Tissue-Engineered Constructions for the Needs of Cardiovascular Surgery: Possibilities of Personalization and Prospects for Use (Problem Article)

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

In the market for products for the needs of cardiovascular surgery, there is still no effective vascular prosthesis with a diameter of less than 4 mm, despite the continuous increase in the incidence of atherosclerosis and the increase in the number of surgical operations to restore blood flow in the affected arteries. At the same time, vascular tissue engineering has diverse methodological approaches for the development of effective functionally active small-diameter vascular prostheses suitable for adaptive growth and regeneration in situ. An important aspect is the possibility of personalizing the created prostheses not only by taking into account the individual anatomy of the patient’s vascular bed, but also by using autologous components to create such a prosthesis, which can be obtained directly from the recipient. The presented problematic article reflects the main results on the creation of biodegradable vascular prostheses of small diameter, obtained at the Research Institute of the Research institute for complex issues of cardiovascular diseases (Kemerovo). The functionality of the prostheses was provided both through the incorporation of biologically active components with proangiogenic potential for the purpose of complete remodeling in situ, and the formation of cell-populated vascular prostheses using autologous cells and proteins from patients with coronary heart disease. In the future, these vascular prostheses can cover the clinical need for elective and emergency cardiovascular surgery, neuro- and microsurgery, and military field vascular surgery.

Full Text

На сегодняшний день отмечается непрерывный рост частоты развития атеросклероза населения, в том числе с поражением коронарных артерий и периферических кровеносных сосудов [1]. В связи с этим возрастает количество хирургических вмешательств по восстановлению эффективного кровотока в поврежденных кровеносных сосудах посредством их протезирования или наложения шунтов [2]. Наилучшим вариантом для проведения шунтирующих операций является использование аутологичных кровеносных сосудов, которые, однако, имеют ограниченную доступность по причине ранее перенесенных операций с использованием данных сосудов, прогрессирующего атеросклероза и других заболеваний. В свою очередь, при наличии огромного диапазона синтетических сосудистых протезов, присутствующих на рынке и в значительной степени закрывающих потребности кардиохирургии, нейрохирургии и микрохирургии, они не способны удовлетворить растущую потребность в использовании протезов сосудов диаметром менее 4 мм вследствие развития тромбозов, гиперплазии неоинтимы и кальцификации [3, 4].

Одна из перспективных современных областей, занимающихся разработкой эффективных протезов кровеносных сосудов, — сосудистая тканевая инженерия [5, 6]. Существуют различные подходы тканевой инженерии кровеносных сосудов, но все они направлены на создание функционально активного сосудистого имплантата, имеющего строение, схожее с организацией тканей нативной артерии, и демонстрирующего проходимость в отдаленный послеоперационный период [7–9].

Первый подход — выращивание собственного нового сосуда непосредственно в организме на месте функционально активного каркаса, способного задавать привлекаемым клеткам вектор развития в сторону формирования новообразованной сосудистой ткани и обладающего возможностью адаптивного роста. Основой подобного протеза выступает искусственный трубчатый матрикс, чаще всего выполненный из биодеградируемых природных или синтетических полимеров, обладающих высокой биосовместимостью и длительным сроком резорбции. Заселение матрикса клетками in situ, т.е. непосредственно в месте имплантации, происходит благодаря естественным процессам биоремоделирования имплантата, в том числе за счет высокой пористости стенки протеза, что способствует полноценной миграции клеток из кровотока и окружающих тканей с последующей их пролиферацией и дифференцировкой в сосудистом направлении [10, 11].

Введение биологически активных веществ в состав тканеинженерного сосудистого протеза, таких как ростовые факторы, хемокины, интерлейкины, аминокислоты и пр., и их пролонгированное высвобождение могут имитировать естественные биохимические сигналы и направлять процесс регенерации с формированием всех структурных слоев сосудистой ткани, в том числе эндотелия [12, 13]. Быстрая эндотелизация, формирование слоя гладкомышечных клеток и большое количество клеток, продуцирующих межклеточный матрикс, являются решающими факторами, обеспечивающими высокий уровень проходимости тканеинженерных сосудистых протезов за счет эффективного ремоделирования сосудистой ткани без фиброза и дегенерации.

Однако подходы формирования высокопористых трубчатых каркасов сосудистых протезов сопряжены с рядом рисков несостоятельности конечного изделия: тромбозом и преждевременной резорбцией трубчатого каркаса протеза с формированием аневризм [10, 14–17].

