Значение автофлюоресценции коллагеновых волокон для оценки биологических свойств тканевых трансплантатов

Цель исследования — определить возможность оценки биологических свойств тканевых трансплантатов разных типов с помощью анализа уровня автофлюоресценции их коллагеновых волокон.

Материалы и методы. Исследовали тканевые трансплантаты разных типов, приготовленные по известным методикам, часть этих трансплантатов подвергали дополнительным воздействиям, вызывающим структурные изменения коллагена. Анализ препаратов проводили с помощью световой, флюоресцентной и конфокальной микроскопии. Для оценки адгезии клеток человека на тканевых трансплантатах с разным значением автофлюоресценции коллагена использовали фибробласты человека линии М-22 и тромбоциты доноров крови.

Результаты. Автофлюоресценция коллагеновых волокон регистрируется как на нефиксированных, так и на фиксированных образцах тканевых трансплантатов, при этом уровень интенсивности свечения отдельных волокон отражает степень их компактизации. Повреждение исходной структуры коллагена приводит к появлению в составе трансплантатов пикринофильных волокон, которые обладают очень высоким уровнем автофлюоресценции и не выявляются в норме или при деконденсации коллагена в условиях гипотонии. Трансплантаты с интенсивностью автофлюоресценции коллагеновых волокон не более 30 фут-кандел являются высокоадгезивными для фибробластов человека линии М-22 и тромбоцитов доноров, тогда как при уровне 40 фут-кандел и выше их адгезивные свойства резко падают.

Заключение. Анализ автофлюоресценции коллагена дает важную информацию о топографии соединительной ткани, сохранности межклеточного матрикса, а также позволяет оценить его повреждение, в том числе — в нефиксированных тканях и трансплантатах.

1. Ермолов А.С., Македонская Т.П., Радыгина М.В., Яр­цев П.А., Титова Г.П., Петухова М.Н., Папанинов А.С., Кис­лицына О.С., Андреев Ю.В. Оценка возможности ис­­пользования тканевых трансплантатов в абдоми­наль­ной хирургии. Хирург 2015; 2: 47–60.
2. Кармадонов А.В., Подолужный В.И., Зайков И.Н. Применение модифицированного ксеноперикарда при «ненатяжных» пластиках грыж передней брюшной стенки. Сибирский медицинский журнал (Томск) 2008; 23(2): 28–32.
3. Александров В.Н., Хубулава Г.Г., Леванович В.В. Тканеинженерные сосудистые трансплантаты. Педиатр 2015; 6(1): 87–95.
4. Хватов В.Б., Свищев А.В., Ваза А.Ю., Боров­ко­ва Н.В., Миронов А.С., Похитонов Д.Ю., Андреев Ю.В. Способ изготовления лиофилизированного аллотранс­плантата кости. Трансплантология 2016; 1: 13–18.
5. Schug-Pass C., Sommerer F., Tannapfel A., Lippert H., Köckerling F. The use of composite meshes in laparoscopic repair of abdominal wall hernias: are there differences in biocompatibily? Surg Endosc 2008; 23(3): 487–495, https://doi.org/10.1007/s00464-008-0085-8.
6. Bobrova M.M., Safonova L.А., Agapova О.I., Krasheninnikov M.E., Shagidulin M.Yu., Agapov I.I. Liver tissue decellularization as a promising porous scaffold processing technology for tissue engineering and regenerative medicine. Sovremennye tehnologii v medicine 2015; 7(4): 6–13, https://doi.org/10.17691/stm2015.7.4.01.
7. Pokhitonov D.Y., Borovkova N.V., Filippov O.P., Klyukvin I.Y., Khvatov V.B., Ponomaryov I.N., Shugai S.V., Andreev Y.V., Smirnov S.V., Zhirkova E.A. Experimental substantiation and clinical use of a combination of dermal matrix with allogenic or autologous cells for the treatment of extensive traumatic wounds. Bull Exp Biol Med 2014; 157(5): 705–710, https://doi.org/10.1007/s10517-014-2647-1.
8. Monteiro G.A., Rodriguez N.L., Delossantos A.I., Wagner C.T. Short-term in vivo biological and mechanical remodeling of porcine acellular dermal matrices. J Tissue Eng 2013; 4: 204173141349018, https://doi.org/10.1177/2041731413490182.
9. Lamme E.N., de Vries H.J., van Veen H., Gabbiani G., Westerhof W., Middelkoop E. Extracellular matrix characterization during healing of full-thickness wounds treated with a collagen/elastin dermal substitute shows improved skin regeneration in pigs. J Histochem Cytochem 1996; 44(11): 1311–1322, https://doi.org/10.1177/44.11.8918906.
10. Ahlfors J.-E.W., Billiar K.L. Biomechanical and biochemical characteristics of a human fibroblast-produced and remodeled matrix. Biomaterials 2007; 28(13): 2183–2191, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.12.030.
11. Jiang H., Rhee S., Ho C.-H., Grinnell F. Distinguishing fibroblast promigratory and procontractile growth factor environments in 3-D collagen matrices. FASEB J 2008; 22(7): 2151–2160, https://doi.org/10.1096/fj.07-097014.
12. Pedersen J.A., Boschetti F., Swartz M.A. Effects of extracellular fiber architecture on cell membrane shear stress in a 3D fibrous matrix. J Biomech 2007; 40(7): 1484–1492, https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2006.06.023.
13. Richards-Kortum R., Sevick-Muraca E. Quantitative optical spectroscopy for tissue diagnosis. Annu Rev Phys Chem 1996; 47(1): 555–606, https://doi.org/10.1146/annurev.physchem.47.1.555.
14. Monici M. Cell and tissue autofluorescence research and diagnostic applications. Biotechnol Annu Rev 2005; 227–256, https://doi.org/10.1016/s1387-2656(05)11007-2.
15. Baschong W., Suetterlin R., Laeng R.H. Control of autofluorescence of archival formaldehyde-fixed, paraffin-embedded tissue in confocal laser scanning microscopy (CLSM). J Histochem Cytochem 2001; 49(12): 1565–1571, https://doi.org/10.1177/002215540104901210.
16. Хубутия М.Ш., Андреев Ю.В., Боровкова Н.В., Хватов В.Б., Миронов А.С., Жиркова Е.А., Пономарев И.Н., Волков К.С., Шугай С.В., Конюшко О.И., Макаров М.С. Способ изготовления дермального матрикса. Патент РФ 2524619. 2014.
17. Макаров М.С., Хватов В.Б., Ко­нюш­ко О.И., Боров­кова Н.В., Сторожева М.В., Пономарев И.Н. Метод мор­фо­­функциональной оценки клеточного компонента био­транс­плантатов. Патент РФ 2484472. 2013.
18. Makarov M.S., Kobzeva E.N., Vysochin I.V., Borovkova N.V., Khvatov V.T. Morphofunctional analysis of human platelets by vital staining. Bull Exp Biol Med 2014; 156(3): 409–412, https://doi.org/10.1007/s10517-014-2360-0.
19. Роскин Г.И., Левинсон Л.Б. Микроскопическая техника. М: Советская наука, 1957. 470 с.
20. Makarov M.S., Storozheva M.V., Konyushko O.I., Borovkova N.V., Khvatov V.B. Effect of concentration of platelet-derived growth factor on proliferative activity of human fibroblasts. Bull Exp Biol Med 2013; 155(4): 576–580, https://doi.org/10.1007/s10517-013-2199-9.

Makarov M.S., Storozheva M.V., Borovkova N.V. Collagen Fiber Autofluorescence Level in Evaluating the Biological Properties of Tissue Grafts. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(2): 83, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.2.10