Введение

pharmjournal

Разработка и регистрация лекарственных средств

Drug development & registration

2305-20662658-5049

LLC «CPHA»

10.33380/2305-2066-2023-12-3-202-211

pharmjournal-1559

Research Article

ДОКЛИНИЧЕСКИЕ И КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

PRECLINICAL AND CLINICAL STUDIES

Улучшение структуры миокарда после развившегося фиброзного перерождения в условиях применения аллогенного биоматериала

Improvement of Myocardial Structure after Developed Fibrous Degeneration Under the Use of Allogenic Biomaterial

https://orcid.org/0000-0002-9170-2600

Лебедева

А. И.

Lebedeva

A. I.

450077, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ленина, д. 3

3, Lenina str., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450077

https://orcid.org/0000-0001-6066-3998

Афанасьев

С. А.

Afanasiev

S. A.

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111а

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0002-6561-0892

Гареев

Е. М.

Gareev

E. M.

450077, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ленина, д. 3

3, Lenina str., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450077

https://orcid.org/0000-0002-4004-2497

Кондратьева

Д. С.

Kondratieva

D. S.

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111а

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0003-1237-9284

Мусина

Л. А.

Musina

L. A.

450077, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ленина, д. 3

3, Lenina str., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450077

https://orcid.org/0000-0002-9050-4493

Попов

С. В.

Popov

S. V.

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111а

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0001-5582-5155

Прусаков

А. В.

Prusakov

A. V.

196084, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, д. 5

5, Chernigovskaya str., Saint Petersburg, 196084

https://orcid.org/0000-0002-3614-4730

Яшин

А. В.

Yashin

A. V.

196084, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, д. 5

5, Chernigovskaya str., Saint Petersburg, 196084

https://orcid.org/0000-0002-6852-3110

Понамарёв

В. С.

Ponamarev

V. S.

196084, г. Санкт-Петербург, ул. Черниговская, д. 5

5, Chernigovskaya str., Saint Petersburg, 196084

psevdopyos@mail.ru

https://orcid.org/0009-0006-5115-7501

Раднатаров

В. Д.

Radnatarov

V. D.

670024, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, д. 8

8, Pushkinа str., Ulan-Ude, Republic of Buryatia, 670024

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (БГМУ)Bashkir State Medical University

Научно-исследовательский институт кардиологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук» (НИИ кардиологии Томского НИМЦ)Cardiology Research Institute, Federal State Budgetary Scientific Institution "Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences"

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медицины» (СПбГУВМ)Saint-Petersburg State University of Veterinary Medicine

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В. Р. Филлипова» (ФГБОУ ВО Бурятская ГСХА)Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Buryat State Agriculture Academy by V. R. Philippov"

2023

01092023

123202211

2023

Лебедева А.И., Афанасьев С.А., Гареев Е.М., Кондратьева Д.С., Мусина Л.А., Попов С.В., Прусаков А.В., Яшин А.В., Понамарёв В.С., Раднатаров В.Д.

Lebedeva A.I., Afanasiev S.A., Gareev E.M., Kondratieva D.S., Musina L.A., Popov S.V., Prusakov A.V., Yashin A.V., Ponamarev V.S., Radnatarov V.D.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1559

Введение

Введение. Вопрос о возможности восстановления постишемического миокарда остается актуальным.

Цель

Цель. Целью исследования явилось изучение влияния диспергированного децеллюляризированного аллогенного внеклеточного матрикса (аллогенного биоматериала, ДАБ) на развившееся фиброзное перерождение миокарда, а также раскрытие возможных механизмов клеточной регенерации.

Материалы и методы

Материалы и методы. Мышечная стенка сердца крыс была подвергнута криодеструкции. Через 45 суток крысам основной группы в область поражённого миокарда интрамиокардиально вводили суспензию аллогенного биоматериала, а крысам контрольной группы – физиологический раствор.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. В опытной группе происходил регресс сформировавшейся волокнистой соединительной ткани, хемоаттракция прогениторных клеток, их дифференциация и интеграция в миокард. Толщина мышечной части стенки левого желудочка была на три порядка выше, чем в контрольной группе.

Заключение

Заключение. Анализ результатов исследования свидетельствует о том, что сердце у взрослых млекопитающих обладает мощным регенеративным резервом. Вполне вероятно, что на основе использования ДАБ может быть разработан протокол, позволяющий восстанавливать сердечную мышцу даже в условиях уже развившегося фиброзного перерождения.

Introduction

Introduction. The question of the possibility of recovery of postischemic myocardium remains relevant.

Aim

Aim. The aim of the study was to study the effect of dispersed decellularized allogeneic extracellular matrix (allogeneic biomaterial, DAB) on the developed fibrous degeneration of the myocardium, as well as to reveal the possible mechanisms of cellular regeneration.