Идею формирования собственного нового сосуда на месте резорбируемого высокопористого сосудистого протеза невозможно реализовать, если не выполнить несколько важных шагов в процессе проектирования: 1) сделать внутреннюю поверхность тканеинженерного сосудистого протеза менее пористой, но сохраняющей свою структурную привлекательность для сиддинга эндотелиальных клеток и не провоцирующей адгезию тромбоцитов; 2) дополнительно усилить атромбогенные свойства сосудистых протезов посредством модификации их поверхности высокоэффективными лекарственными препаратами, влияющими на разные звенья гемостаза; 3) сформировать антианевризматическую защиту резорбируемого каркаса.

Таким образом, тканеинженерный сосудистый протез должен оставаться удобной площадкой для миграции и прикрепления сосудистых клеток с целью формирования новообразованной сосудистой ткани, а ремоделированная стенка протеза не должна подвергаться аневризматическому расширению даже в случае неконтролируемо быстрой резорбции полимерного каркаса протеза.

В Научно-исследовательском институте комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний г. Кемерово был разработан и протестирован в условиях in vitro и в экспериментах in vivo на мелких и крупных лабораторных животных сосудистый протез малого диаметра, изготовленный из биодеградируемых полимеров полигидроксибутирата/валерата (PHBV) и поликапролактона (PCL) и содержащий в своем составе проангиогенные факторы (GF mix): сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF-А), основной фактор роста фибробластов (bFGF) и хемоаттрактантную молекулу SDGF-1α. Содружественное использование данных биологически активных компонентов, послойно инкорпорированных в стенку сосудистого протеза в процессе эмульсионного электроспиннинга, призвано не только обеспечить единый проангиогенный эффект, но и усилить эффект каждой отдельно взятой биологически активной молекулы. Схема действия VEGF-A, bFGF SDF-1α, включенных в состав сосудистого протеза PHVV/PCL, представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Предполагаемая схема механизмов, обусловливающих клеточный отклик и привлечение клеток в стенку биодеградируемого сосудистого протеза PHBV/PCL/GF mix

 

На эндотелии сосудов располагаются два рецептора — VEGFR-1 и VEGFR-2 [18, 19]. Наиболее функционально значимые сигналы VEGF-A в организме опосредуются через VEGFR-2. Предполагается, что VEGF-A, высвобождаясь из стенки сосудистого протеза и попадая в кровоток, связывается с рецепторами VEGFR-1 и VEGFR-2, расположенными на цитоплазматической мембране эндотелиальных клеток и их предшественников. VEGFRs — тирозинкиназные рецепторы, имеющие внеклеточный домен для связывания с лигандом, а также трансмембранный и цитоплазматический, включая участок тирозинкиназы. Связывание данных лигандов с рецептором VEGFR-2 ведет к его димерезации и аутофосфорилированию по остаткам тирозина. Фосфорилированные остатки тирозина являются мишенями для адапторных белков, содержащих киназу или фосфотирозин-связывающий домен. В результате запускаются различные внутриклеточные сигнальные пути, приводящие к активации соответствующих генов с последующим синтезом матричной РНК, которая запускает каскад синтеза различных белков и ферментов, индуцирующих миграцию, пролиферацию и выживание клетки, выработку оксида азота, сосудистую проницаемость. Антиапоптотическое действие VEGF-A обеспечивает выживание эндотелиальных клеток. VEGF-A стимулирует миграцию клеток через синтез NO, который регулирует формирование фокальной адгезии и фосфорилирование FAK в эндотелиальных клетках. Свободный внутриклеточный Ca2+ связывается с кальмодулином, образуя комплекс, который активирует eNOS, что приводит к увеличению синтеза оксида азота. Все перечисленные процессы в итоге обеспечивают устойчивую миграцию эндотелиальных клеток к VEGF- A, инкорпорированному в состав сосудистых протезов, с последующим их прикреплением к полимерным нитям и синтезу собственных белков внеклеточного матрикса, например коллагена IV типа.

Одна из важных функций основного фактора роста фибробластов — стимуляция роста эндотелиальных клеток и организация их в трубчатую структуру [20]. При выделении bFGF из стенки сосудистого протеза в кровоток может происходить его связывание с рецепторами FGFR1 эндотелиальных клеток-предшественников гемопоэтического происхождения (рис. 1). На фоне активации тирокиназной активности идет запуск внутриклеточной передачи сигнала, появляются транскрипционные факторы и начинается экспрессия соответствующих генов. Происходят активация NADH-оксидаз и каспаз, а также опосредованная активация рецепторов VEGFR1 и включение с-Akt-модулин/калмодулин-зависимого сигнала. На этом фоне активируются митозы эндотелиальных клеток, повышается их выживаемость, миграция и пролиферация. После миграции эндотелиальных клеток к поверхности сосудистого протеза с комплексом GF mix фактор bFGF, продолжающий выделяться из структуры протеза, поддерживает выживаемость привлеченных клеток. Помимо этого, присутствие bFGF в составе биодеградируемого сосудистого протеза способно стимулировать миграцию гладкомышечных клеток из зон анастомоза в стенку протеза, а также дифференцировку фибробластов в миофибробласты.

