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

Введение. Вопрос о возможности восстановления постишемического миокарда остается актуальным.

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. 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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

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

4. 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.

5. 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.

6. 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.

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

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

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

24. 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.

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

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

27. 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.

28. 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.

29. 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.