Научно-практический журнал
«Клиническая физиология кровообращения»

Главный редактор

Лео Антонович Бокерия, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, директор ФГБУ «НМИЦССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ

Эволюция подходов к жизнеспособности и девитализации аллографтов и разработка нового метода децеллюляризации. Клеточная модификация аллографтов

Авторы: Бритиков Д.В., Акатов В.С., Чащин И.С., Зубко А.В., Муратов Р.М.

Организация:
1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» (президент – академик РАН и РАМН Л.А. Бокерия) Минздрава России, Рублевское ш., 135, Москва, 121552, Российская Федерация
2 ФГБУН «Институт теоретической и экспериментальной биофизики» (директор – доктор биол. наук И.М. Вихлянцев) Российской академии наук, ул. Институтская, 3, Пущино, 142290, Российская Федерация

Для корреспонденции: Сведения доступны для зарегистрированных пользователей.

Раздел: Обзоры

DOI: https://doi.org/10.24022/1814-6910-2021-18-2-128-138

УДК: 577.1:616.126.3-089.28/29

Библиографическая ссылка: Клиническая физиология кровообращения. 2021; 2 (18): 118-127

Цитировать как: Бритиков Д.В., Акатов В.С., Чащин И.С., Зубко А.В., Муратов Р.М. . Эволюция подходов к жизнеспособности и девитализации аллографтов и разработка нового метода децеллюляризации. Клеточная модификация аллографтов. Клиническая физиология кровообращения. 2021; 2 (18): 118-127. DOI: 10.24022/1814-6910-2021-18-2-128-138

Ключевые слова: аллографт, девитализация, децеллюляризация, криосохранение, репопуляция, сердечно-сосудистая хирургия, биопротезирование

Поступила / Принята к печати:  26.02.2021 / 01.03.2021

Полнотекстовая версия:
Оформить подписку 🔒

Аннотация

Идея использования гомологичных сердечных клапанов и крупных сосудов появилась около 70 лет назад. Экспериментальные исследования C.R. Lam послужили основой для дальнейших изысканий. На сегодняшний день интерес кардиохирургов к использованию «заменителей» поврежденных клапанов сердца из аллогенной ткани, созданной природой и идеально соответствующей анатомо-физиологическим параметрам, не угас, несмотря на обилие различных механических и биологических структур. В истории развития аллогенного биопротезирования в Центре им. А.Н. Бакулева выделяют три этапа. Первым этапом является воспроизведение методики отбора проб, стерилизации и криоконсервации тканевых клапанов с учетом имеющейся информации из Вирджинского банка тканей, Национального института сердца и легких (Лондон) и Европейского банка тканей. Второй этап связан с максимальным сохранением собственных клеток донора в ткани пересаженного клапана. Долгое время считалось, что наличие живых донорских фибробластов в трансплантате способствует их рассредоточению и замещению тканевого матрикса, поврежденного при износе. Если в трансплантате сохранилось более 80% жизнеспособных клеток донора, то можно утверждать, что ткань практически не имеет повреждений, значимых для нормального функционирования. Третий этап связан с девитализацией аллотрансплантатов. Продолжается процесс гибели донорских фибробластов и колонизации клапана реципиентными фибробластами. На его скорость влияют иммунологические особенности реципиента, гемодинамика аллотрансплантата и многие другие факторы. Вероятно, более важным является сохранение бесклеточной структуры аллотрансплантата, матрикса, который затем заселяется фибробластами реципиента. Жизнеспособные клетки могут быть лишь косвенным показателем качества состояния тканей. Стенка аорты секретирует антигены основного комплекса гистосовместимости и стимулирует иммунный ответ, но он гораздо менее выражен, чем ответ, вызванный эндотелием. Дальнейшие усилия исследователей были направлены на щадящее выведение донорских клеток из матрикса. Третий этап, который продолжается по сей день, посвящен не только элиминации донорских клеток, но и удалению их остатков из имплантированных тканей. При этом основное внимание уделяется созданию «комфортных» условий для популяции клеток-реципиентов в ткани аллотрансплантата, в первую очередь тканеобразующих соединительнотканных клеток, способных к дальнейшему самообновлению. Как показали исследования второго этапа, химическая девитализация приводит к гибели клеток, но их фрагменты остаются в интерстициальном матриксе, вызывая кальцификацию и препятствуя ревитализации. Третий этап исследования предполагает разработку комбинированной методики физической и химической девитализации, а точнее, полной децеллюляризации тканей трансплантата и его колонизации тканеобразующими клетками реципиента.