Хемокину SDF-1α приписывается роль хемоаттрактанта в процессе ангиогенеза для эндотелиальных предшественников, а также для хоуминга гемопоэтических клеток в естественную нишу [21]. Основываясь на уже известных рецептор-зависимых механизмах клеточного переноса под воздействием SDF-1α, можно предположить, что выделяющийся из стенки сосудистого протеза SDF-1α захватывается рецепторами CXCR4, которые присутствуют на прогениторных клетках гемопоэтического происхождения (см. рис. 1). Активированный CXCR4 увеличивает внутриклеточную мобилизацию кальция и вызывает фосфорилирование компонентов фокальной адгезии. Далее с участием вторичных мессенджеров, так называемых Gi-белков, происходит трансмембранный перенос SDF-1α в клетку с последующей активацией соответствующих генов. Активируется секреция различных матричных металлопротеиназ, включая MMP-2 и MMP- 9, участвующих в миграции клеток. Также стимулируется секреция VEGF и экспрессия CD44 — рецептора гиалуроновой кислоты, с последующей активацией интегринов VLA-4 и LFA-1, молекул адгезии VCAM и VE-кадгерина, что в совокупности готовит клетку к устойчивой адгезии. Подготовленная к миграции и адгезии клетка продолжает мигрировать к локальному градиенту SDF-1α, находящемуся в структуре сосудистого протеза (см. рис. 1). Через схожие механизмы SDF-1α способен стимулировать миграцию гладкомышечных клеток из окружающих тканей.

Проходимость сосудистых протезов PHBV/PCL/GF mix диаметром 1,5 мм спустя 12 мес после имплантации в аорту крыс составила 93,3% [12]. Заселение клетками пористой стенки биодеградируемого протеза после его имплантации в сосудистое русло происходило благодаря естественным процессам ремоделирования имплантата с формированием трехслойной новообразованной сосудистой ткани, схожей со строением стенки нативного сосуда (рис. 2). В том числе было доказано образование устойчивого эндотелиального монослоя, что является критичным моментом для обеспечения долгосрочной эффективности протезов после их имплантации в сосудистое русло (см. рис. 2).

 

Рис. 2. Сравнительная оценка проходимости и ремоделирования сосудистых протезов PHBV/PCL/GF mix диаметром 1,5 мм через 12 мес имплантации в брюшную часть аорты крыс (в сравнении с немодифицированными аналогами) [12]

 

Для проведения преклинических испытаний на модели крупных лабораторных животных выбраны овцы. Овечья модель считается оптимальной для оценки роста, проходимости, эндотелизации, тромборезистентности и постимплантационной визуализации тканеинженерных сосудистых протезов малого диаметра [22, 23]. Овцы быстро достигают своих максимальных размеров и далее не растут, что важно для долговременной имплантации сосудистых протезов. Овцы пригодны для «моделирования наихудшего случая» вследствие повышенной склонности их сосудов к кальцификации, что позволяет провести максимально строгое тестирование сосудистых протезов на предмет их дегенерации in vivo [24].

С учетом результатов собственных пилотных исследований на модели овцы [25], а также неудачных результатов зарубежных коллег по имплантации биодеградируемых сосудистых протезов в сонную артерию овец [10, 26] протокол изготовления протезов PHBV/PCL/GF mix до проведения основного этапа преклинических испытаний на овцах был существенно усовершенствован. Технология изготовления биодеградируемого сосудистого протеза включила в себя формирование антианевризматического внешнего каркаса из поликапролактона и поверхностного лекарственного покрытия на основе илопроста (Ilo) и нефракционированного гепарина (Hep) [27, 28], что позволило в течение 20 сут гарантировать стабильный выход лекарственных препаратов в терапевтической дозе на внутреннюю поверхность протеза и тем самым обезопасить протезы от раннего тромбоза и дать в дальнейшем возможность сосудистым клеткам мигрировать к поверхности и в толщу стенки протеза с переходом в полноценное ремоделирование (рис. 3).

