. M.: Lavr, 2009. 307.
Мosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods. 1983; 65: 55–63.
Chen O, Kon J, Ooe H, Sasaki K, Mitaka T. Selective proliferation of rat hepatocyte progenitor cells in serumfree culture. Nat. Protoc. 2007; 2: 1197–1205.
Патент РФ № 2433828 (2011). Севастьянов В.И., Перова Н.В. Инъекционный гетерогенный биополимерный гидрогель для заместительной и регенеративной хирургии и способ его получения. Patent RF № 2433828 (2011). Sevast’yanov V.I., Perova N.V. In’’ekcionnyj geterogennyj biopolimernyj gidrogel’ dlya zamestitel’noj i regenerativnoj hirurgii i sposob ego polucheniya.
Fisher SA, Tam RY, Shoichet MS. Tissue mimetics: engineered hydrogel matrices provide biomimetic environments for cell growth. Tissue Engineering. 2014; Part A, 20 (5, 6): 895–898.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).