Materials and methods

Materials and methods. The muscular wall of the heart of rats was subjected to cryodestruction. After 45 days, the rats of the main group were intramyocardially injected with a suspension of allogeneic biomaterialinto the area of the affected myocardium, and the rats of the control group were injected with saline.

Results and discussions

Results and discussions. In the experimental group, there was a regression of the formed fibrous connective tissue, chemoattraction of progenitor cells, their differentiation and integration into the myocardium. The thickness of the muscular part of the wall of the left ventricle was three orders of magnitude higher than in the control group.

Conclusion

Conclusion. Analysis of the results of the study indicates that the heart in adult mammals has a powerful regenerative reserve. It is likely that, based on the use of DAB, a protocol can be developed that allows the restoration of the heart muscle even in conditions of already developed fibrous degeneration.

экстрацеллюлярный межклеточный матрикскардиомиогенные клеткиаллогенный биоматериалрубецмиокардрегенерация

extracellular extracellular matrixcardiomyogenic cellsallogeneic biomaterialscarmyocardiumregeneration

Работа выполнена в рамках Государственного задания № 056-00124-21-00, утвержденного 23.12.2020.

The work was carried out within the framework of State Assignment No. 056-00124-21-00, approved on December 23, 2020.

References1

Travers J. G., Kamal F. A., Robbins J., Yutzey K. E., Blaxall B. C. Cardiac fibrosis. Circulation Research. 2016;118(6):1021–1040. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306565.

Soonpaa M. H., Kim K. K., Pajak L., Franklin M., Field L. J. Cardiomyocyte DNA synthesis and binucleation during murine development. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 1996;271(5):H2183–H2189. DOI: 10.1152/ajpheart.1996.271.5.H2183.

Лебедева А. И. Биоматериал Аллоплант при регенерации миометрия рога матки экспериментальных животных – стимулятор макрофагов мезенхимного происхождения. Биомедицина. 2016;2:45–53.

Lebedeva A. I. Biomaterial Alloplant in the regeneration of the myometrium of the uterine horn of experimental animals is a macrophage stimulator of mesenchymal origin. Journal Biomed. 2016;2:45–53. (In Russ.)

Лебедева А. И., Муслимов С. А., Гареев Е. М., Попов С. В., Афанасьев С. А., Кондратьева Д. С. Экспериментальный кардиомиогенез в условиях применения различных доз аллогенного биоматериала. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2018;165(6):753–756.

Lebedeva A. I., Muslimov S. A., Gareev E. M., Popov S. V., Afanasiev S. A., Kondratieva D. S. Experimental cardiomyogenesis under conditions of application of various doses of allogeneic biomaterial. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2018;165(6):753–756. (In Russ.)

Лебедева А. И., Муслимов С. А., Гареев Е. М., Попов С. В., Афанасьев С. А. Стимуляция аутологичныхпрогениторных и коммитированных клеток в ишемически поврежденном миокарде. Российский кардиологический журнал. 2018;23(11):123–129.

Lebedeva A. I., Muslimov S. A., Gareev E. M., Popov S. V., Afanasiev S. A. Stimulation of autologous progenitor and committed cells in ischemic damaged myocardium. Russian Journal of Cardiology. 2018;23(11):123–129. (In Russ.)

Лебедева А. И., Муслимов С. А., Мусина Л. А., Гареев Е. М., Кадыров Р. З., Кондратьева Д. С., Афанасьев С. А., Попов С. В. Эффект интрамиокардиального введения аллогенного биоматериала на уровень ангиогенеза и ремоделирования постишемического рубца у крыс. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020;22(3):156–166.

Lebedeva A. I., Muslimov S. A., Musina L. A., Gareev E. M., Kadyrov R. Z., Kondratieva D. S., Afanasiev S. A., Popov S. V. The effect of intramyocardial administration of allogeneic biomaterial on the level of angiogenesis and remodeling of the postischemic scar in rats. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020;22(3):156–166. (In Russ.)

Парфенова Е. В. Стволовые клетки сердца: факт или фантазия? Российский кардиологический журнал. 2019;24(11):84–90.

Parfenova E. V. Heart stem cells: fact or fantasy? Russian Journal of Cardiology. 2019;24(11):84–90. (In Russ.)

Belostotskaya G., Sonin D., Galagudza M. Intracellular development of resident cardiac stem cells: an overlooked phenomenon in myocardial self-renewal and regeneration. Life. 2021;11(8):723. DOI: 10.3390/life11080723.

Попов С. В., Рябов В. В., Суслова Т. Е., Штатолкина М. А., Веснина Ж. В., Крылов А. Л., Афанасьев С. А., Марков В. А., Карпов Р. С. Фундаментальные и прикладные аспекты клеточных технологий в кардиологии и кардиохирургии. Бюллетень Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2008;28(4):5–15.