 

Рис. 3. Биодеградируемый сосудистый протез PHBV/PCL/GF mixHep/Ilo с антианевризматическим каркасом

 

Оправданность использования дополнительной атромбогенной защиты поверхности сосудистого протеза обусловлена в том числе особенностями гемостазио-логического профиля овец, который характеризовался повышенной скоростью тромбообразования вследствие массивного ответа на индукцию АДФ, большей прочностью образовавшегося сгустка и меньшей способностью к лизису по сравнению с пациентами с ишемической болезнью сердца [29]. Поэтому даже само оперативное вмешательство на сонных артериях без имплантации сосудистых протезов приводило к снижению доли проходимости оперированных сосудов на 12,5% [25].

В итоге спустя 12 мес имплантации в сонную артерию овец биодеградируемых сосудистых протезов PHBV/PCL/GF mixHep/Ilo с комплексом ростовых факторов и лекарственным покрытием получена их 50%-я проходимость, а ремоделированная стенка протеза практически повторяла строение стенки интактной контрлатеральной сонной артерии овцы (рис. 4) [30].

 

Рис. 4. Сравнительная гистологическая картина стенки ремоделированного сосудистого протеза PHBV/PCL/GF mixHep/Ilo диаметром 4 мм спустя 12 мес после имплантации и интактной сонной артерии овцы [30]

 

Сформированная неоиентима по строению полностью повторяла внутреннюю выстилку сонной артерии овцы. При гистологическом исследовании эксплантированных образцов протезов отмечено, что на их основе действительно сформировались основные элементы новообразованной сосудистой ткани, свойственные сонной артерии: неоинтима, покрытая слоем эндотелиальных клеток; медия, состоящая из гладкомышечноподобных клеток; адвентиция, содержавшая все элементы, свойственные данному слою, — коллагеновые волокна, лимфоидные фолликулы и vasa vasorum (см. рис. 4). Однако в стенке ремоделированных протезов отсутствовали эластические волокна, что дополнительно аргументирует правильность выбора в пользу создания антианевризматической защиты биодеградируемых сосудистых протезов.

Переход к регенеративной и персонализированной медицине обусловливает необходимость поиска решений, обеспечивающих создание индивидуальных медицинских изделий не только с учетом анатомии пациента, но и с использованием аутологичного биологического материала. Поэтому в рамках второго популярного подхода сосудистой тканевой инженерии по созданию клеточнозаселенных сосудистых протезов в условиях in vitro в НИИ КПССЗ была разработана технология изготовления биодеградируемого сосудистого протеза малого диаметра в условиях прекондиционирования напряжением сдвига. При этом биологической составляющей протеза стали эндотелиальные клетки и белки, полученные из периферической крови пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Известно, что основной проблемой во всем мире является невозможность получение от пациента аутологичных прогениторных эндотелиальных клеток в количестве, достаточном для создания индивидуальных клеточнозаселенных конструкций [31]. Общепринятые способы стимуляции костномозгового кроветворения или перепрограммирования в эндотелиальные других клеточных линий трудоемки, малоэффективны и, самое главное, небезопасны.

Эндотелиальные колониеформирующие клетки (КФЭК) — перспективные кандидаты для использования в регенеративной медицине. Однако существует проблема их крайне низкого содержания в периферической крови. На основании теории сосудистого происхождения КФЭК мы предположили, что механическое воздействие при проведении внутрисосудистых вмешательств (чрес-кожного коронарного вмешательства (ЧКВ) и коронарного шунтирования (КШ)) может вызвать повышение циркулирующих предшественников КФЭК в периферической крови и, соответственно, индуцировать рост данных клеток в культуре.

Выявлено, что механическое воздействие во время процедуры ЧКВ значительно повышало иммобилизацию в кровь предшественников КФЭК с высоким и средним пролиферативным потенциалом и увеличивало вероятность их выделения в культуре (рис. 5) [31]. При этом для последующих этапов работ по получению мононуклеарной фракции и ее дальнейшему культивированию достаточно всего 20 мл периферической крови, забранной от пациента во время процедуры ЧКВ.

 

Рис. 5. Относительное количество положительных результатов культивирования в точках забора крови у пациентов, перенесших операцию коронарного шунтирования (КШ) и чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ), %

Примечание. * — р < 0,05 по сравнению с результатами до вмешательства [31].

 

Последующее культивирование in vitro мононуклеарной фракции крови по усовершенствованным протоколам Колбе привело к усиленному росту колоний и получению в большом количестве колониеформирующих эндотелиальных клеток негемопоэтического происхождения, обладающих морфологией и фенотипом зрелых эндотелиальных клеток, что было доказано методами проточной цитофлуориметрии и иммунофлуоресцентного исследования (рис. 6, 7).

 

Рис. 6. Примеры гистограмм различных антигенов на популяциях CD45– и HUVEC (проточная цитофлуориметрия) [31]

 

Рис. 7. Фотографии колоний CD45– и HUVEC, выполненные на конфокальном микроскопе [31]

 

В случае положительных результатов культивирования наблюдали прогрессивное увеличение относительного содержания популяции CD45– от 1,8 до 87,6% (см. рис. 6). Популяция CD45– во всех образцах и временных диапазонах культивирования сохраняла стабильный фенотип и была однородной по составу. Клетки CD45– обладали выраженной экспрессией эндотелиального поверхностного антигена CD146 и CD31, умеренной CD309, в 89,9–95,5% содержали фактор фон Виллебранда (vWF), на их мембране полностью отсутствовал CD133. При этом небольшая часть клеток (0,1–9,1%) была позитивна по CD34 (см. рис. 6). Популяция CD45– не экспрессировала маркеров гемопоэтических иммунных клеток CD3, CD14, HLADR (см. рис. 6). В качестве сравнения представлен фенотип эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC), который совпадал с фенотипом культуры, полученной из мононуклеарной фракции крови пациентов [31].

На мембране HUVEC и популяции CD45– ярко детектировались рецепторы CD31 и умеренно — CD309 (см. рис. 7), межклеточные контакты хорошо видны по присутствию белка клеточной адгезии CD144, характерного для эндотелия сосудов (см. рис. 7).

Внутри HUVEC и культуры CD45– определяли тельца Вейбеля–Паладе, а также диффузные и сетчатые скопления vWF, что подтвердило способность клеток синтезировать фактор фон Виллебранда (см. рис. 7).

Таким образом, колонии клеток CD45–, полученных из крови пациентов с ишемической болезнью сердца, являлись колониеформирующими эндотелиальными клетками, поскольку обладали характерной морфологией и фенотипом зрелых эндотелиальных клеток (CD146+CD31+CD144+CD309+vWF+CD34+/–CD133–) [31]. И то количество КФЭК, которое возможно получить из периферической крови пациентов с ишемической болезнью сердца, достаточно не только для создания персонифицированного клеточнозаселенного сосудистого протеза, но и для формирования криобанка аутологичных эндотелиальных клеток.

Персонификацию полимерного трубчатого каркаса будущего клеточнозаселенного сосудистого протеза можно также достичь с помощью создания аутологичного белкового покрытия, привлекательного для адгезии клеток. Покрытие из фибрина имеет ряд преимуществ перед другими биополимерами. Способность фибрина поддерживать адгезию и миграцию, служить биологической клеточной нишей, контролировать ангиогенез, накапливать и дозированно высвобождать факторы роста является уникальной и крайне полезной для тканевой сосудистой инженерии [32]. Огромный потенциал формования позволяет получать сложные трехмерные формы, использовать фибрин в качестве как самостоятельного каркаса, так и модифицирующего покрытия или пропитки [33, 34]. При этом фибрин также можно получить из периферической крови пациентов.

Было доказано, что в сравнении с другими белками (коллагеном, фибронектином), рутинно используемыми при проведении культуральных работ в качестве фидерного слоя, фибриновое покрытие обеспечило эффективную адгезию эндотелиальных клеток на поверхности полимерных каркасов с увеличением клеточной жизнеспособности, метаболизма и пролиферации (рис. 8). Параллельно это сопровождалось повышением площади покрытия белком фокальной адгезии паксилином и ориентацией структурного белка F-актина в адгезированных эндотелиальных клетках.

 

Рис. 8. Биологические свойства матриксов PHBV/PCL, покрытых различными белками внеклеточного матрикса

 

Высокая способность к удержанию клеток в условиях потока гарантирует сохранность воссозданного на поверхности протеза эндотелиального слоя и, как следствие, поддержание тромборезистентности тканеинженерного протеза после имплантации. Фибрин проявил максимальную способность к удержанию клеток на поверхности биодеградируемых сосудистых протезов при их культивировании в условиях проточного пульсирующего биореактора, что указывает на предпочтительность использования данного белка в тканевой сосудистой инженерии (рис. 9) [35].

 

Рис. 9. Удержание клеток на поверхности биодеградируемых сосудистых протезов PHBV/PCL, покрытых различными белками внеклеточного матрикса, в условиях статики и пульсирующего потока

 

Таким образом, современный уровень развития сосудистой тканевой инженерии, использование биологически активных компонентов и аутологичных составляющих (белков и клеточных элементов) делают реальным создание персонифицированных тканеинженерных сосудистых протезов малого диаметра с проангиогенной активностью, низкой иммуногенностью и возможностью полноценного ремоделирования и адаптивного роста.