Литература

  1. Lam C.R., Aram H.H., Mennell E.R. An experimentel study of aortic valve homografts. Surg. Gynecol. Obstetr. 1952; 94: 129–35.
  2. Ross D. Technique of aortic valve replacement with a homograft: orthotopic replacement. Ann. Thorac. Surg. 1991; 52: 154–6. DOI: 10.1016/0003-4975(91)91449-6
  3. Акатов B.C., Фесенко Н.И., Соловьев В.В., Фадеева И.Е., Чеканов А.В., Муратов Р.М. и др. Подавление кальцификации трансплантатов клапанов сердца путем их девитализации. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2010; 5 (1): 41–6.
  4. Armiger L.C. Post-implantation patterns of leaflet cellularity in heart valve allografts: are persisting donor cells beneficial or detrimental? VII International Symposium "Cardiac Bioprostheses", Barcelona, Spain; 1997: 114.
  5. Armiger L.C. Postimplantation leaflet cellularity of valve allografts: are donor cells beneficial or detrimental? Ann. Thorac. Surg. (United States). 1998; 66 (Suppl. 6): pS233–5. DOI: 10.1016/s0003- 4975(98)00984-9
  6. Hazekamp M.G., Koolbergen D.R., Braun J., Sugihara H., Cornelisse C.J., Goffin Y.A. et al. In situ hybridisation: a new technique determine fibroblast origin in cryopre-served aortic homograft valve explants. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1995; 110: 248–57. DOI: 10.1016/S0022-5223(05)80031-5
  7. Koolbergen P.R., Hazekamp M.G., Kurvers M., de Heer E., Comelisse C.J., Huysmans H.A. et al. Tissue chimerism in human cryopreserved homograft valve explants demonstrated by in situ hybridization. Ann. Thorac. Surg. (United States). 1998; 66 (Suppl. 6): S225–32.
  8. Yankah A.C., Wottge H.U. Allograft conduit wall calcification in a model of chronic arterial graft rejection. J. Card. Surg. (United States). 1997; 12 (2): 86–92. DOI: 10.1111/j.1540-8191.1997.tb00100.x
  9. Khatib H.E., Lupinetti F.M. Antigenicity of fresh and cryopreserved rat valve allografts. Transplantation. 1990; 49: 765–7. DOI: 10.1097/00007890-199004000-00022
  10. Moustapha A., Ross D.B., Bittira B., Van-Velzen D., McAlister V.C., Lannon C.L. et al. Aortic valve grafts in the rat: evidence for rejection. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1997; 114 (6): 891–902. DOI: 10.1016/S0022- 5223(97)70002-3
  11. Hogan P., Duplock L., Green M., Smith S., Gall K.L., Frazer I.H. et al. Human aortic valve allografts elicit a donor-specific immune response. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1996; 112 (5): 1260–7. DOI: 10.1016/S0022-5223(96)70139-3
  12. Barratt-Boyes B.G., Roche A.H., Subramanyan R., Pemberton J.R., Whitlock R.M. Long-term follow-up on patients with the antibiotic-sterilised aortic homograft valve inserted freehand in the aortic position. Circulation. 1987; 75: 768–77. DOI: 10.1161/01.cir.75.4.768
  13. Акатов В.С., Рындина Н.И., Муратов Р.М., Санталова И.М., Соловьев В.В., Бритиков Д.В. и др. Участие митохондрий в инициации кальциноза в трансплантатах клапанов сердца и сосудов. Доклады Академии наук. 2006; 406 (6): 832–4.
  14. Бритиков Д.В., Чащин И.С., Хугаев Г.А., Бакулева Н.П. Девитализация аллографтов сверхкритическим диоксидом углерода и детергентами. Экспериментальная оценка. Сердечно-сосудистые заболевания. Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2019; 20 (5): 402–9. DOI: 10.24022/1810-0694-2019-20-5-402-409
****
  1. Lam C.R., Aram H.H., Mennell E.R. An experimentel study of aortic valve homografts. Surg. Gynecol. Obstetr. 1952; 94: 129–35.
  2. Ross D. Technique of aortic valve replacement with a homograft: orthotopic replacement. Ann. Thorac. Surg. 1991; 52: 154–6. DOI: 10.1016/0003-4975(91)91449-6
  3. Akatov V.S., Fesenko N.I., Solov’ev V.V., Fadeeva I.E., Chekanov A.V., Muratov R.M. et al. Suppression of calcification of heart valve grafts by devitalizing them. Cell Transplantation and Tissue Engineering. 2010; 5 (1): 41–6 (in Russ.).
  4. Armiger L.C. Post-implantation patterns of leaflet cellularity in heart valve allografts: are persisting donor cells beneficial or detrimental? VII International Symposium "Cardiac Bioprostheses", Barcelona, Spain; 1997: 114.
  5. Armiger L.C. Postimplantation leaflet cellularity of valve allografts: are donor cells beneficial or detrimental? Ann. Thorac. Surg. (United States). 1998; 66 (Suppl. 6): pS233–5. DOI: 10.1016/s0003- 4975(98)00984-9
  6. Hazekamp M.G., Koolbergen D.R., Braun J., Sugihara H., Cornelisse C.J., Goffin Y.A. et al. In situ hybridisation: a new technique determine fibroblast origin in cryopre-served aortic homograft valve explants. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1995; 110: 248–57. DOI: 10.1016/S0022-5223(05)80031-5
  7. Koolbergen P.R., Hazekamp M.G., Kurvers M., de Heer E., Comelisse C.J., Huysmans H.A. et al. Tissue chimerism in human cryopreserved homograft valve explants demonstrated by in situ hybridization. Ann. Thorac. Surg. (United States). 1998; 66 (Suppl. 6): S225–32.
  8. Yankah A.C., Wottge H.U. Allograft conduit wall calcification in a model of chronic arterial graft rejection. J. Card. Surg. (United States). 1997; 12 (2): 86–92. DOI: 10.1111/j.1540-8191.1997.tb00100.x
  9. Khatib H.E., Lupinetti F.M. Antigenicity of fresh and cryopreserved rat valve allografts. Transplantation. 1990; 49: 765–7. DOI: 10.1097/00007890-199004000-00022
  10. Moustapha A., Ross D.B., Bittira B., Van-Velzen D., McAlister V.C., Lannon C.L. et al. Aortic valve grafts in the rat: evidence for rejection. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1997; 114 (6): 891–902. DOI: 10.1016/S0022- 5223(97)70002-3
  11. Hogan P., Duplock L., Green M., Smith S., Gall K.L., Frazer I.H. et al. Human aortic valve allografts elicit a donor-specific immune response. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1996; 112 (5): 1260–7. DOI: 10.1016/S0022-5223(96)70139-3
  12. Barratt-Boyes B.G., Roche A.H., Subramanyan R., Pemberton J.R., Whitlock R.M. Long-term follow-up on patients with the antibiotic-sterilised aortic homograft valve inserted freehand in the aortic position. Circulation. 1987; 75: 768–77. DOI: 10.1161/01.cir.75.4.768
  13. Akatov V.S., Ryndina N.I., Muratov R.M., Santalova I.M., Soloviev V.V., Britikov D.V. et al. Participation of mitochondria in the initiation of calcification in heart valve grafts and vessels. Reports of the Academy of Sciences. 2006; 406 (6): 832–4 (in Russ.).
  14. Britikov D.V., Chashchin I.S., Khugaev G.A., Bakuleva N.P. The decellularization of allografts with supercritical carbon dioxide and detergents. Experimental data. The Bulletin of Bakoulev Center. Cardiovascular Diseases. 2019; 20 (5): 402–9 (in Russ.). DOI: 10.24022/1810-0694-2019-20-5-402- 409

Об авторах

  • Бритиков Дмитрий Вячеславович, доктор мед. наук, заведующий группой по экспериментальной разработке биологических материалов для сердечно-сосудистой хирургии; ORCID
  • Акатов Владимир Семенович, доктор физ.-мат. наук, профессор, заместитель директора по научной работе; ORCID
  • Чащин Иван Сергеевич, канд. физ.-мат. наук, ведущий технолог; ORCID
  • Зубко Александр Владимирович, канд. мед. наук, заведующий группой клеточных технологий и молекулярно-генетических исследований; ORCID
  • Муратов Равиль Муратович, доктор мед. наук, профессор, заведующий отделением неотложной хирургии приобретенных пороков сердца; ORCID

 Если вы заметили опечатку, выделите текст и нажмите Alt+A