Popov S. V., Ryabov V. V., Suslova T. E., Shtatolkina M. A., Vesnina Zh. V., Krylov A. L., Afanasiev S. A., Markov V. A., Karpov R. S. Fundamental and applied aspects of cellular technologies in cardiology and cardiac surgery. Byulleten’ Sibirskogo otdeleniya Rossijskoj akademii medicinskih nauk. 2008;28(4):5–15. (In Russ.)

Пронина Е. А., Попыхова Э. Б., Степанова Т. В., Иванов А. Н. Современные направления и перспективы развития регенеративной медицины. Современные проблемы науки и образования. 2019;3.

Pronina E. A., Popykhova E. B., Stepanova T. V., Ivanov A. N. Modern directions and prospects for the development of regenerative medicine. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2019;3. (In Russ.)

Bolli R., Mitrani R. D., Hare J. M., Pepine C. J., Perin E. C., Willerson J. T., Traverse J. H., Henry T. D., Yang P. C., Murphy M. P., March K. L., Schulman I. H., Ikram S., Lee D. P., O’Brien C., Lima J. A., Ostovaneh M. R., Ambale-Venkatesh B., Lewis G., Khan A., Bacallao K., Valasaki K., Longsomboon B., Gee A. P., Richman S., Taylor D. A., Lai D., Sayre S. L., Bettencourt J., Vojvodic R. W., Cohen M. L., Simpson L., Aguilar D., Loghin C., Moyé L., Ebert R. F., Davis B. R., Simari R. D. A Phase II study of autologous mesenchymal stromal cells and c-kit positive cardiac cells, alone or in combination, in patients with ischaemic heart failure: the CCTRN CONCERT-HF trial. European Journal of Heart Failure. 2021;23(4):661–674.

Афанасьев С. А., Роговская Ю. В., Фалалеева Л. П., Свиридов И. Н., Шахов В. П., Попов С. В. Сравнительная оценка ремоделирования сердца крысы после экспериментального стеноза коронарной артерии и криодеструкции. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2009;6:631–634.

Afanasiev S. A., Rogovskaya Yu. V., Falaleeva L. P., Sviridov I. N., Shakhov V. P., Popov S. V. Comparative evaluation of rat heart remodeling after experimental coronary artery stenosis and cryodestruction. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2009;6:631–634. (In Russ.)

Кузнецов Ю. Е., Лунегов А. М., Понамарев В. С., Ромашова Е. Б. Корреляционные взаимозависимости между содержанием общих желчных кислот и основными биохимическими показателями крови у норок (Mustela vison Schreber, 1777). Сельскохозяйственная биология. 2022;57(6):1217–1224. DOI: 10.15389/agrobiology.2022.6.1217rus.

Kuznetsov Yu. E., Lunegov A. M., Ponamarev V. S., Romashova E. B. Correlations between the content of total bile acids and the main biochemical parameters of blood in minks (Mustela vison Schreber, 1777). Sel’skohozyajstvennaya biologiya. 2022;57(6);1217–1224. (In Russ.) DOI: 10.15389/agrobiology.2022.6.1217rus.

Гомбожапова А. Э., Роговская Ю. В., Ребенкова М. С., Кжышковская Ю. Г., Рябов В. В. Фенотипическая гетерогенность сердечных макрофагов в постинфарктной регенерации миокарда: перспективы клинических исследований. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2018;33(2):70–76. DOI: 10.29001/2073-8552-2018-33-2-70-76.

Gombozhapova A. E., Rogovskaya Yu. V., Rebenkova M. S., Kzhyshkowska J. G., Ryabov V. V. Phenotypic heterogeneity of cardiac macrophages during wound healing following myocardial infarction: perspectives in clinical research. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2018;33(2):70–76. (In Russ.) DOI: 10.29001/2073-8552-2018-33-2-70-76.

Ponamarev V., Yashin A., Prusakov A., Popova O. Influence of Modern Probiotics on Morphological Indicators of Pigs’ Blood in Toxic Dyspepsia. In: Agriculture Digitalization and Organic Production: Proceedings of the Second International Conference. St. Petersburg: Springer. 2022. 133–142. DOI: 10.1007/978-981-19-7780-0_12.

Baryshev V. A., Popova O. S., Ponamarev V. S. New methods for detoxification of heavy metals and mycotoxins in dairy cows. Online Journal of Animal and Feed Research. 2022;12(2):81–88. DOI: 10.51227/ojafr.2022.11.

Stepanov I. S., Kalugniy I. I., Markova D. S., Yashin A. V., Prusakov A. V., Ponamarev V. S., Lunegov A. M. Development and application of new methods of correction and prevention of metabolic diseases in Holstein cattle. IOP conference series: earth and environmental science: Agriculture, field cultivation, animal husbandry, forestry and agricultural products. 2021;723(2):022030. DOI: 10.1088/1755-1315/723/2/022030.

