Выпуск 2-22, 2023

Оригинальная статья

https://doi.org/10.38025/2078-1962-2023-22-2-42-51

Влияние биопластического материала на адгезию, рост и пролиферативную активность фибробластов человека в средах, имитирующих кислотность раневого ложа при остром и хроническом воспалении

Посмотреть статью (PDF файл для скачивания)



XML файл для скачивания

1 ORCID Марков П.А. 1 ORCID Ерёмин П.С. 2 ORCID Падерин Н.М. 1 ORCID Гильмутдинова И.Р. 1 ORCID Костромина Е.Ю. 1 ORCID Гребень А.И. 1 ORCID Фесюн А.Д.

1ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России
2Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук ФГБУН ФИЦ «Коми научный центр УрО РАН»


РЕЗЮМЕ

ВВЕДЕНИЕ. Одним из ключевых этапов заживления ран является фаза воспаления, представляющая собой переходный процесс между гемостазом и заживлением раны. Каждая стадия воспалительно-репаративного процесса характеризуется своим значением кислотности раневого ложа. Например, при остром течении воспаления кислотность среды в раневом ложе снижается до рН 5,5–6. Хроническое течение воспалительного процесса, напротив, сопровождается увеличением рН до 8. На сегодняшний день пока недостаточно полно исследовано действие биоматериалов, содержащих в своем составе компоненты межклеточного матрикса дермы человека, на фибробласты, находящиеся в условиях ацидоза и алкалоза.

ЦЕЛЬ. Охарактеризовать влияние биопластического материала на основе коллагена, гиалуроновой кислоты и эластина на жизнеспособность и пролиферативную активность фибробластов человека в условиях, имитирующих кислотность острой и хронической раны.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Биопластический материал изготавливали согласно методу, описанному в патенте RU 2722744. Адгезивные свойства и пролиферативную активность фибробластов человека оценивали визуально с использованием люминесцентной микроскопии. Оценку количества апоптических и мертвых клеток проводили методом проточной цитометрии (BD FACSCanto II) с использованием коммерческого набора FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I (BD Pharmingen). Прочность, модуль Юнга и эластичность гелей определяли на анализаторе текстуры TA.XT-plus texture analyser (Stable Micro Systems, Великобритания).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. Установлено, что в условиях физиологического ацидоза функциональная активность фибробластов снижается, что выражается в снижении адгезивных свойств и пролиферативной активности клеток. Биопластический материал на основе коллагена, гиалуроновой кислоты и эластина способствует сохранению адгезивных свойств, жизнеспособности и пролиферативной активности фибробластов в условиях физиологического ацидоза.

ВЫВОДЫ. Полученные результаты указывают на то, что биопластический материал на основе растворимых компонентов дермы может быть использован в качестве биологически активного компонента раневых повязок для повышения эффективности репаративной регенерации, особенно при чрезмерном остром воспалении.


КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биоматериалы, коллаген, гиалуроновая кислота, эластин, фибробласты, адгезия, пролиферация, апоптоз, кислотность

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ: Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:

Марков П.А., Еремин П.С., Падерин Н.М., Гильмутдинова И.Р., Костромина Е.Ю., Гребень А.И., Фесюн А.Д. Влияние биопластического материала на адгезию, рост и пролиферативную активность фибробластов человека в средах, имитирующих кислотность раневого ложа при остром и хроническом воспалении. Вестник восстановительной медицины. 2023; 22(2):42-51. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2023-22-2-42-51 [Markov P.A., Eremin P.S., Paderin N.M., Gilmutdinova I.R., Kostromina E.Yu., Greben A.I., Fesyun A.D. Effect of Bioplastic Material on Adhesion, Growth and Proliferative Activity of Human Fibroblasts when Incubated in Solutions Mimic the Acidity of Wound an Acute and Chronic Inflammation. Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2023; 22(2): 42-51. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2023-22-2-42-51 (In Russ.).


Список литературы:

  1. Shpichka A., Butnaru D., Bezrukov E.A. et al. Skin tissue regeneration for burn injury. Stem Cell Research & Therapy. 2019; 10(1): 94 p. https://doi.org/10.1186/s13287-019-1203-3
  2. Sheikholeslam M., Wright M.E.E., Jeschke M.G., Amini-Nik S Biomaterials for Skin Substitutes. Advanced Healthcare Materials. 2018; 7(5): 20 p. https://doi.org/10.1002/adhm.201700897
  3. Regier M C., Montanez-Sauri S I., Schwartz M P. et al. The Influence of Biomaterials on Cytokine Production in 3D Cultures. Biomacromolecules. 2017; 18(3): 709–718. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.6b01469
  4. Hakimi N., Cheng R., Leng L. et al. Handheld skin printer: in situ formation of planar biomaterials and tissues. Lab on a Chip. 2018; 18(10): 1440–1451. https://doi.org/10.1039/c7lc01236e
  5. Gilmutdinova I R., Kostromina E., Yakupova R D., Eremin P S. Development of nanostruc-tured bioplastic material for wound healing. European Journal of Translational Myology. 2021; 31(1): 1–5. https://doi.org/10.4081/ejtm.2021.9388
  6. Гильмутдинова И Р., Костромина Е Ю., Якупова Р Д., Еремин П С. Разработка наноструктурированного биопластического материала для комбустиологии. Биотехнология. 2020; 36(4): 65–68. 
  7. Cabral L.R.B., Teixeira L.N., Gimenez R.P. et al. Effect of Hyaluronic Acid and Poly-L-Lactic Acid Dermal Fillers on Collagen Synthesis: An in vitro and in vivo Study. Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 2020; (13): 701–710. https://doi.org/10.2147/CCID.S266015
  8. Schneider L.A., Korber A., Grabbe S. et al. Influence of pH on wound-healing: a new perspective for wound-therapy. Archives of Dermatological Research. 2007; (298): 413–420. https://doi.org/10.1007/s00403-006-0713-x
  9. Matsuki T., Pédron T., Regnault B. et al. Epithelial cell proliferation arrest induced by lactate and acetate from Lactobacillus casei and Bifidobacterium breve. PLoS One. 2013; 8(4): e63053. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0063053
  10. Shan T., Chen S., Chen X. et al. M2-TAM subsets altered by lactic acid promote T-cell apoptosis through the PD-L1/PD-1 pathway. Oncology Reports. 2020; 44(5): 1885–1894. https://doi.org/10.3892/or.2020.7767
  11. Quinn W.J. 3rd, Jiao J., TeSlaa T. et al. Lactate Limits T Cell Proliferation via the NAD(H) Redox State. Cell Reports. 2020; 33(11): 108500. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108500
  12. Gomez-Gutierrez J.G., Bhutiani N., McNally M W. et al. The neutral red assay can be used to evaluate cell viability during autophagy or in an acidic microenvironment in vitro. Biotechnic & Histochemistry. 2021; 96(4); 302–310. https://doi.org/10.1080/10520295.2020.1802065
  13. Liu Y., Kalén A., Risto O., Wahlström O Fibroblast proliferation due to exposure to a platelet concentrate in vitro is pH dependent. Wound Repair and Regeneration. 2002; 10(5): 336–340.
  14. Jiang D., Rinkevich Y Scars or Regeneration? Dermal Fibroblasts as Drivers of Diverse Skin Wound Responses. International Journal of Molecular Sciences. 2020; 21(2): 617. https://doi.org/10.3390/ijms21020617
  15. Zhang X., Kang X., Jin L. et al. Stimulation of wound healing using bioinspired hydrogels with basic fibroblast growth factor (bFGF). International Journal of Nanomedicine. 2018; (13): 3897–3906. https://doi.org/10.2147/IJN.S168998
  16. Гильмутдинова И Р., Еремин П С. Органоспецифический биопластический пористый материал, на основе растворимой формы стабилизированного внеклеточного матрикса. Патент РФ, 2722744, A61L27/44. 2020. 
  17. Avery D., Govindaraju P., Jacob M. et al. Extracellular matrix directs phenotypic heterogeneity of activated fibroblasts. Matrix Biology. 2018; (67): 90–106. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2017.12.003
  18. Katoh K. FAK-Dependent Cell Motility and Cell Elongation. Cells. 2020; 9(1): 192. https://doi.org/10.3390/cells9010192
  19. Wolf M T., Daly K A., Brennan-Pierce E P. et al. A hydrogel derived from decellularized dermal extracellular matrix. Biomaterials. 2012; 33(29): 7028–7038. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.06.051
  20. Drobnik J., Pietrucha K., Piera L. et al. Collagenous scaffolds supplemented with hyaluronic acid and chondroitin sulfate used for wound fibroblast and embryonic nerve cell culture. Advances in Clinical and Experimental Medicine. 2017; 26(2): 223–230. https://doi.org/10.17219/acem/62835
  21. Suh H, Lee JE. Behavior of fibroblasts on a porous hyaluronic acid incorporated collagen matrix. Yonsei Medical Journal. 2002; 43(2): 193–202. https://doi.org/10.3349/ymj.2002.43.2.193
  22. Schneider L A., Korber A., Grabbe S., Dissemond J. Influence of pH on wound-healing: a new perspective for wound-therapy? Archives of Dermatological Research. 2007; 298(9): 413–420. https://doi.org/10.1007/s00403-006-0713-x
  23. Grab B., Miles A J., Furcht L T., Fields G B. Promotion of fibroblast adhesion by triple-helical peptide models of type I collagen-derived sequences. The Journal of Biological Chemistry. 1996; 271(21): 12234–12240. https://doi.org/10.1074/jbc.271.21.12234
  24. Kruse C R., Singh M., Targosinski S. et al. The effect of pH on cell viability, cell migration, cell proliferation, wound closure, and wound reepithelialization: In vitro and in vivo study. Wound Repair and Regeneration. 2017; 25(2): 260–269. https://doi.org/10.1111/wrr.12526
  25. Marin M M., Ianchis R., Leu Alexa R. et al. Development of New Collagen/Clay Composite Biomaterials. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 23(1): 401. https://doi.org/10.3390/ijms23010401
  26. Catoira M C., Fusaro L., Di Francesco D. et al. Overview of natural hydrogels for regenerative medicine applications. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2019; 30(10): 115. https://doi.org/10.1007/s10856-019-6318-7
  27. Meyer M Processing of collagen-based biomaterials and the resulting materials properties. BioMedical Engineering OnLine. 2019; 18(1): 24. https://doi.org/10.1186/s12938-019-0647-0



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

©
Эта статья открытого доступа по лицензии CC BY 4.0. Издательство: ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России.