В перспективе тканеинженерные сосудистые протезы малого диаметра могут быть успешно применимы в плановой и экстренной сердечно-сосудистой хирургии, нейро- и микрохирургии, военно-полевой сосудистой хирургии.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках фундаментальной темы НИИ КПССЗ № 0419-2022-0001 «Молекулярные, клеточные и биомеханические механизмы патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний в разработке новых методов лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы на основе персонифицированной фармакотерапии, внедрения малоинвазивных медицинских изделий, биоматериалов и тканеинженерных имплантатов».

Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

Участие авторов. Л.В. Антонова — дизайн и систематизация данных, написание исходного варианта статьи; О.Л. Барбараш — разработка дизайна статьи, экспертиза финального варианта статьи; Л.С. Барбараш — разработка дизайна статьи, утверждение финального варианта статьи. Все авторы внесли значимый вклад в подготовку статьи, прочли финальную версию текста перед публикацией и одобрили направление рукописи на публикацию.

×

About the authors

Larisa V. Antonova

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases

Author for correspondence.
Email: antonova.la@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8874-0788
SPIN-code: 8634-3286

MD, PhD
Россия, Kemerovo

Olga L. Barbarash

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases

Email: barbol@kemcardio.ru
ORCID iD: 0000-0002-4642-3610
SPIN-code: 5373-7620

MD, PhD, Professor, Academician of the RAS

Россия, Kemerovo

Leonid S. Barbarash

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases

Email: reception@kemcardio.ru
ORCID iD: 0000-0001-6981-9661

MD, PhD, Professor, Academican of the RAS

Россия, Kemerovo

References

  1. Benjamin EJ, Muntner P, Alonso A, et al. Disease and Stroke Statistics-2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2019;139(10):e56–e528. doi: https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000659
  2. Taggart DP. Current status of arterial grafts for coronary artery bypass grafting. Ann Cardiothorac Surg. 2013;2(4):427–430. doi: https://doi.org/10.3978/j.issn.2225-319X.2013.07.21
  3. Kitsuka T, Hama R, Ulziibayar A, et al. Clinical Application for Tissue Engineering Focused on Materials. Biomedicines. 2022;10(6):1439. doi: https://doi.org/10.3390/biomedicines10061439
  4. Moore MJ, Tan RP, Yang N, et al. Bioengineering artificial blood vessels from natural materials. Trends Biotechnol. 2022;40(6):693–707. doi: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2021.11.003
  5. Fang S, Ellman DG, Andersen DC. Review: Tissue Engineering of Small-Diameter Vascular Grafts and Their in vivo Evaluation in Large Animals and Humans. Cells. 2021;10(3):713. doi: https://doi.org/10.3390/cells10030713
  6. Naegeli KM, Kural MH, Li Y, et al. Bioengineering Human Tissues and the Future of Vascular Replacement. Circ Res. 2022:131(1):109–126. doi: https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.121.319984
  7. Stowell CET, Wang Y. Quickening: Translational design of resorbable synthetic vascular grafts. Biomaterials. 2018;173:71–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.05.006
  8. Zhu M, Wu Yi, Li W, et al. Biodegradable and elastomeric vascular grafts enable vascular remodeling. Biomaterials. 2018;183:306–318. doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.08.063
  9. Durán-Rey D, Crisóstomo V, Sánchez-Margallo JA, et al. Systematic Review of Tissue-Engineered Vascular Grafts. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:771400. doi: https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.771400
  10. Matsuzaki Yu, Iwaki R, Reinhardt JW, et al. The effect of pore diameter on neo-tissue formation in electrospun biodegradable tissue-engineered arterial grafts in a large animal model. Acta Biomate. 2020;115:176–184. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2020.08.011
  11. Zhao L, Lic X, Yang L, et al. Evaluation of remodeling and regeneration of electrospun PCL/fibrin vascular grafts in vivo. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2021;118:111441. doi: https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111441
  12. Antonova LV, Sevostyanova VV, Mironov AV, et al. In situ vascular tissue remodeling using biodegradable tubular scaffolds with incorporated growth factors and chemoattractant molecules. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2018;7(2):25–36. doi: https://doi.org/10.17802/2306-1278-2018-7-2-25-36
  13. Hao D, Fan Y, Xiao W, et al. Rapid endothelialization of small diameter vascular grafts by a bioactive integrin-binding ligand specifically targeting endothelial progenitor cells and endothelial cells. Acta Biomater. 2020;108:178–193. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2020.03.005
  14. Maitz MF, Martins MCL, Grabow N, et al. The blood compatibility challenge. Part 4: Surface modification for hemocompatible materials: Passive and active approaches to guide blood-material interactions. Acta Biomater. 2019;94:33–33. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.06.019
  15. Matsuzaki Yu, Miyamoto S, Miyachi H, et al. Improvement of a Novel Small-diameter Tissue-engineered Arterial Graft with Heparin Conjugation. Ann Thorac Surg. 2021;111(4):1234–1241. doi: https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2020.06.112
  16. Wang C, Li Z, Zhang L, et al. Long-term results of triple-layered small diameter vascular grafts in sheep carotid arteries. Med Eng Phys. 2020;85:1–6. doi: https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2020.09.007
  17. Matsuzaki Y, Ulziibayar A, Shoji T, et al. Heparin-Eluting Tissue-Engineered Bioabsorbable Vascular Grafts. Applied Sciences. 2021;11(10):4563. doi: https://doi.org/10.3390/app11104563
  18. Maes C, Carmeliet P, Moermans K, et al. Impaired angiogenesis and endochondral bone formation in mice lacking the vascular endothelial growth factor isoforms VEGF164 and VEGF188. Mech Dev. 2002;111(1–2):61–73. doi: https://doi.org/10.1016/s0925-4773(01)00601-3