Kalugniy I. I., Markova D. S., Yashin A. V., Prusakov A. V., Ponamarev V. S., Andreeva N. L. Diagnosis of hepatopathy in Holstein cattle with metabolic disorders. IOP conference series: earth and environmental science: Agriculture, field cultivation, animal husbandry, forestry and agricultural products. 2021;723:022029.

Bassat E., Mutlak Y. E., Genzelinakh A., Shadrin I. Y., Umansky K. B., Yifa O., Kain D., Rajchman D., Leach J., Bassat D. R., Udi Y., Sarig R., Sagi I., Martin J. F., Bursac N., Cohen Sh., Tzahor E. The extracellular matrix protein agrinpromotes heart regeneration in mice. Nature. 2017;13(547(7662)):179–184. DOI: 10.1038/nature22978.

Avari H., Rogers K. A., Savory E. J. Quantification of Morphological Modulation, F-Actin Remodeling and PECAM-1 (CD-31) Re-distribution in Endothelial Cells in Response to Fluid-Induced Shear Stress under Various Flow Conditions. Journal of Biomechanical Engineering. 2019;141(4). DOI: 10.1115/1.4042601.

Lebedeva A. I., Muslimov S. A., Gareev E. M., Afanasiev S. A., Condratyeva D. S., Popov S. V. Macrophages as homeostatic regulators in the ischemically damaged myocardium after use of allogenic biomaterial. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(1):67–75.

Протасов М. В., Смагина Л. В., Галибин O. B., Пинаев Г. П., Воронкина И. В. Зависимость активности ММП в раневом экссудате крыс от состояния тканей раны на начальных этапах раневого процесса. Цитология. 2008;50(10):882–886.

Protasov M. V., Smagina L. V., Galibin O. V., Pinaev G. P., Voronkina I. V. Dependence of MMP activity in rat wound exudate on the state of wound tissues at the initial stages of the wound process. Citologiya. 2008;50(10):882–886. (In Russ.)

Шехтер А. Б., Милованова З. П. Фибробласт-фиброкласт: ультраструктурные механизмы резорбции коллагеновых волокон при инволюции соединительной ткани. Архив патологии. 1975;37(3):13–19.

Shekhter A. B., Milovanova Z. P. Fibroblast-fibroclast: ultrastructural mechanisms of collagen fiber resorption during connective tissue involution. Pathology Archive. 1975;37(3):13–19. (In Russ.)

Oka T., Maillet M., Watt A., Schwartz R. J., Aronow B. J., Duncan S. A., Molkentin J. D. Cardiac-specific deletion of Gata4 reveals its requirement for hypertrophy, compensation, and myocyte viability. Circulation Research. 2006;98(6):837–845. DOI: 10.1161/01.RES.0000215985.18538.c4.

Хлопонин П. А. Малодифференцированные кардиомиоциты в нормальном и репаративном кардиомиогенезе. Вопросы морфологии ХХI в. Выпуск 3. СПб.: Издательство ДЭАН. 2012. С. 88–94.

Khloponin P. A. Poorly differentiated cardiomyocytes in normal and reparative cardiomyogenesis. Questions of morphology of the XXI century. Issue 3. Saint Petersburg: Izdatel’stvo DEAN. 2012. P. 88–94. (In Russ.)

Katrukha I. A. Human cardiac troponin complex. Structure and functions. Biochemistry (Moscow). 2013;78(13):1447–1465. DOI: 10.1134/S0006297913130063.

Kuhn E. N., Wu S. M. Origin of cardiac progenitor cells in the developing and postnatal heart. J Cell Physiol. 2010;225(2):321–325.

Курчатова Н. Н., Сибиряк С. В., Хасанов Р. А., Юсупова Р. Ш., Яковлева В. Г., Нигматуллина Э. А., Мулдашев Э. Р. Миграция мезенхимальных стволовых клеток в биоматериалы Alloplant: предварительные данные. Иммунология Урала. 2005;1(4):17.

Kurchatova N. N., Sibiryak S. V., Khasanov R. A., Yusupova R. Sh., Yakovleva V. G., Nigmatullina E. A., Muldashev E. R. Migration of mesenchymal stem cells into Alloplant biomaterials: preliminary data. Immunologiya Urala. 2005;1(4):17. (In Russ.)

Linke A., Muller P., Nurzynska D., Casarsa C., Torella D. Nascimbene A., Castaldo C., Cascapera S., Böhm M., Quaini F., Urbanek K., Leri A., Hintze Th. H, Kajstura J., Anversa P. Stem cells in the dog heart are self-renewing, clonogenic, and multipotent and regenerate infarcted myocardium, improving cardiac function. Proc Natl AcadSci USA. 2005;102:8966–8971.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.