Регенерационный гистогенез в области дефекта скелетной мышцы при местном введении ген-активированного гидрогеля на основе гиалуроновой кислоты в эксперименте



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проблема оптимизации репаративной регенерации поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани представляет большо фундаментальный интерес и является актуальной для клинической практики. При объемных повреждениях скелетных мышц заживление происходит путем формирования соединительнотканного рубца (плотная соединительная ткань). В связи с этим разрабатываются способы индукции репаративного миогенеза. Один из перспективных подходов в этой области связан с применением ген-активированных материалов, в частности, в виде гидрогелей. Мы разработали ген-активированный гидрогель на основе гиалуроновой кислоты и плазмидной ДНК с геном сосудистого эндотелиального фактора роста A (VEGF-A). В подкожном тесте у мышей была показана биосовместимость изделия. При использовании маркерной плазмидной ДНК, несущей ген люциферазы, была подтверждена пролонгированная доставка генных конструкций в клетки in vivo с пиком экспрессии трансгена на 7 сут. после введения, в отличие от введения той же плазмидной ДНК в водном растворе с максимальным уровнем доставки на 1 сут. После имплантации в объемный дефект передней большеберцовой мышцы у крыс ген-активированный гидрогель обеспечивал активный ангиогенез на сроке 2 нед. после повреждения и формирование молодых MYH7B+-мышечных волокон в центральной зоне дефекта в количестве 50,0±16,1 и 21,8±10,5 в поле зрения на сроках 2 и 4 нед., соответственно, тогда как гидрогель без плазмидной ДНК миогенным эффектом не обладал. Таким образом, ген-активированный гидрогель на основе гиалуроновой кислоты за счет плазмидной ДНК с геном VEGFA индуцировал ангиогенез и репаративный рабдомиогенез в модели объемного повреждения скелетной мышцы, что может быть использовано для дальнейшей разработки изделий, эффективных в лечении пациентов с патологией мышц.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. В Деев

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова; ПАО «Институт Стволовых Клеток Человека»; ООО «Гистографт»

Email: romdey@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия

И. Я Бозо

ООО «Гистографт»; Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии; Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Москва, Россия; Москва, Россия

М. О Мавликеев

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, Россия

А. И Билялов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, Россия

А. А Титова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, Россия

Ф. А Индейкин

Казанский государственный медицинский университет

Казань, Россия

А. Р Бабкова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Казань, Россия

Е. В Пресняков

Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова

Рязань, Россия

М. И Ясиновский

Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии

Москва, Россия

В. О Трофимов

ООО «Гистографт»; Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Москва, Россия; Москва, Россия

О. В Баранов

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук

Москва, Россия

И. А Одинцова

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург, Россия

В. С Комлев

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук

Москва, Россия

А. А Исаев

ПАО «Институт Стволовых Клеток Человека»