  19. Takahashi H, Hattori S, Iwamatsu A, et al. A novel snake venom vascular endothelial growth factor (VEGF) predominantly induces vascular permeability through preferential signaling via VEGF receptor-1. J Biol Chem. 2004;279(44):46304–46314. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M403687200
  20. Kano MR, Morishita Y, Iwata C, et al. VEGF-A and FGF-2 synergistically promote neoangiogenesis through enhancement of endogenous PDGF-B-PDGFRbeta signaling. J Cell Sci. 2005;118(Pt16):3759–3768. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.02483
  21. Ho TK, Shiwen X, Abraham D, et al. Stromal-Cell-Derived Factor-1 (SDF-1)/CXCL12 as Potential Target of Therapeutic Angiogenesis in Critical Leg Ischaemia. Cardiol Res Pract. 2012;2012:143209. doi: https://doi.org/10.1155/2012/143209
  22. Thomas LV, Lekshmi V, Nair PD. Tissue engineered vascular grafts-preclinical aspects. Int J Cardiol. 2013;167(4):1091–1100. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2012.09.069
  23. Swartz DD, Andreadis ST. Animal models for vascular tissue-engineering. Curr Opin Biotechnol. 2013;24(5):916–925. doi: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2013.05.005
  24. Ahmed M, Hamilton G, Seifalian AM. The performance of a small-calibre graft for vascular reconstructions in a senescent sheep model. Biomaterials. 2014;35(33):9033–9040. doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.07.008
  25. Antonova LV, Mironov AV, Yuzhalin AE, et al. A Brief Report on an Implantation of Small-Caliber Biodegradable Vascular Grafts in a Carotid Artery of the Sheep. Pharmaceuticals (Basel). 2020;13(5):101. doi: https://doi.org/10.3390/ph13050101
  26. Fukunishi T, Ong CS, Yesantharao P, et al. Different degradation rates of nanofiber vascular grafts in small and large animal models. J Tissue Eng Regen Med. 2020;14(2):203–214. doi: https://doi.org/10.1002/term.2977
  27. Антонова Л.В., Кривкина Е.О., Резвова М.А., и др. Биодеградируемый сосудистый протез с армирующим внешним каркасом // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. — 2019. — Т. 8. — № 2. — С. 87–97. [Antonova LV, Krivkina EO, Rezvova MA, et al. Biodegradable vascular graft reinforced with a biodegradable sheath. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2019;8(2):87–97. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17802/2306-1278-2019-8-2-87-97
  28. Патент РФ на изобретение № 2702239/07.10.2019, Бюл. № 28. Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Резвова М.А., Кривкина Е.О., Кудрявцева Ю.А., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С. Технология изготовления функционально активных биодеградируемых сосудистых протезов малого диаметра с лекарственным покрытием. [Patent RUS №2702239/ 07.10.2019. Byul. №28. Antonova LV, Sevostianova VV, Rezvova MA, Krivkina EO, Kudryavtseva YuA, Barbarash OL, Barbarash LS. Technology of producing functionally active biodegradable small-diameter vascular prostheses with drug coating. (In Russ).] Available from: https://patents.google.com/patent/RU2702239C1/ru (accessed: 22.02.2023).
  29. Груздева О.В., Бычкова Е.Е., Пенская Т.Ю., и др. Сравнительная характеристика гемостазиологического профиля овец и пациентов с сердечно-сосудистой патологией — основа для прогнозирования тромботических рисков в ходе преклинических испытаний сосудистых протезов // Современные технологии в медицине. — 2021. — Т. 13. — № 1. — С. 52–58. [Gruzdeva OV, Bychkova EE, Penskaya TY, et al. Comparative Analysis of the Hemostasiological Profile in Sheep and Patients with Cardiovascular Pathology as the Basis for Predicting Thrombotic Risks During Preclinical Tests of Vascular Prostheses. Sovrem Tekhnologii Med. 2021;13(1):52–56. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17691/stm2021.13.1.06
  30. Antonova LV, Krivkina EO, Sevostianova VV, et al. Tissue-engineered carotid artery interposition grafts demonstrate high primary patency and promote vascular tissue regeneration in the ovine model. Polymers. 2021;13(16):2637. doi: https://doi.org/10.3390/ polym13162637
  31. Matveeva V, Khanova M, Sardin E, et al. Endovascular interventions permit isolation of endothelial colony-forming cells from peripheral blood. Int J Mol Sci. 2018;19(11):3453. doi: https://doi.org/10.3390/ijms19113453
  32. Матвеева В.Г., Ханова М.Ю., Антонова Л.В., и др. Фибрин — перспективный материал для тканевой сосудистой инженерии // Вестник трансплантологии и искусственных органов. — 2020. — Т. 22. — № 1. — С. 196–208. [Matveeva VG, Khanova MU, Antonova LV, et al. Fibrin — a promising material for vascular tissue engineering. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020;22(1):196–208. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.15825/1995-1191-2020-1-196-208
  33. Матвеева В.Г., Сенокосова Е.А., Ханова М.Ю., и др. Влияние способа полимеризации на свойства фибриновых матриц (пилотное исследование in vitro) // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. — 2022. — Т. 11. — № 4S. — С. 134–145. [Matveeva VG, Senokosova EA, Khanova MYu, et al. Influence of the polymerization method on the properties of fibrin matrices. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2022;11(4S):134-145. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17802/2306-1278-2022-11-4S-134-145
  34. Matveeva VG, Senokosova EA, Sevostianova VV, et al. Advantages of Fibrin Polymerization Method without the Use of Exogenous Thrombin for Vascular Tissue Engineering Applications. Biomedicines. 2022;10(4):789. doi: https://doi.org/10.3390/biomedicines10040789
  35. Ханова М.Ю., Великанова Е.А., Матвеева В.Г., и др. Формирование монослоя эндотелиальных клеток на поверхности сосудистого протеза малого диаметра в условиях потока // Вестник трансплантологии и искусственных органов. — 2021. — Т. 23. — № 3. — С. 101–114. [Khanova MYu, Velikanova EA, Matveeva VG, et al. Endothelial cell monolayer formation on a small-diameter vascular graft surface under pulsatile flow conditions. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2021;23(3):101–114. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-3-101-114

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Proposed scheme of the mechanisms that determine the cellular response and recruitment of cells into the wall of a biodegradable vascular prosthesis PHBV/PCL/GF mix

Download (512KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Comparative evaluation of patency and remodeling of vascular prostheses PHBV/PCL/GF mix with a diameter of 1.5 mm after 12 months of implantation in the abdominal part of the rat aorta (in comparison with unmodified analogues) [12]

Download (392KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Biodegradable vascular prosthesis PHBV/PCL/GF mixHep/Ilo with anti-aneurysmal scaffold

Download (385KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Comparative histological picture of the wall of the remodeled vascular prosthesis PHBV/PCL/GF mixHep/Ilo with a diameter of 4 mm 12 months after implantation and the intact sheep carotid artery [30]

Download (441KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. Relative number of positive culture results at blood sampling points in patients undergoing coronary bypass surgery (CABG) and percutaneous coronary intervention (PCI), %

Download (120KB)
Indexing metadata
7. Figure 6. Examples of histograms of various antigens on CD45– and HUVEC (flow cytometry) populations [31]

Download (309KB)
Indexing metadata
8. Figure 7. Photographs of CD45– and HUVEC colonies taken with a confocal microscope [31]

Download (467KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Biological properties of PHBV/PCL matrices coated with various extracellular matrix proteins

Download (445KB)
Indexing metadata
10. Figure 9. Retention of cells on the surface of biodegradable vascular prostheses PHBV/PCL coated with various extracellular matrix proteins under static and pulsating flow conditions

Download (125KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 "Paediatrician" Publishers LLC



This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies