Модель ишемизированной длительно незаживающей раны: регенерация после трансплантации живого эквивалента кожи

Цель исследования — оценить возможность использования разработанной нами модели ишемизированной длительно незаживающей раны для доклинических исследований биомедицинских клеточных продуктов (БМКП) при трансплантации тканеинженерной конструкции.

Задачи исследования: проведение эксперимента по трансплантации тканеинженерной конструкции «живой эквивалент кожи» (ЖЭК) и подбор методов для определения эффективности лечения ишемизированных длительно незаживающих ран во время доклинических исследований на предложенной модели.

Материалы и методы. В исследовании использовано 56 мышей BALB/c, которых разделили на группы «контроль» (n=19), «носитель» (n=19) и «ЖЭК» (n=18).

В ходе эксперимента сравнивали динамику регенерации ишемизированных длительно незаживающих ран после трансплантации ЖЭК; коллаген-гиалуроновой пленки, использованной в качестве носителя клеток; и раны без лечения методами гистологии, иммуногистохимии и растровой сканирующей оптоакустической мезоскопии (РСОМ).

Результаты. Методы гистологии и иммуногистохимии позволили оценить эффективность лечения ишемизированных длительно незаживающих ран во время доклинических исследований. Изучено влияние трансплантации ЖЭК на инфильтрацию раневого ложа воспалительными клетками, на формирование ткани в зоне раневого ложа, на состояние ткани по краям раны, а также на ангиогенез. В работе предложен новый показатель — коэффициент сглаживания (отношение толщины зоны ремоделирования ткани к толщине дермы краев раны), который дает возможность оценить степень заполненности раневого ложа развивающейся тканью. Высокое его значение в группе ЖЭК свидетельствует о том, что трансплантация БМКП влияет на образование грануляционной ткани. Это препятствуют механическому напряжению в ране и, как следствие, предотвращает формирование косметического дефекта.

Изучение регенерационных процессов показало, что предложенная нами модель ишемизированной длительно незаживающей раны является пригодной для доклинических исследований БМКП.

1. Xu F., Zhang C., Graves D.T. Abnormal cell responses and role of TNF-α in impaired diabetic wound healing. Biomed Res Int 2013; 754802, https://doi.org/10.1155/2013/754802.
2. Zhang J., Yang X., Wang H., Zhao B., Wu X., Su L., Xie S., Wang Y., Li J., Liu J., Liu M., Han F., He T., Zhang W., Tao K., Hu D. PKCζ as a promising therapeutic target for TNFα-induced inflammatory disorders in chronic cutaneous wounds. Int J Mol Med 2017; 40(5); 1335–1346, https://doi.org/10.3892/ijmm.2017.3144.
3. Eming S.A., Krieg T., Davidson J.M. Inflammation in wound repair: molecular and cellular mechanisms. J Invest Dermatol 2007; 127(3): 514–525, https://doi.org/10.1038/sj.jid.5700701.
4. Zhao R., Liang H., Clarke E., Jackson C., Xue M. Inflammation in chronic wounds. Int J Mol Sci 2016; 17(12): 2085, https://doi.org/10.3390/ijms17122085.
5. Васильев А.В. Клеточные механизмы репарации тканевых повреждений. Автореф. дис. … докт. биол. наук. М; 2003.
6. Lindblad W.J. Considerations for selecting the correct animal model for dermal wound-healing studies. J Biomater Sci Polym Ed 2008; 19(8): 1087–1096, https://doi.org/10.1163/156856208784909390.
7. Моргун Е.И. Динамика процессов репарации и клеточной гибели в модели ишемизированной длительно незаживающей кожной раны у мышей. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М; 2021.
8. Morgun Е.I., Rogovaya О.S., Vorotelyak Е.А. Ischemic non-healing skin wound model: cell death and wound healing mechanisms. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(4): 69–77, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.4.08.
9. Chermnykh E.S., Kiseleva E.V., Rogovaya O.S., Rippa A.L., Vasiliev A.V., Vorotelyak E.A. Tissue-engineered biological dressing accelerates skin wound healing in mice via formation of provisional connective tissue. Histol Histopathol 2018; 33(11): 1189–1199, https://doi.org/10.14670/hh-18-006.
10. Han G., Ceilley R. Chronic wound healing: a review of current management and treatments. Adv Ther 2017; 34(3): 599–610, https://doi.org/10.1007/s12325-017-0478-y.
11. Brenner D., O’Hara M., Angel P., Chojkier M., Karin M. Prolonged activation of jun and collagenase genes by tumour necrosis factor-α. Nature 1989; 337(6208): 661–663, https://doi.org/10.1038/337661a0.
12. Dayer J. Beutler B., Cerami A. Cachectin/tumor necrosis factor stimulates collagenase and prostaglandin E2 production by human synovial cells and dermal fibroblasts. J Exp Med 1985; 162(6): 2163–2168, https://doi.org/10.1084/jem.162.6.2163.
13. Salomon G.D., Kasid A., Cromack D.T., Director E., Talbot T.L., Sank A., Norton J.A. The local effects of cachectin/tumor necrosis factor on wound healing. Ann Surg 1991; 214(2): 175–180, https://doi.org/10.1097/00000658-199108000-00012.
14. Wang X., Hsi T.S., Guerrero-Juarez C.F., Pham K., Cho K., McCusker C.D., Monuki E.S., Cho K.W., Gay D.L., Plikus M.V. Principles and mechanisms of regeneration in the mouse model for wound-induced hair follicle neogenesis. Regen (Oxf) 2015; 2(4): 169–181, https://doi.org/10.1002/reg2.38.
15. Wang X., Chen H., Tian R., Zhang Y., Drutskaya M., Wang C., Ge J., Fan Z., Kong D., Wang X., Cai T., Zou Y., Wang J., Wang J., Wang S., Qin Z., Jia H., Wu Y., Liu J., Nedospasov S.A., Tredget E.E., Lin M., Liu J., Jiang Y., Wu Y. Macrophages induce AKT/β-catenin-dependent Lgr5+ stem cell activation and hair follicle regeneration through TNF. Nat Commun 2017; 8: 14091, https://doi.org/10.1038/ncomms14091.
16. Li X., Dinish U.S., Aguirre J., Bi R., Dev K., Attia A.B.E., Nitkunanantharajah S., Lim Q.H., Schwarz M., Yew Y.W., Thng S.T.G., Ntziachristos V., Olivo M. Optoacoustic mesoscopy analysis and quantitative estimation of specific imaging metrics in Fitzpatrick skin phototypes II to V. J Biophotonics 2019; 12(9): e201800442, https://doi.org/10.1002/jbio.201800442.
17. Nau T., Schönmann C., Hindelang B., Riobo L., Doll A., Schneider S., Englert L., He H., Biedermann T., Darsow U., Lauffer F., Ntziachristos V., Aguirre J. Raster-scanning optoacoustic mesoscopy biomarkers for atopic dermatitis skin lesions. Photoacoustics 2023; 31: 100513, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2023.100513.

Morgun E.I., Sukhinich K.K., Rogovaya O.S., Vorotelyak E.A. The Model of an Ischemic Non-Healing Wound: Regeneration after Transplantation of a Living Skin Equivalent. Sovremennye tehnologii v medicine 2023; 15(5): 5, https://doi.org/10.17691/stm2023.15.5.01