Москва, Россия

Список литературы

  1. Одинцова И.А. Проблема камбиальности скелетной мышечной ткани в регенерационном гистогенезе. Вопросы морфологии XXI века. Вып. 2. СПб.: Издательство ДЕАН; 2010; 147-52.
  2. Данилов Р.К. Учение о камбиальности тканей как о гистогенетической основе познания механизмов раневого процесса. В кн.: Вопросы морфологии XXI века. Вып. 2. СПб.: Издательство ДЕАН; 2010: 34-8.
  3. Одинцова И.А., Чепурненко М.Н., Комарова А.С. Миосателлитоциты - камбиальный резерв поперечнополосатой мышечной ткани. Г ены и Клетки 2014; IX(1): 6-14.
  4. Yin H., Price F., Rudnicki M.A. Satellite Cells and the Muscle Stem Cell Niche. Physiol. Rev. 2013; 93(1): 23-67.
  5. Cooper R.N., Tajbakhsh S., Mouly V. et al. In vivo satellite cell activation via Myf5 and MyoD in regenerating mouse skeletal muscle. J. Cell Sci. 1999; 112(Pt 17): 2895-901.
  6. Rantanen J., Hurme T., Lukka R., et al. Satellite cell proliferation and the expression of myogenin and desmin in regenerating skeletal muscle: evidence for two different populations of satellite cells. Lab. Invest. 1995; 72: 341-7.
  7. Zhou Z., Bornemann A. MRF4 protein expression in regenerating rat muscle, J. Muscle Res. Cell Motil. 2001; 22: 311-6.
  8. Latroche C., Gitiaux C., Chretien F. et al. Skeletal muscle microvasculature: a highly dynamic lifeline. Physiology 2015; 30: 417-27.
  9. Christov C., Chretien F., Abou-Khalil R. et al. Muscle satellite cells and endothelial cells: close neighbors and privileged partners. Mol. Biol. Cell. 2007; 18: 1397-409.
  10. Latroche C., Weiss-Gayet M., Muller L. et al. Coupling between Myogenesis and Angiogenesis during Skeletal Muscle Regeneration Is Stimulated by Restorative Macrophages. Stem Cell Rep. 2017; 9(6): 2018-33.
  11. Arsic N., Zacchigna S., Zentilin L. et al. Vascular endothelial growth factor stimulates skeletal muscle regeneration in vivo. Mol. Ther. 2004; 10: 844-54.
  12. Bryan B.A., Walshe T.E., Mitchell D.C. et al. Coordinated vascular endothelial growth factor expression and signaling during skeletal myogenic differentiation. Mol. Biol. Cell. 2008; 19: 994-1006.
  13. Dellavalle A., Sampaolesi M., Tonlorenzi R. et al. Pericytes of human skeletal muscle are myogenic precursors distinct from satellite cells. Nat. Cell Biol. 2007; 9: 255-67.
  14. Deasy B.M., Feduska J.M., Payne T.R. et al. Effect of VEGF on the Regenerative Capacity of Muscle Stem Cells in Dystrophic Skeletal Muscle. Mol. Ther. 2009; 17(10): 1788-98.
  15. Деев Р.В., Дробышев А.Ю., Бозо И.Я. Ординарные и активированные остеопластические материалы. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова 2015; 1: 51-69.
  16. Lev R., Seliktar D. Hydrogel biomaterials and their therapeutic potential for muscle injuries and muscular dystrophies. J.R. Soc. Interface. 2018; 15(138): 20170380.
  17. Leng Y., Abdullah A., Wendt M.K., Calve S. Hyaluronic acid, CD44 and RHAMM regulate myoblast behavior during embryogenesis. Matrix Biol. 2019; 78-9: 236-54.
  18. Silva Garcia J.M., Panitch A., Calve S. Functionalization of hyaluronic acid hydrogels with ECM-derived peptides to control myoblast behavior. Acta Biomater. 2019; 84: 169-79.
  19. Rossi C.A., Flaibani M., Blaauw B. et al. In vivo tissue engineering of functional skeletal muscle by freshly isolated satellite cells embedded in a photopolymerizable hydrogel. FASEB J. 2011; 25(7): 2296-304.
  20. Prestwich G.D. Hyaluronic acid-based clinical biomaterials derived for cell and molecule delivery in regenerative medicine. J. Control. Release 2011; 155(2): 193-9.
  21. Червяков Ю.В., Староверов И.Н., Власенко О.Н. и др. Пятилетние результаты лечения больных хронической ишемией нижних конечностей с использованием генной терапии. Ангиология и сосудистая хирургия 2016; 22(4): 38-45.
  22. Scimeca M., Bonanno E., Piccirilli E. et al. Satellite Cells CD44 Positive Drive Muscle Regeneration in Osteoarthritis Patients. Stem Cells Int. 2015; 2015: 469459.
  23. Lee J.E., Yin Y., Lim S.Y. et al. Enhanced Transfection of Human Mesenchymal Stem Cells Using a Hyaluronic Acid/Calcium Phosphate Hybrid Gene Delivery System. Polymers (Basel)2019; 11(5): E798.
  24. Lu H., Lv L., Dai Y. et al. Porous chitosan scaffolds with embedded hyaluronic acid/chitosan/plasmid-DNA nanoparticles encoding TGF-ß1 induce DNA controlled release, transfected chondrocytes, and promoted cell proliferation. PLoS One 2013; 8(7): e69950.
  25. Ito T., Fukuhara M., Okuda T, Okamoto H. Naked pDNA/hyaluronic acid powder shows excellent long-term storage stability and gene expression in murine lungs. Int. J. Pharm. 2020; 574: 118880.
  26. Wang N., Liu C., Wang X. et al. Hyaluronic Acid Oligosaccharides Improve Myocardial Function Reconstruction and Angiogenesis against Myocardial Infarction by Regulation of Macrophages. Theranostics 2019; 9(7): 1980-92.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2020


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: 

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах